WO2013064110A1 - 一种用于led灯的荧光粉罩及其制造方法 - Google Patents

一种用于led灯的荧光粉罩及其制造方法 Download PDF

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郑榕彬
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Definitions

  • the present invention generally relates to the field of LED lighting. More specifically, the present invention relates to a phosphor cover for an LED lamp and a method of manufacturing the same, which method produces a separately formed phosphor cover by a liquid crystal injection molding process of a rapid rise and fall temperature. Background technique
  • a monochromatic light LED chip such as a blue chip, a red chip or a green chip
  • a phosphor such as a common YAG phosphor
  • the prior art generally applies a mixture of a phosphor and a binder such as silica gel directly onto an LED chip or on a transparent glass, film or ceramic sheet covering the LED chip.
  • a technical solution in which the latter LED chip is separated from the phosphor is more preferable.
  • the outer shell of such a transparent material generally has an irregular surface, and a special coating tool and precise control parameters must be used in order to obtain a uniform thickness of the phosphor layer, so that the process is complicated and the production efficiency is low.
  • such a phosphor layer can be applied one by one only after the LED chip or the shell is formed, and cannot be batch-processed into an assembleable standard member in advance, which further affects the improvement of production efficiency.
  • a method for manufacturing a phosphor cover using a liquid silicone injection molding technique comprising the steps of: mixing a silica gel and a phosphor; and injecting the silica gel mixture into a mold having a phosphor cover shape; Raising the temperature of the silica gel mixture to a predetermined high temperature for a first time; lowering the temperature of the silica phosphor mixture to a predetermined low temperature for a second time; and demolding the formed phosphor mask Finished product.
  • the phosphor is present in the silica gel phosphor mixture in a weight percentage of from 0.1% to 30%.
  • the first time is 5-20 seconds.
  • the second time is 3-10 seconds.
  • the predetermined high temperature is in the range of 120-230 °C.
  • the predetermined low temperature is 40 °C.
  • the phosphor is a YAG phosphor or a silicate phosphor.
  • the silica gel phosphor is preferably injected into the mold using an injection molding machine.
  • a phosphor manufactured by the above method.
  • an LED lamp comprising the phosphor cover as described above is provided.
  • the LED lamp further comprises one or more LED chips arranged in the form of a one or two dimensional array or a concentric ring.
  • the LED lamp further includes a housing, and the phosphor cover is fixedly coupled to the housing by an adhesive.
  • the housing is made of glass or a transparent polymer. In a further embodiment, the housing has a thickness of 0.1 to 3 mm.
  • the LED chip is disposed horizontally within the housing. In a further embodiment, the LED chip is erected within the housing. In a further embodiment, the angle between the plane of the LED chip and the bottom surface of the housing is greater than 60°.
  • the housing is filled with a transparent coolant.
  • the phosphor cover has a thickness in the range of 0.1 to 3 mm.
  • Figure 1 is a schematic flow chart showing a method of manufacturing a phosphor mask in accordance with the present invention.
  • Fig. 2 schematically shows a first embodiment of an LED lamp according to the invention.
  • Fig. 3 schematically shows a second embodiment of an LED lamp according to the invention.
  • Fig. 4 schematically shows a third embodiment of an LED lamp according to the present invention. detailed description:
  • the present invention provides a method for manufacturing a phosphor mask by using a liquid silicone injection molding technique, which can be assembled to a housing of an LED lamp.
  • a liquid silicone injection molding technique which can be assembled to a housing of an LED lamp.
  • Fig. 1 schematically shows a flow chart of a method of manufacturing a phosphor mask according to the present invention. It should be noted that only the main steps of the method are shown here, but not all steps.
  • step 100 the liquid silica gel and the selected phosphor are mixed together.
  • a substantially uniform distribution of the phosphor particles in the liquid silica gel can be achieved by a conventional process such as stirring.
  • different phosphors can be selected, for example YAG phosphors or silicate phosphors can be used to achieve the desired white light.
  • the weight percentage of the phosphor in the silica gel phosphor mixture is from 0.1 to 30%.
  • step 102 the prepared mixture of the silica gel and the phosphor is injected into a mold having a phosphor cover shape.
  • the shape of the phosphor cover is identical to the shape of the outer casing of the LED lamp.
  • the mixture is injected into the mold using an injection molding machine.
