CN103280513B - 一种可二次激发出光的led及其封装工艺 - Google Patents

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Abstract

一种可二次激发出光的LED，采用蓝光芯片激发硅胶与黄色荧光粉混合搅拌均匀的荧光胶，实现通电状态下的激发出光；激发硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅聚合物和铝酸锶稀土材料混合搅拌均匀形成的发光混合物在第一次出光时吸收、转化和储存的光能，实现断电状态下的激发出光；其封装工艺包括以下步骤：1)配制第二次激发出光的发光混合物；2)绑定芯片；3)喷涂荧光胶；4)一次烘烤固化；5)喷涂第二次激发出光的发光混合物；6)二次烘烤固化；7)分光包装。其制作简单，节能环保，并兼具个性与品味，具有极佳的推广前景。

Description

一种可二次激发出光的LED及其封装工艺
技术领域
本发明属于LED封装技术领域，尤其涉及一种可二次激发出光的LED及其封装工艺。
背景技术
随着LED技术瓶颈的不断突破，2013年能稳定量产的LED产品光效已达到200LM/W，随着时间与技术的越发成熟性，LED产品节能环保健康等优点与传统钨丝灯、荧光灯对比其效果越见明显，替代传统照明的趋势指日可待，可断电后的LED照明产品和传统照明相对比，没有实质性的区别，缺少附加作用和艺术价值；与此同时随着LED市场发展需求和分化，未来的LED照明设计不仅要具备照明功能甚至还要实现个性化设计来体现高品位的等级照明，同时针对户外景观照明更要能体现节能、绿色环保和艺术效果，甚至希望通过LED照明来实现更多的广告效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术难题，提供一种可二次激发出光的LED及其封装工艺，其制作简单，节能环保，并兼具个性与品味，具有极佳的推广前景。
本发明是这样实现的：
一种可二次激发出光的LED，采用蓝光芯片激发硅胶与黄色荧光粉混合搅拌均匀的荧光胶，实现通电状态下的激发出光；激发硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅聚合物和铝酸锶稀土材料混合搅拌均匀形成的发光混合物在第一次出光时吸收、转化和储存的光能，实现断电状态下的激发出光。
本发明涉及存储能量并转换光能的发光原料，经过多次实验测试：实验硫化锌稀土材料化学式是ZnS:Cu，二次激发出光时间1～2小时后衰减到人眼观察极限以下；发光时间较短，实验铝酸锶稀土材料激发出光时间10～12小时，发光强度范围：300mcd/m2～4000mcd/m2，，铝酸锶稀土材料化学式是SrAL2O4，颗粒直径为10um～50um，化学性能稳定、耐高温、无放射性、无毒无害，实验结果：铝酸锶稀土材料符合二次激发出光材料的要求。
为进一步提高二次激发出光效果，需采用透明材质有反光或折射功能的辅助原料，经过实验测试：玻璃微珠是一种透明材质的环保材料，质量轻、化学性能稳定，折射率可达到1.8以上，颗粒直径最为20um～50um，具有良好的反光和折射效果，纳米有机硅材料是均匀吸附降低沉淀作用，实验结果：铝酸锶稀土材料调配玻璃微珠、纳米有机硅材料可有效提高二次激发出光光效。
本发明第二次激发出光的发光混合物调配比例经过实验测试：铝酸锶稀土材料混合比例小于4％二次激发出光强度减少10％，当混合比例大于6％，则影响蓝光芯片激发硅胶与黄色荧光粉混合搅拌均匀的荧光胶的第一次出光效率，出光强度减少15％；实验测试：玻璃微珠混合比例小于2％，二次激发反光折射后出光强度降低20％，当混合比例大于3％也没有明显提升二次激发出光效果，实验结论：将硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅聚合物、铝酸锶稀土材料按91％～93％∶2％～3％∶1％～2％∶4％～6％比例二次激发出光光效最高。
采用光谱分析仪测试传统工艺平面结构LED发光光效和光通亮数据如下：
在通电中，采用光谱分析仪测试相同物料条件，本发明实验成品平面结构LED第一次激发发光效率和光通量数据如下：
