CN103219454A - 一种提高led封装器件出光效率的涂膜方法和led封装器件 - Google Patents

一种提高led封装器件出光效率的涂膜方法和led封装器件 Download PDF

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张海兵
杨磊
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Abstract

本发明公开了一种提高LED封装器件出光效率的涂膜方法和LED封装器件，该方法是：采用溶胶-凝胶法在LED封装器件的封装胶表面涂覆一层以上的含有气孔的SiO2增透薄膜。本发明的有益效果是：1）本发明采用的溶胶-凝胶法，制作费用低，涂膜操作简单，便于大面积成膜，易于大批量制作。2）本发明制备的SiO2增透薄膜与LED封装胶的结合性和牢固度好，有较宽广的透光率。3）本发明采用的溶胶-凝胶法制备的SiO2增透薄膜具有密度低、折射率可调的特点。4）可通过设计多层膜，使1到2层或1到3层的气孔率逐渐增加，可以进一步提高增透膜的透光率，可使LED封装器件的出光效率提高2-5%。

Description

一种提高LED封装器件出光效率的涂膜方法和LED封装器件
技术领域
本发明涉及一种提高发光二极管（LED）封装器件出光效率的涂膜方法和采用该方法所制备的LED封装器件。
背景技术
图1为现有LED封装器件的结构示意图。LED芯片3通过封装胶2固定在支架4上。LED芯片3发出的光线经封装胶2再经过封装胶2的出光面后进入空气；一般封装胶2的折射率高于空气的折射率，导致在出光面发生严重的全反射现象，大角度光线会重新返回到封装胶内，从而损失掉一部分光能，降低了出光效率。
为了提高LED封装器件的出光效率，在LED封装工艺端上，可以采用优化的光学结构、高反射率的金属镀层和高透光率的封装胶层。这些改进技术主要涉及在优化的光学结构和高反射率的金属镀层上。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高LED封装器件出光效率的涂膜方法和LED封装器件，能够进一步提高LED封装器件的出光效率。
本发明的一种提高LED封装器件出光效率的涂膜方法是：采用溶胶-凝胶法在LED封装器件的封装胶表面涂覆一层以上的含有气孔的SiO2增透薄膜。
优选地，所述SiO2增透薄膜为1到3层，每层的厚度为100-400nm。
优选地，从紧贴所述封装胶那一层的所述SiO2增透薄膜开始从内到外SiO2增透薄膜的气孔率依次增加。这样就可使折射率缓慢变化。
优选地，所述方法具体包括如下步骤：
1）首先将LED封装器件的封装胶的出光面清洗干净；
2）将分析纯的正硅酸乙酯、去离子水、无水乙醇、浓盐酸按体积比(20-30):(200-300):1:(6-15)混合，在磁力搅拌器上搅拌，再加入成孔剂，继续搅拌，最后陈化，形成含成孔剂的SiO2溶胶镀膜液；
3）对步骤1）得到的LED封装器件出光面进行涂膜，每制备一层都要干燥处理，再置于箱式电阻炉内热处理，然后自然降温。
优选地，所述添加成孔剂前磁力搅拌时间为2-8h，添加成孔剂后继续搅拌时间为0.5-2h，陈化时间为10-30h。
优选地，所述成孔剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-10000、聚乙二醇-20000中的一种或几种，所添加的聚乙二醇的含量为2.5-30g/L。
优选地，所述匀胶成膜后的干燥处理为在60-180℃烘箱内干燥10-30min；所述热处理的升温速率为1-20℃，热处理温度为80-600℃，保温时间为0.5-5h。
本发明的一种LED封装器件，包括支架和LED芯片，LED芯片通过封装胶封装在支架上，在所述LED封装胶的出光面上涂覆有一层以上的SiO2增透薄膜。
优选地，所述SiO2增透薄膜为1到3层，每层的厚度为100-400nm。
优选地，所述SiO2增透薄膜还可以是TiO2增透薄膜或ZrO2增透薄膜或是由SiO2、TiO2和ZrO2两种或是两种以上的混合物的增透薄膜。
本发明的有益效果是：
1）本发明采用的溶胶-凝胶法，制作费用低，涂膜操作简单，便于大面积成膜，易于大批量制作。
2）本发明制备的SiO2增透薄膜与LED封装胶的结合性和牢固度好，有较宽广的透光率。
3）本发明采用的溶胶-凝胶法制备的SiO2增透薄膜具有密度低、折射率可调的特点。
4）可通过设计多层膜，使1到2层或1到3层的气孔率逐渐增加，可以进一步提高增透膜的透光率，可使LED封装器件的出光效率提高2-5%。
附图说明
图1为现有LED封装器件的结构示意图；
图2为本发明实施例1的LED封装器件的结构示意图；
图3为本发明实施例2的LED封装器件的结构示意图；
图4为本发明实施例3的LED封装器件的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例是在普通的LED支架封装器件上涂覆上多层SiO2增透薄膜。普通的LED支架封装器件在制作前期是连片式的，等到封装胶固化工序后才被切成一颗一颗的单体封装器件。本实施例就是在封装胶固化工序后加了一道涂膜工序，然后再进行后续切割工序等。图2为连片式的LED支架封装器件涂膜后的结构示意图。涂膜工序的具体步骤包括：