  • step 104 the temperature of the silica gel mixture is raised to a predetermined elevated temperature for a relatively short period of time. This heating process changes the viscosity of the silica gel to make it more dilute, so that the heated phosphor particles can be more evenly distributed in the silica gel.
  • the first time may be 5-20 seconds, and the predetermined high temperature may be in the range of 120-230 °C.
  • the temperature of the silica gel mixture is lowered to a predetermined low temperature for a very short second time.
  • This cooling process can again change the viscosity of the silica gel to make it thicker until it solidifies.
  • the second time may be slightly longer than the first time, for example 3-10 seconds, and the predetermined low temperature may be 40 ° C or lower.
  • the cured shaped phosphor cover is demolded to obtain a finished part.
  • the phosphor mask can be subsequently processed as needed, such as trimming and Go to the raw edge and so on.
  • the above processing technology can quickly and mass-produce a separate phosphor cover, avoiding the complicated process of coating the fluorescent layer and the uneven thickness of the fluorescent layer, and can greatly improve the production efficiency and the yield.
  • Fig. 2 is a view schematically showing a first embodiment of an LED lamp including the above phosphor cover according to the present invention.
  • the LED lamp comprises one or more LED chips 1, a phosphor cover 2 and a housing 3 arranged on a base, the base being fixed to the housing 3. These chips can be adhered to the holder by a transparent solid glue or otherwise attached to the base.
  • the arrangement of these chips can be determined according to actual needs. For example, in order to achieve uniform illumination, the chips can be arranged in a one-dimensional or two-dimensional array, or can be arranged in the form of concentric rings. Of course, other arrangements are also expected.
  • the casing 3 may be made of a transparent material such as glass or polymer having a thickness of about 0.1 to 3 mm, and the fixed connection of the phosphor cover 2 and the casing 3 may be achieved by a transparent adhesive.
  • the phosphor cover 2 may have a thickness in the range of about 0.1 to 3 mm.
  • the positive and negative power lines 5 embedded in the housing 3 and the susceptor are electrically connected to the pins of the LED chip by bonding wires (e.g., gold wires) to supply power to the LED chips.
  • the internal space of the casing 3 may be hollow, but it is preferable to fill the transparent coolant 4 therein to accelerate the heat generated by the LED chip.
  • Fig. 3 is a view schematically showing a second embodiment of an LED lamp including the above phosphor cover according to the present invention.
  • the bracket together with the LED chip 1 thereon is vertically mounted, that is, the transparent bracket to which the LED chip 1 is fixed is mounted upright in the transparent casing 3, and the LED chip
  • the pins of 1 are electrically connected to the positive and negative power lines 5 embedded in the casing 3 by wire bonds (not shown).
  • the diode When the diode is energized, the front side of the LED chip on the upright transparent support can normally emit light, and the bottom of the LED chip can also emit brighter light through the transparent glass or the transparent film, thereby eliminating the power supply wire in the existing packaging technology.
  • the relationship does not limit the brightest side of the LED to the outside, and increases the light output of the LED. Since the bracket is transparent, the LED chips are disposed on both sides of the bracket (as shown) or the same side does not affect the lighting effect. It should be understood that the so-called vertical or erecting does not mean that the angle between the bracket and the bottom surface is completely 90°. In fact, the angle between the bracket and the bottom surface is greater than 45° and preferably greater than 60°. Limited Within the vertical or upright range.
  • Fig. 4 is a view schematically showing a third embodiment of an LED lamp including the above phosphor cover according to the present invention.
  • the susceptor or the holder in the foregoing embodiment is omitted, and the LED chip 1 is directly soldered to the positive and negative power supply lines 5 by wire bonding, thereby simplifying the processing.
  • an additional chamber 6 is provided below the casing 3 to increase the amount of coolant that can be accommodated, thereby achieving a better heat dissipation effect.