采用照度测试仪和计时器，测试平面结构LED产品不同吸光时间，第二次激发出光的初始发光强度和10分钟后发光强度数据变化如下：
在断电后的激发状态下，采用照度测试仪检测实验成品，平面结构LED第二次激发出光强度和发光时间数据如下：
由上实验数据可知，在通电状态下，蓝光芯片激发硅胶与黄色荧光粉混合搅拌均匀的荧光胶实现第一次出光，光通亮和光效比相同物料传统工艺LED提高3％～5％，同时铝酸锶稀土材料吸收转化光能并储存在分子结构的晶格中，吸收存储光能60分钟后达到饱和状态；在停止通电状态下，储存的能量自动激发并转化成光能实现二次激发出光，出光时间可达10小时，二次激发出光10小时后，铝酸锶稀土材料存储在晶格中的能量转化消耗完，发光强度会下降到人眼观察度的下限。
其封装工艺较为简单，包括以下步骤：配制第二次激发出光的发光混合物：在常温下将硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅聚合物、铝酸锶稀土材料按91％～93％∶2％～3％∶1％～2％∶4％～6％的比例混合搅拌均匀制备成发光混合物；绑定芯片：在支架或热沉上绑定芯片，用超声波焊线机焊接金属导线连接支架和芯片对应的正负极；喷涂荧光胶：将黄色荧光粉和硅胶搅拌均匀混合形成的荧光胶喷涂到支架或热沉腔体内部，控制荧光胶的喷涂量为腔体内部体积的3/5～3/4之间；一次烘烤固化：将喷涂好荧光胶的产品放进恒温烤箱100℃烘烤1小时；喷涂第二次激发出光的发光混合物：将第二次激发出光的发光混合物喷涂到烘烤过后半成品的腔体空区域，并使第二次激发出光的发光混合物形成微凸起的弧形；二次烘烤固化：将喷涂好第二次激发出光的发光混合物的产品放进恒温烤箱100℃烘烤1小时后，再提高温度到150℃烘烤3小时；环氧树脂密封：当支架绑定芯片采取直插结构方式时，需要采用环氧树脂将二次烘烤后的半成品烘烤130度1小时，固化后完成密封保护；分光包装，即可。
本发明封装工艺简单，在通电状态下完全满足照明、景观亮化需求，在断电状态下二次激发出光时间和发光强度能被有效利用起来，相对节能省电40％左右，其节能效益和经济效益得到进一步提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1：绑定芯片为直插结构方式
备料：优选的蓝光芯片主波长为430nm～460nm，优选的黄色荧光粉光谱波长为540nm～560nm，优选铝酸锶稀土材料激发后光谱波长为460nm～630nm；
一、配制第二次激发出光的发光混合物：在常温下将硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅和铝酸锶稀土材料按91％～93％∶2％～3％∶1％～2％∶4％～6％的比例混合搅拌均匀制备成发光混合物备用；
二、绑定芯片：将蓝光芯片绑定到支架或热沉上，用超声波焊线机焊接金属导线连接支架和芯片对应的正负极；
三、喷涂荧光胶：将黄色荧光粉和硅胶搅拌均匀混合形成的荧光胶喷涂到支架或热沉腔体内部，控制荧光胶的喷涂量为腔体内部体积的3/5～3/4之间；
四、一次烘烤固化：将喷涂好荧光胶的半成品转进恒温烤箱100℃烘烤1小时；
五、喷涂第二次激发出光的发光混合物：将第二次激发出光的发光混合物喷涂到已烘烤好的半成品上形成凸起的弧型；
六、二次烘烤固化：将喷涂好第二次激发出光的发光混合物的半成品转进恒温烤箱100℃烘烤1小时后，再提高温度到150℃烘烤3小时，进行二次烘烤；
七、环氧树脂密封：绑定芯片为直插结构方式时，需要采用环氧树脂将二次烘烤后的半成品烘烤130度1小时，固化后完成密封保护；
八、分光包装：将成品放入专用分选设备中，设定分选规格条件，将产品按要求细分出来，按规定数量真空包装保存。
实施例2：绑定芯片为平面结构方式
备料：优选的蓝光芯片主波长为430nm～460nm，优选的黄色荧光粉光谱波长为540nm～560nm，优选铝酸锶稀土材料激发后光谱波长为460nm～630nm；
一、配制第二次激发出光的发光混合物：在常温下将硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅和铝酸锶稀土材料按91％～93％∶2％～3％∶1％～2％∶4％～6％的比例混合搅拌均匀制备成发光混合物备用；
