CN210052759U - 包覆式led器件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种包覆式LED器件，涉及LED技术领域，该包覆式LED器件包括LED芯片和设置在LED芯片上的光转换层，其中光转换层包含相互混合的纳米晶和聚合物，且纳米晶包裹在聚合物中。通过将纳米晶与聚合物混合，纳米晶均匀分散在聚合物中，并被聚合物包裹，隔绝水氧。然后将聚合物包裹的纳米晶涂覆在涂有绝热隔层的LED芯片上面作为LED光转换材料，结合LED芯片形成白光照明或者显示背光等。相较于现有技术，本申请提供的包覆式LED器件，通过聚合物隔绝水氧，能够防止水分或者氧气与纳米晶颗粒相接触，避免了水氧对纳米晶颗粒造成影响，保证了纳米晶的发光效率，进而提高了白光器件的环境稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及LED技术领域，具体而言，涉及一种包覆式LED器件。
背景技术
采用荧光发光峰在380～780nm之间的纳米晶(以下简称纳米晶)作为LED上的光转换材料制备的白光器件具有处理温度低，结构简单，成本低廉的特性，但是纳米晶表面有不同的缺陷，遇到水氧会影响其发光效率，从而影响白光器件的环境稳定性。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种包覆式LED器件，该包覆式LED器件能够隔绝水氧，保证其发光效率，进而提高白光器件的环境稳定性。
为了实现上述目的，本申请是采用以下技术方案实现的。
本实用新型实施例提供一种包覆式LED器件，包括：
LED芯片；
设置在所述LED芯片上的光转换层；
其中，所述光转换层包含相互混合的纳米晶和聚合物，且所述纳米晶包裹在所述聚合物中。
在可选的实施方式中，所述光转换层与所述LED芯片之间还设置有绝热隔层，以隔离所述LED芯片和所述光转换层。
在可选的实施方式中，所述绝热隔层包括涂覆在所述LED芯片上的绝缘聚合物。
在可选的实施方式中，所述光转换层与所述LED芯片之间还设置有散热层，以对所述LED芯片进行散热。
在可选的实施方式中，所述散热层包括涂覆在所述LED芯片上的导电聚合物。
在可选的实施方式中，所述纳米晶为氧化锌纳米晶。
在可选的实施方式中，所述LED芯片的发光峰小于或者等于360nm。
在可选的实施方式中，所述光转换层的厚度在0.01mm-2mm之间。
在可选的实施方式中，所述包覆式LED器件还包括设置在所述光转换层上的紫外光过滤层。
在可选的实施方式中，所述紫外光过滤层为滤光片，所述滤光片粘接在所述光转换层远离所述LED芯片的一侧。
通过上述技术方案，本申请提供的包覆式LED器件，通过将纳米晶与聚合物混合，纳米晶均匀分散在聚合物中，并被聚合物包裹，隔绝水氧。然后将聚合物包裹的纳米晶涂覆在涂有绝热隔层的LED芯片上面作为LED光转换材料，结合LED芯片形成白光照明或者显示背光等。相较于现有技术，本申请提供的包覆式LED器件，通过聚合物隔绝水氧，能够防止水分或者氧气与纳米晶颗粒相接触，避免了水氧对纳米晶颗粒造成影响，保证了纳米晶的发光效率，进而提高了白光器件的环境稳定性。
本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请第一实施例提供的包覆式LED器件的结构示意图；
图2为本申请第三实施例提供的包覆式LED器件的结构示意图；
图3为本申请第四实施例提供的LED器件的制备方法的步骤框图；
图4为本申请第五实施例提供的LED器件的制备方法的步骤框图。
图标：100-包覆式LED器件；110-LED芯片；130-光转换层；150-绝热隔层/散热层；170-紫外光过滤层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
第一实施例
参见图1，本实用新型实施例提供了一种包覆式LED器件100，该包覆式LED器件100能够隔绝水氧，保证其发光效率，进而提高白光器件的环境稳定性。
本实施例提供的包覆式LED器件100，包括LED芯片110和设置在LED芯片110上的光转换层130，其中，光转换层130包含相互混合的纳米晶和聚合物，且纳米晶包裹在聚合物中。具体地，光转换层130由均匀混合后的纳米晶和聚合物涂覆在LED芯片110的表面固化后形成，其厚度在0.01mm-1mm之间，优选为0.1mm。
在本实施例中，LED芯片110为蓝光LED芯片110，其发光效率高，且光转换层130设置在LED芯片110的发光侧，通过光转换层130转换后形成白光，从而使得整个器件用在背板显示或者照明领域。同时LED芯片110封装设置在一支架上，并在支架外围填充有环氧树脂或丙烯酸树脂，优选为丙烯酸树脂。支架上还设置有散热座，LED芯片110通过导电且导热的结合材料被耦合在散热座上，通过散热座进行散热，其中导电且导热的接合材料例如是焊料、粘合剂、涂层、膜、密封剂、浆糊、油脂和/或其它合适的材料。
需要说明的是，本实施例中纳米晶与聚合物按照一定比例进行混合，其中聚合物的占比应大于等于纳米晶的占比，经过充分混合后，能够保证纳米晶颗粒均包覆在聚合物中。
本实施例中所提及的纳米晶，指的是利用纳米尺寸结晶体(nano crystal)的半导体材料，优选地，本实施例中采用氧化锌纳米晶(ZnO)和聚合物的混合物作为光转换材料，涂覆在LED芯片110上。其中氧化锌纳米晶(ZnO)的尺寸在5nm-15nm之间，优选为7nm。