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Abstract

本发明涉及一种利用液态硅胶注塑技术制造荧光粉罩的方法以及由此制造的荧光粉罩和LED灯。该方法包括以下步骤：1）将硅胶和荧光粉混合；2）将硅胶荧光粉混合物注入具有荧光粉罩形状的模具内； 3）在非常短的第一时间内将硅胶荧光粉混合物的温度提升到预定高温；4）在较短的第二时间内将硅胶荧光粉混合物的温度降至预定低温；以及5）将成型的荧光粉罩脱模得到成品。本发明通过独立注塑荧光粉罩可避免常规技术中涂覆荧光粉层的复杂工艺和低成品率，其中该荧光粉罩可以通过标准工艺进行批量生产，之后组装到LED灯的壳体上，由此可以极大地提高生产效率和成品率。

Description

一种用于 LED灯的荧光粉罩及其制造方法
技术领域
本发明一般地涉及 LED照明灯领域。 更具体地， 本发明涉及一种 用于 LED灯的荧光粉罩及其制造方法， 该方法通过快速升降温度的液 态硅胶注塑工艺来生产独立成型的荧光粉罩。 背景技术
在当前 LED照明领域中， 通常需要利用单色光 LED芯片 （例如 蓝光芯片、红光芯片或绿光芯片）和荧光粉（例如常见的 YAG荧光粉) 的组合来生产具有较高显色指数的白光 LED灯。
现有技术一般是将荧光粉和粘合剂例如硅胶的混合物直接涂覆在 LED芯片上或者罩住 LED芯片的透明玻璃、胶片或陶瓷片上。 出于散 热的考虑， 后一种 LED芯片与荧光粉隔离开的技术方案是更优选的。 然而， 这种透明材料的外壳一般具有不规则的表面， 为了得到均匀厚 度的荧光粉层就必须使用特殊的涂覆工具和精确的控制参数， 因此其 工艺复杂且生产效率很低。 另外， 这种荧光粉层只能在 LED芯片或壳 体制作成型后逐个进行涂覆而不能预先批量加工成可组装的标准件， 这就进一步影响了生产效率的提高。
因此， 需要一种用于 LED灯的新型荧光粉罩制造方法， 该方法能 够独立地批量加工荧光粉罩并将荧光粉罩方便地组装到 LED灯的壳体 上， 从而提高生产效率。 发明内容
根据本发明的一个方面， 提供一种利用液态硅胶注塑技术制造荧 光粉罩的方法， 该方法包括以下步骤： 将硅胶和荧光粉混合； 将硅胶 荧光粉混合物注入具有荧光粉罩形状的模具内； 在第一时间内将所述 硅胶荧光粉混合物的温度提升到预定高温； 在第二时间内将所述硅胶 荧光粉混合物的温度降至预定低温； 以及将成型的荧光粉罩脱模得到 成品。
在进一步的实施方式中， 所述荧光粉在所述硅胶荧光粉混合物中 的重量百分比为 0.1-30%。
在进一; 的实施方式中 ， 所述第一时间为 5-20秒。
在进一; 的实施方式中， 所述第二时间为 3-10秒。
在进一; 的实施方式中， 所述预定高温在 120-230°C范围内。
在进一; 的实施方式中， 所述预定低温为 40 °C。
在进一; 的实施方式中，所述荧光粉为 YAG荧光粉或硅酸盐荧光 在进一步的实施方式中， 优选利用注塑机将所述硅胶荧光粉混合 ί注入所述模具内。
根据本发明的另一个方面， 提供一种利用上述方法制造的荧光粉 根据本发明的另一个方面， 提供一种 LED灯， 其包含如上所述的 荧光粉罩。
在进一步的实施方式中， 所述 LED灯还包括被布置成一维或二维 阵列或同心圆环形式的一个或多个 LED芯片。
在进一步的实施方式中， 所述 LED灯还包括壳体， 所述荧光粉罩 通过粘合剂与所述壳体固定连接。
在进一步的实施方式中， 所述壳体是用玻璃或透明聚合物制成的。 在进一步的实施方式中， 所述壳体的厚度为 0.1〜3 mm。
在进一步的实施方式中，所述 LED芯片被水平设置在所述壳体内。 在进一步的实施方式中，所述 LED芯片被直立固定在所述壳体内。 在进一步的实施方式中， 所述 LED芯片所在平面与所述壳体的底 面的夹角大于 60°。
在进一步的实施方式中， 所述壳体内填充透明冷却液。
在进一步的实施方式中，所述荧光粉罩的厚度在 0.1-3mm范围内。 本发明的优点在于， 通过独立注塑荧光粉罩可避免常规技术中涂 覆荧光粉层的复杂工艺和低成品率， 其中该荧光粉罩可以通过标准工 艺进行批量生产， 之后组装到 LED灯的壳体上， 由此可以极大地提高 生产效率和成品率。 附图说明