1）首先将连片式的LED支架封装器件的出光面清洗干净。
2）将分析纯的正硅酸乙酯、去离子水、无水乙醇、浓盐酸按体积比20:200:1:6混合，在磁力搅拌器上搅拌，再加入不同含量的成孔剂，所述成孔剂为聚乙二醇，继续搅拌，最后陈化，形成成孔剂含量不同的SiO2溶胶镀膜液。
3）对第一步骤得到的LED封装器件出光面进行涂膜（可采用喷涂、提拉、滚涂、旋涂、淋涂、浸涂或流涂中的任一种涂膜方式），在其表面使用不同含量成孔剂的镀膜液镀制3层的SiO2薄膜1，其中，从紧贴出光面那一层开始从内到外所用镀膜液中成孔剂的含量是依次增加，每制备一层首先要干燥处理，再置于箱式电阻炉内热处理，然后自然降温。
在上述步骤中，添加成孔剂前磁力搅拌时间为2-8h，添加成孔剂后继续搅拌时间为0.5-2h，陈化时间为10-30h。
另外，成孔剂为聚乙二醇-200，所添加的聚乙二醇的含量为2.5g/L。
此外，匀胶成膜后的干燥处理为在60-180℃烘箱内干燥10-30min；热处理的升温速率为1-20℃，热处理温度为80-600℃，保温时间为0.5-5h。
实施例2
本实施例是在普通的LED陶瓷封装器件上涂覆上多层SiO2增透薄膜。普通的LED陶瓷封装器件基板在制作前期也是是连片式的，等到封装胶固化工序后才被切成一颗一颗的单体封装器件。本实施例就是在封装胶固化工序后加了一道涂膜工序，然后再进行后续切割工序等。图3为连片式的LED陶瓷封装器件涂膜后的结构示意图。涂膜工序的具体步骤包括：
1）首先将连片式的LED陶瓷封装器件的出光面清洗干净。
2）将分析纯的正硅酸乙酯、去离子水、无水乙醇、浓盐酸按体积比30:300:1:15混合，在磁力搅拌器上搅拌，再加入不同含量的成孔剂，所述成孔剂为聚乙二醇，继续搅拌，最后陈化，形成成孔剂含量不同的SiO2溶胶镀膜液。
3）对第一步骤得到的连片式的LED陶瓷封装器件出光面进行涂膜（可采用喷涂、提拉、滚涂、旋涂、淋涂、浸涂或流涂中的任一种涂膜方式），在其表面使用不同含量成孔剂的镀膜液镀制3层SiO2薄膜1，其中，从紧贴出光面那一层开始从内到外所用镀膜液中成孔剂的含量是依次增加，每制备一层首先要干燥处理，再置于箱式电阻炉内热处理，然后自然降温。
在上述步骤中，添加成孔剂前磁力搅拌时间为2-8h，添加成孔剂后继续搅拌时间为0.5-2h，陈化时间为10-30h。
另外，成孔剂为聚乙二醇-400，所添加的聚乙二醇的含量为15g/L。
此外，匀胶成膜后的干燥处理为在60-180℃烘箱内干燥10-30min；热处理的升温速率为1-20℃，热处理温度为80-600℃，保温时间为0.5-5h。
实施例3
本实施例是在LED集成封装器件上涂覆上多层SiO2增透薄膜。LED集成封装器件在制作前期也是是连片式的，等到封装胶固化工序后才被切成一颗一颗的单体封装器件。本实施例就是在封装胶固化工序后加了一道涂膜工序，然后再进行后续切割工序等。图4为连片式的LED集成封装器件涂膜后的结构示意图。涂膜工序的具体步骤包括：
1）首先将连片式的LED集成封装器件的出光面清洗干净。
2）将分析纯的正硅酸乙酯、去离子水、无水乙醇、浓盐酸按体积比25:240:1:10混合，在磁力搅拌器上搅拌，再加入不同含量的成孔剂，所述成孔剂为聚乙二醇，继续搅拌，最后陈化，形成成孔剂含量不同的SiO2溶胶镀膜液。
3）对第一步骤得到连片式的LED集成封装器件出光面进行涂膜（可采用喷涂、提拉、滚涂、旋涂、淋涂、浸涂或流涂中的任一种涂膜方式），在其表面使用不同含量成孔剂的镀膜液镀制3层SiO2薄膜1，其中，从紧贴出光面那一层开始从内到外所用镀膜液中成孔剂的含量是依次增加，每制备一层首先要干燥处理，再置于箱式电阻炉内热处理，然后自然降温。
在上述步骤中，添加成孔剂前磁力搅拌时间为2-8h，添加成孔剂后继续搅拌时间为0.5-2h，陈化时间为10-30h。
另外，成孔剂为聚乙二醇-600，所添加的聚乙二醇的含量为30g/L。
此外，匀胶成膜后的干燥处理为在60-180℃烘箱内干燥10-30min；热处理的升温速率为1-20℃，热处理温度为80-600℃，保温时间为0.5-5h。
上述实施例虽然列举了成孔剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600，当然，也可以是聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-10000、聚乙二醇-20000中的一种或几种，所添加的聚乙二醇的含量为2.5-30g/L。
上述实施例列举了SiO2增透薄膜，还可以是TiO2增透薄膜或ZrO2增透薄膜或是由SiO2、TiO2和ZrO2两种或是两种以上的混合物的增透薄膜
本领域技术人员很容易想到其它优点和变更方式。因此，本发明就更宽的方面而言不限定于这里示出和说明的具体细节和代表性的实施方式。因此，在不背离所附的权利要求书以及其等同物限定的一般实用新型概念的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims (10)