在本实施例中，氧化锌纳米晶(ZnO)以二水合醋酸锌和氢氧化钾的甲醇溶液为前驱体，采用低温溶胶-凝胶法制备，再将制备好的氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物均匀混合，再将混合后的混合粒子涂覆在LED芯片110上固化后形成光转换层130。且氧化锌纳米晶(ZnO)的荧光发光峰在380nm-780nm之间，优选地，本实施例中氧化锌纳米晶(ZnO)的发光峰为600nm。
在本实施例中，聚合物为聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯酸、或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合，优选聚丙烯酸。具体地，聚合物与氧化锌纳米晶(ZnO)的混合过程如下：采用低温溶胶-凝胶法制备好氧化锌纳米晶(ZnO)后，同时将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯(麦克林化学)、甲基丙烯酸缩水甘油酯搅拌混匀，加入偶氮二异丁腈加入上述混合物中，搅拌使之溶解，将二氧六环加入上述混合物，搅拌混匀。加入到75℃，搅拌下，反应直到聚合物粘度达标降温停止反应。将光引发剂、2-异丙基硫杂蒽酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯混合，将该混合物引入前面所述混合物中，加入氧化锌纳米晶溶液，搅拌至混匀，得到纳米晶-聚合物的复合粒子，并加入透明胶，最后将混合物涂覆在LED芯片110上，固化后形成光转换层130。
光转换层130与LED芯片110之间还设置有绝热隔层150，以隔离LED芯片110和光转换层130。具体地，热隔离层设置在LED芯片110的发光侧，其能够将LED芯片110产生的热量与光转换层130隔离。由于氧化锌纳米晶(ZnO)颗粒尺寸较小，对热敏感，通过设置热隔离层，能够避免光转换层130内的氧化锌纳米晶(ZnO)过热，提高其稳定性。
在本实施例中，绝热隔层150包括涂覆在LED芯片110上的绝缘聚合物。具体地，绝缘聚合物选用透明树脂，绝热隔层150由涂覆在LED芯片110上的硅氧烷树脂或环氧树脂等绝缘聚合物固化后形成，其主要起到的作用是隔绝LED芯片110产生的热量，同时并不影响LED芯片110的出光。
在本实用新型其他较佳的实施例中，绝热隔层150的中部还设置有真空隔热腔，以提高绝热隔层150的隔热效果。
需要说明的是，在实际制备过程中，首先需要在LED芯片110的发光侧涂覆绝缘聚合物并固化形成绝热隔层150，其次在涂覆有绝热隔层150的LED芯片110上涂覆氧化锌纳米晶(ZnO)和聚合物的混合粒子，并固化后形成光转换层130。值得注意的是，此处在制备混合粒子时采用的溶剂应不会腐蚀绝热隔层150，即绝热聚合物不溶于该溶剂。
在本实施例中，LED芯片110的发光峰小于或者等于360nm，优选为320nm。结合发光峰在380nm-780nm之间的氧化锌纳米晶(ZnO)，形成白光照明或者显示背光。
综上所述，本实施例提供了一种包覆式LED器件100，通过将氧化锌纳米晶(ZnO)经过聚合物的包覆，隔绝水氧，提高器件的环境稳定性，同时在LED芯片110表面设置绝热隔层150，能够有效地将LED芯片110产生的热量与光转换层130隔绝，提高氧化锌纳米晶(ZnO)的热稳定性，并最终显著提升白光器件的环境稳定性。
第二实施例
请继续参见图1，本实施例提供了一种包覆式LED器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
本实施例提供的包覆式LED器件100包括LED芯片110和设置在LED芯片110上的光转换层130，其中，光转换层130包含相互混合的纳米晶和聚合物，且纳米晶包裹在聚合物中。
在本实施例中，光转换层130与LED芯片110之间还设置有散热层150，以对LED芯片110进行散热。具体地，散热层150设置在LED芯片110的发光侧，其能够将LED芯片110产生的热量迅速由周边散发，避免热量聚集在光转换层130与散热层150的交界处，避免光转换层130内的氧化锌纳米晶(ZnO)过热，提高了器件的稳定性。
需要说明的是，本实施例中，散热层150包括涂覆在LED芯片110上的导电聚合物。具体地，导电聚合物选用透明材料，散热层150由涂覆在LED芯片110上的石墨烯透明导电膜固化后形成，其主要起到的作用是及时将LED芯片110产生的热量由周边散发到外界，同时并不影响LED芯片110的出光。当然，此处散热层150也可以采用其他的导电聚合物，例如掺杂后的高分子材料。
第三实施例
参见图2，本实施例提供了一种包覆式LED器件100，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
本实施例提供的包覆式LED器件100包括LED芯片110和设置在LED芯片110上的光转换层130，其中，光转换层130包含相互混合的纳米晶和聚合物，且纳米晶包裹在聚合物中。光转换层130与LED芯片110之间还设置有绝热隔层150，以隔离LED芯片110和光转换层130。具体地，热隔离层设置在LED芯片110的发光侧，其能够将LED芯片110产生的热量与光转换层130隔离。由于氧化锌纳米晶(ZnO)颗粒尺寸较小，对热敏感，通过设置热隔离层，能够避免光转换层130内的氧化锌纳米晶(ZnO)过热，提高其稳定性。