图 1示意性显示根据本发明制造荧光粉罩的方法的流程图。
图 2示意性显示根据本发明的 LED灯的第一实施例。
图 3示意性显示根据本发明的 LED灯的第二实施例。
图 4示意性显示根据本发明的 LED灯的第三实施例。 具体实施方式：
为了克服现有技术中涂覆荧光粉层时存在的问题， 本发明提出一 种采用液态硅胶注塑技术来制造荧光粉罩的方法， 该荧光粉罩可以组 装到 LED灯的壳体上， 起到与现有荧光粉层相同的作用。 下面参考图 1对本发明的这一新型方法进行详细的描述，该图示意性显示根据本发 明的制造荧光粉罩的方法的流程图。 需要注意的是， 此处仅示出了该 方法的主要步骤而非全部步骤。
首先， 在步骤 100中， 将液态硅胶和所选择的荧光粉混合在一起。 在混合时， 可以通过搅拌等常规工艺实现荧光粉颗粒在液态硅胶中的 大致均匀分布。 根据所用于的 LED灯的实际发光需求， 可以选择不同 的荧光粉， 例如可使用 YAG荧光粉或硅酸盐荧光粉来得到理想的暧白 光。 优选地， 荧光粉在硅胶荧光粉混合物中的重量百分比为 0.1-30%。 之后， 在步骤 102 中， 将所制备的硅胶和荧光粉的混合物注入具有荧 光粉罩形状的模具内。 该荧光粉罩形状与 LED灯的外壳形状一致。 优 选地， 利用注塑机将该混合物注入该模具内。 接下来， 在步骤 104中， 在较短的第一时间内将硅胶荧光粉混合物的温度提升到预定高温。 这 一加热过程可以改变硅胶的粘度， 使其变得更稀， 从而受热的荧光粉 颗粒可以更均匀地分布在硅胶中。优选地，该第一时间可以为 5-20秒， 且该预定高温可以在 120-230°C范围内。 然后， 在步骤 106中， 在非常 短的第二时间内将硅胶荧光粉混合物的温度降至预定低温。 这一降温 过程可以再次改变硅胶的粘度， 使其变得更稠直至固化。 优选地， 该 第二时间可以稍微长于第一时间， 例如为 3-10秒， 且该预定低温可以 为 40°C或更低。 最后， 在步骤 108中， 将固化成型的荧光粉罩脱模得 到成品部件。 根据需要可以对该荧光粉罩进行后续处理， 例如修整和 去毛边等。
上述加工工艺可以快速大批量生产独立的荧光粉罩， 避免了现有 涂覆荧光层的复杂工艺和荧光层厚度不均匀的问题， 能够极大地提高 生产效率和成品率。
接下来， 通过若干优选实施例描述能够应用由上述方法制造的荧 光粉罩的 LED灯。 图 2示意性显示根据本发明包含上述荧光粉罩的 LED灯的第一实施例。该 LED灯包括排布在基座上的一个或多个 LED 芯片 1、 荧光粉罩 2和壳体 3， 该基座与壳体 3固连。 这些芯片可以通 过透明固晶胶粘附在支架上， 或以其他方式固定在基座上。 这些芯片 的布置方式可以根据实际需要来确定， 例如为了实现均匀发光， 可以 将芯片排成一维或二维阵列形式， 或者可以按同心圆环形式排布。 当 然， 其他排布方式也是可预期的。
在实际应用中， 壳体 3可以由厚度为大约 0.1〜3 mm的透明材料 如玻璃或聚合物制成， 并且可以通过透明粘合剂来实现荧光粉罩 2和 壳体 3的固定连接。 荧光粉罩 2的厚度可以在大约 0.1-3mm范围内。 嵌入壳体 3和基座中的正负电源线 5通过焊线 （例如金丝） 与 LED芯 片的引脚电连接， 以便为 LED芯片供电。 壳体 3的内部空间可以是中 空的， 但优选在其中填充透明冷却液 4， 以加快散发 LED芯片产生的 热量。
图 3示意性显示根据本发明包含上述荧光粉罩的 LED灯的第二实 施例。 与常规水平安装方式不同的是， 在该实施例中， 支架连同其上 的 LED芯片 1是竖直安装的， 即将固定有 LED芯片 1的透明支架直 立安装在透明壳体 3内， 且 LED芯片 1的引脚通过焊线 （未示出） 与 嵌入壳体 3中的正负电源线 5实现电连接。 当二极管通电时， 直立透 明支架上的 LED芯片的正面可正常发光， 而 LED芯片的底部也可透 过透明玻璃或透明胶片发出更亮的光线， 由此可以消除现有封装技术 中因供电导线的关系不能把发光二极管最亮的一面向外展示的限制， 提高发光二极管的出光率。 由于支架是透明的， LED芯片设置在支架 的两侧 （如图所示） 或同一侧均不影响其发光效果。 需要理解的是， 此处所谓的竖直或直立并不意味着支架与底面的夹角完全为 90°,实际 上支架相对于底面的夹角大于 45°且优选大于 60°时都应理解为在所限 定的竖直或直立范围内。