1.一种提高LED封装器件出光效率的涂膜方法，其特征在于，该方法是：采用溶胶-凝胶法在LED封装器件的封装胶表面涂覆一层以上的含有气孔的SiO2增透薄膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SiO2增透薄膜为1到3层，每层的厚度为100-400nm。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，从紧贴所述封装胶那一层的所述SiO2增透薄膜开始从内到外SiO2增透薄膜的气孔率依次增加。
4.所述如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）首先将LED封装器件的封装胶的出光面清洗干净；
2）将分析纯的正硅酸乙酯、去离子水、无水乙醇、浓盐酸按体积比(20-30):(200-300):1:(6-15)混合，在磁力搅拌器上搅拌，再加入成孔剂，继续搅拌，最后陈化，形成含成孔剂的SiO2溶胶镀膜液；
3）对步骤1）得到的LED封装器件出光面进行涂膜，每制备一层都要干燥处理，再置于箱式电阻炉内热处理，然后自然降温。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述添加成孔剂前磁力搅拌时间为2-8h，添加成孔剂后继续搅拌时间为0.5-2h，陈化时间为10-30h。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述成孔剂为聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-10000、聚乙二醇-20000中的一种或几种，所添加的聚乙二醇的含量为2.5-30g/L。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述匀胶成膜后的干燥处理为在60-180℃烘箱内干燥10-30min；所述热处理的升温速率为1-20℃，热处理温度为80-600℃，保温时间为0.5-5h。
8.一种LED封装器件，其特征在于，包括支架和LED芯片，LED芯片通过封装胶封装在支架上，在所述LED封装胶的出光面上涂覆有一层以上的SiO2增透薄膜。
9.如权利要求8所述的器件，其特征在于，所述增透薄膜为1到3层，每层的厚度为100-400nm。
10.如权利要求8所述的器件，其特征在于，所述SiO2增透薄膜还可以是TiO2增透薄膜或ZrO2增透薄膜或是由SiO2、TiO2和ZrO2两种或是两种以上的混合物的增透薄膜。
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