在本实施例中，光转换层130远离热隔离层的一侧表面还设置有紫外光过滤层170，具体地，紫外光过滤层170通过透明胶粘接在光转换层130远离LED芯片110的一侧表面。通过设置紫外光过滤层170，能够将经过光转换层130转换后发出的光中的紫外光滤去，并能够将波长小于或者等于360nm的紫外光过滤掉，从而避免了对人体的伤害。
需要说明的是，紫外光过滤层170为滤光片，且滤光片通过透明胶粘接在光转换层130远离LED芯片110的一侧表面并完全覆盖在光转换层130的上表面，从而能够将经过光转换层130转换过后的白光中的特定波长的紫外线过滤掉，从而避免对使用者造成损害。
第四实施例
参见图3，本实施例提供了一种LED器件的制备方法，用于制备如第一实施例所提供的包覆式LED器件100。该LED器件的制备方法包括：
S1：将纳米晶与聚合物混合，以使纳米晶包裹在聚合物中。
具体而言，纳米晶采用氧化锌纳米晶(ZnO)，在混合步骤之前，还包括氧化锌纳米晶(ZnO)制备步骤：通过低温溶胶凝胶法制备纳米晶。具体地，氧化锌纳米晶(ZnO)以二水合醋酸锌和氢氧化钾的甲醇溶液为前驱体，采用低温溶胶-凝胶法制备，再将制备好的氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物均匀混合。
在本实施例中，聚合物为聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯酸、或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合，优选聚苯乙烯。具体地，聚合物与氧化锌纳米晶(ZnO)的混合过程如下：采用低温溶胶-凝胶法制备好氧化锌纳米晶(ZnO)后，将聚合物加入溶剂中，加极性溶剂例如醇类溶剂进行溶胀，得到纳米晶-聚合物的复合粒子，并加入透明胶。
S2：在LED芯片110上涂覆绝缘聚合物并形成绝热隔层150。
具体而言，绝热隔层150包括绝缘聚合物。热隔离层设置在LED芯片110的发光侧，其能够将LED芯片110产生的热量与光转换层130隔离。由于氧化锌纳米晶(ZnO)颗粒尺寸较小，对热敏感，通过设置热隔离层，能够避免光转换层130内的氧化锌纳米晶(ZnO)过热，提高其稳定性。在本实施例中，绝缘聚合物选用透明树脂，绝热隔层150由涂覆在LED芯片110上的硅氧烷树脂或环氧树脂等绝缘聚合物固化后形成，其主要起到的作用是隔绝LED芯片110产生的热量，同时并不影响LED芯片110的出光。
S3：在LED芯片110上涂覆纳米晶与聚合物的混合物并形成光转换层130。
具体而言，本实施例中在LED芯片110的发光侧涂覆氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物的混合物，其中，光转换层130包含相互混合的纳米晶和聚合物，且纳米晶包裹在聚合物中。且光转换层130覆盖在绝热隔层150上。
本实施例中纳米晶与聚合物按照一定比例进行混合，其中聚合物的占比应大于等于纳米晶的占比，经过充分混合后，能够保证纳米晶颗粒均包覆在聚合物中。最后将后将氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物的混合物涂覆在LED芯片110上，固化后形成光转换层130。
本实施例提供的LED器件的制备方法，能够实现氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物进行包覆，同时设置了绝热隔层150，能够隔绝水氧的同时有效地将LED芯片110产生的热量与光转换层130隔绝，提高氧化锌纳米晶(ZnO)的热稳定性，并最终显著提升白光器件的环境稳定性。
第五实施例
参见图4，本实施例提供了一种LED器件的制备方法，用于制备如第二实施例所提供的包覆式LED器件100。该LED器件的制备方法包括：
S1：将纳米晶与聚合物混合，以使纳米晶包裹在聚合物中。
具体而言，纳米晶采用氧化锌纳米晶(ZnO)，在混合步骤之前，还包括氧化锌纳米晶(ZnO)制备步骤：通过低温溶胶凝胶法制备纳米晶。具体地，氧化锌纳米晶(ZnO)以二水合醋酸锌和氢氧化钾的甲醇溶液为前驱体，采用低温溶胶-凝胶法制备，再将制备好的氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物均匀混合。
在本实施例中，聚合物为聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯酸、或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合，优选聚丙烯酸。具体地，聚合物与氧化锌纳米晶(ZnO)的混合过程如下：采用低温溶胶-凝胶法制备好氧化锌纳米晶(ZnO)后，将聚合物加入溶剂中，加极性溶剂如醇类溶剂进行溶胀，得到纳米晶-聚合物的复合粒子，并加入透明胶。
S2：在LED芯片110上涂覆导电聚合物并形成散热层150。
具体而言，散热层150包括导电聚合物。散热层150设置在LED芯片110的发光侧，其能够将LED芯片110产生的热量迅速由周边散发。由于氧化锌纳米晶(ZnO)颗粒尺寸较小，对热敏感，通过设置散热层150，能够避免光转换层130内的氧化锌纳米晶(ZnO)过热，提高其稳定性。在本实施例中，导电聚合物选用透明材料，散热层150由涂覆在LED芯片110上的石墨烯透明导电膜固化后形成，其主要起到的作用是及时将LED芯片110产生的热量由周边散发到外界，同时并不影响LED芯片110的出光。