图 4示意性显示根据本发明包含上述荧光粉罩的 LED灯的第三实 施例。 在该实施例中， 省略了前述实施例中的基座或支架， 而直接将 LED芯片 1通过焊线焊接到正负电源线 5上， 从而简化了加工工艺。 另外， 在壳体 3下方设置了附加腔室 6， 以增加能够容纳的冷却液量， 从而实现更好的散热效果。
虽然附图示出了带凸顶的圆柱形 LED灯， 但本发明并不意欲局限 于此， 其他形状例如方形或棱柱形的 LED灯也是可预期的。
虽然已经具体参考附图的实施方式详细地描述了本发明， 但是本 领域技术人员理解其它实施方式可以取得相同的结果。 本发明的变化 和修改对于本领域技术人员将是显而易见的， 并且包含在本申请的范 围内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种利用液态硅胶注塑技术制造荧光粉罩的方法， 该方法包括 以下步骤：
将硅胶和荧光粉混合；
5 将硅胶荧光粉混合物注入具有荧光粉罩形状的模具内；
在第一时间内将所述硅胶荧光粉混合物的温度提升到预定高温； 在第二时间内将所述硅胶荧光粉混合物的温度降至预定低温； 以 及
将成型的荧光粉罩脱模得到成品。
0
2、 如权利要求 1所述的方法， 其中所述荧光粉在所述硅胶荧光粉 混合物中的重量百分比为 0.1-30%。
3、 如权利要求 1或 2所述的方法， 其中所述第一时间为 5-20秒。
5
4、 如权利要求 1或 2所述的方法， 其中所述第二时间为 3-10秒。
5、如权利要求 1或 2所述的方法，其中所述预定高温在 120-230°C 范围内。
:0
6、 如权利要求 1或 2所述的方法， 其中所述预定低温为 40 °C。
7、 如权利要求 1或 2所述的方法， 其中所述荧光粉为 YAG荧光 粉或硅酸盐荧光粉。
：5
8、 如权利要求 1或 2所述的方法， 其中利用注塑机将所述硅胶荧 光粉混合物注入所述模具内。
9、一种利用如权利要求 1-8中任一项所述的方法制造的荧光粉罩。
10、 一种 LED灯， 其包含如权利要求 9所述的荧光粉罩。
11、 如权利要求 10所述的 LED灯， 其还包括被布置成一维或二 维阵列或同心圆环形式的一个或多个 LED芯片。
12、 如权利要求 10所述的 LED灯， 其还包括壳体， 所述荧光粉 罩通过粘合剂与所述壳体固定连接。
13、 如权利要求 12所述的 LED灯， 其中所述壳体是用玻璃或透 明聚合物制成的。
14、 如权利要求 12所述的 LED灯， 其中所述壳体的厚度为 0.1〜
15、 如权利要求 12所述的 LED灯， 其中所述 LED芯片被水平设 置在所述壳体内。
16、 如权利要求 12所述的 LED灯， 其中所述 LED芯片被直立固 定在所述壳体内。
17、 如权利要求 16所述的 LED灯， 其中所述 LED芯片所在平面 与所述壳体的底面的夹角大于 60°。
18、 如权利要求 12-17中的任一项所述的 LED灯， 其中所述壳体 内填充透明冷却液。
19、 如权利要求 12-17中的任一项所述的 LED灯， 其中所述荧光 粉罩的厚度在 0.1-3mm范围内。
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CN1838440A (zh) * 2006-03-03 2006-09-27 中山大学 一种白光led及其封装方法
CN102431117A (zh) * 2011-11-03 2012-05-02 郑榕彬 一种用于led灯的荧光粉罩及其制造方法

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