二、绑定芯片：将蓝光芯片绑定到支架或热沉上，用超声波焊线机焊接金属导线连接支架和芯片对应的正负极；
三、喷涂荧光胶：将黄色荧光粉和硅胶搅拌均匀混合形成的荧光胶喷涂到支架或热沉腔体内部，控制荧光胶的喷涂量为腔体内部体积的3/5～3/4之间；
四、一次烘烤固化：将喷涂好荧光胶的半成品转进恒温烤箱100℃烘烤1小时；
五、喷涂第二次激发出光的发光混合物：将第二次激发出光的发光混合物喷涂到已烘烤好的半成品上形成微凸起的弧型；
六、二次烘烤固化：将喷涂好第二次激发出光的发光混合物的半成品转进恒温烤箱100℃烘烤1小时后，再提高温度到150℃烘烤3小时，进行二次烘烤；
七、分光包装：将成品放入专用分选设备中，设定分选规格条件，将产品按要求细分出来，按规定数量真空包装保存。
实施例3：绑定芯片为透镜结构方式
备料：优选的蓝光芯片主波长为430nm～460nm，优选的黄色荧光粉光谱波长为540nm～560nm，优选铝酸锶稀土材料激发后光谱波长为460nm～630nm；
一、配制第二次激发出光的发光混合物：在常温下将硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅和铝酸锶稀土材料按91％～93％∶2％～3％∶1％～2％∶4％～6％的比例混合搅拌均匀制备成发光混合物备用；
二、绑定芯片：将蓝光芯片绑定到支架或热沉上，用超声波焊线机焊接金属导线连接支架和芯片对应的正负极；
三、喷涂荧光胶：将黄色荧光粉和硅胶搅拌均匀混合形成的荧光胶喷涂到支架或热沉腔体内部，控制荧光胶的喷涂量为腔体内部体积的3/5～3/4之间；
四、一次烘烤固化：将喷涂好荧光胶的半成品转进恒温烤箱100℃烘烤1小时；
五、喷涂第二次激发出光的发光混合物：将第二次激发出光的发光混合物采用注胶方式填充到透镜内部的半成品上，形成微凸起的弧型；
六、二次烘烤固化：将喷涂好第二次激发出光的发光混合物的半成品转进恒温烤箱100℃烘烤1小时后，再提高温度到150℃烘烤3小时，进行二次烘烤；
七、分光包装：将成品放入专用分选设备中，设定分选规格条件，将产品按要求细分出来，按规定数量真空包装保存。
上述实施例是对本发明的详细说明，优选的材料不是对本发明的限定，任何对本发明简单变更后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种可二次激发出光的LED，其特征在于：采用蓝光芯片激发硅胶与黄色荧光粉混合搅拌均匀的荧光胶，实现通电状态下的激发出光；激发硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅聚合物和铝酸锶稀土材料混合搅拌均匀形成的发光混合物在第一次出光时吸收、转化和储存的光能，实现断电状态下的激发出光；其中，玻璃微珠的颗粒直径为20um～50um；铝酸锶稀土材料的颗粒直径为10um～50um；第二次激发出光的发光混合物的质量比例为硅胶91％～93％∶玻璃微珠2％～3％∶纳米有机硅聚合物1％～2％∶铝酸锶稀土材料4％～6％。
2.一种可二次激发出光的LED的封装工艺，包括以下步骤：1)配制第二次激发出光的发光混合物：在常温下将硅胶、玻璃微珠、纳米有机硅聚合物、铝酸锶稀土材料按91％～93％∶2％～3％∶1％～2％∶4％～6％的质量比例混合搅拌均匀制备成发光混合物；2)绑定芯片：在支架或热沉上绑定芯片，用超声波焊线机焊接金属导线连接支架和芯片对应的正负极；3)喷涂荧光胶：将黄色荧光粉和硅胶搅拌均匀混合形成的荧光胶喷涂到支架或热沉腔体内部，控制荧光胶的喷涂量为腔体内部体积的3/5～3/4之间；4)一次烘烤固化；5)喷涂第二次激发出光的发光混合物；6)二次烘烤固化；7)分光包装。
3.根据权利要求2所述的一种可二次激发出光的LED的封装工艺，其特征在于：绑定芯片的方式有直插结构、平面结构、透镜结构三种方式；直插结构方式经二次烘烤固化后，外部采用环氧树脂材料进行密封保护。
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