S3：在LED芯片110上涂覆纳米晶与聚合物的混合物并形成光转换层130。
具体而言，本实施例中在LED芯片110的发光侧涂覆氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物的混合物，其中，光转换层130包含相互混合的纳米晶和聚合物，且纳米晶包裹在聚合物中。
本实施例中纳米晶与聚合物按照一定比例进行混合，其中聚合物的占比应大于等于纳米晶的占比，经过充分混合后，能够保证纳米晶颗粒均包覆在聚合物中。最后将后将氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物的混合物涂覆在LED芯片110上，固化后形成光转换层130。
本实施例提供的LED器件的制备方法，能够实现氧化锌纳米晶(ZnO)与聚合物进行包覆，同时设置了散热层150，在隔绝水氧的同时能够有效地对LED芯片110产生的热量进行散热，提高氧化锌纳米晶(ZnO)的热稳定性，并最终显著提升白光器件的环境稳定性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种包覆式LED器件，其特征在于，包括：
LED芯片；
设置在所述LED芯片上的光转换层；
其中，所述光转换层包含相互混合的纳米晶和聚合物，且所述纳米晶包裹在所述聚合物中。
2.根据权利要求1所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述光转换层与所述LED芯片之间还设置有绝热隔层，以隔离所述LED芯片和所述光转换层。
3.根据权利要求2所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述绝热隔层包括涂覆在所述LED芯片上的绝缘聚合物。
4.根据权利要求1所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述光转换层与所述LED芯片之间还设置有散热层，以对所述LED芯片进行散热。
5.根据权利要求4所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述散热层包括涂覆在所述LED芯片上的导电聚合物。
6.根据权利要求1所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述纳米晶为氧化锌纳米晶，且所述氧化锌纳米晶的发光峰在380nm-780nm之间。
7.根据权利要求1或6所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述LED芯片的发光峰小于或者等于360nm。
8.根据权利要求1所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述光转换层的厚度在0.01mm-1mm之间。
9.根据权利要求1所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述包覆式LED器件还包括设置在所述光转换层上的紫外光过滤层。
10.根据权利要求9所述的包覆式LED器件，其特征在于，所述紫外光过滤层为滤光片，所述滤光片粘接在所述光转换层远离所述LED芯片的一侧。
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| CN201921217623.9U CN210052759U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 包覆式led器件 |
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Publications (1)
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| CN201921217623.9U Active CN210052759U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 包覆式led器件 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110379909A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-25 | 广东省半导体产业技术研究院 | 包覆式led器件和led器件的制备方法 |
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2019
- 2019-07-30 CN CN201921217623.9U patent/CN210052759U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110379909A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-25 | 广东省半导体产业技术研究院 | 包覆式led器件和led器件的制备方法 |
| CN110379909B (zh) * | 2019-07-30 | 2024-02-13 | 广东省半导体产业技术研究院 | 包覆式led器件和led器件的制备方法 |
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