CN109830591B - 一种含粒径梯度荧光胶的白光led元件制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，包括以下步骤：S1、固定含有蓝光LED芯片的基板；S2、在所述基板的上方设置第一腔室，将含有大粒径荧光粉的荧光胶点涂在第一腔室内形成第一荧光胶层；S3、固化所述第一荧光胶层；S4、在所述第一荧光胶层的上方设置第二腔室，将含有小粒径荧光粉的荧光胶点涂在第二腔室内形成第二荧光胶层；S5、固化所述第二荧光胶层；本发明所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法制作的LED元件，在与传统工艺封装结构相同的色温下，能够实现较低的荧光粉用量、高流明效率以及色温分布的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装元件技术领域，具体涉及一种含粒径梯度荧光胶的白光 LED元件制作方法。
背景技术
白光LED是一种被广泛应用于室内外照明、汽车照明等方面的器件，按照产生白光的方式，可以分为红绿蓝三色LED组合型和荧光粉转换型白光LED。
荧光粉转换型白光LED是一种低成本、高效率的照明器件，其基本构造是荧光粉和硅胶的混合物均匀的涂覆在蓝光LED的芯片上面和周围。当蓝光LED被点亮产生蓝光后，荧光粉会吸收蓝光并通过荧光效应发射具有更长波长的黄光或者红光，未被吸收的蓝光和荧光粉发射的黄光或红光叠加在一起就形成了白光。
在荧光胶中，入射的光子会被荧光粉散射，而光子的散射特性与荧光粉的粒径有直接的关系。因此，荧光粉的粒径直接决定了白光LED出光的色温均匀性、流明效率、材料消耗量等。
大粒径的荧光粉可以减少蓝光的向后散射，进而提高白光LED的流明效率。然而，因为其相对较弱的散射特性，使用大粒径荧光粉的白光LED色温不均匀，且实现相同色温需要的荧光粉用量相对较大。小粒径的荧光粉则相反，其流明效率低、色温均匀、材料消耗量小。目前白光LED制作方法通常是同种相同粒径的荧光粉体均匀混合在一起，制作出来的LED元件很难同时实现均匀的色温分布、高流明效率和低荧光粉材料用量。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，通过此方法制作的LED元件能够实现较低的荧光粉用量、高流明效率以及色温分布的均匀性。
本发明为了达到上述目的，采用的技术方案如下：
一种含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，包括以下步骤：
S1、固定含有蓝光LED芯片的基板；
S2、在所述基板的上方设置第一腔室，将含有大粒径荧光粉的荧光胶点涂在第一腔室内形成第一荧光胶层；
S3、固化所述第一荧光胶层；
S4、在所述第一荧光胶层的上方设置第二腔室，将含有小粒径荧光粉的荧光胶点涂在第二腔室内形成第二荧光胶层；
S5、固化所述第二荧光胶层；
进一步的，所述步骤S2中，使所述第一荧光胶层的顶面与所述第一腔室的顶面相平齐。
进一步的，所述步骤S2中，使所述第一荧光胶层完全充满第一腔室。
进一步的，所述步骤S4中，使所述第二荧光胶层完全充满第二腔室。
进一步的，所述步骤S4中，将所述第二腔室的大小设成与所述第一腔室相同，并且调整所述第二腔室的位置使其与所述第一腔室完全重叠。
进一步的，所述步骤S1之前，还包括步骤S00：将蓝光LED芯片通过芯片板上封装工艺封装在金属基板上。
进一步的，所述步骤S1之前，还包括步骤S0：制备模具基板、第一垫片及第二垫片；在所述模具基板上设置固定所述基板的凹槽，在所述第一垫片上设置用于构建所述第一腔室的第一通孔，在所述第二垫片上设置用于构建所述第二腔室的第二通孔。
进一步的，所述步骤S2中，设置第一腔室的具体步骤为，将第一垫片叠放在所述基板上，调整所述第一垫片的位置使所述蓝光LED芯片位于所述第一通孔内并且与其同轴。
进一步的，所述步骤S4中，设置第二腔室的具体步骤为，将第二垫片叠放在所述第一垫片上，调整所述第二垫片的位置使所述第二通孔与所述第一通孔完全重叠。
进一步的，还包括步骤S6：从上至下依次拆卸第二垫片、第一垫片及模具基板，取出涂覆荧光胶的基板。
本发明相对于现有技术，具有以下有益技术效果：
(1)使用本发明所述方法制作的白光LED元件，与传统方法相比，在实现相同色温的前提下，具有荧光粉用量低、高流明效率及均匀的色温分布等特点。
(2)本发明所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件的制作方法，生产制造成本低，能够为社会节约能源，同时为消费者带来更加高品质的照明体验。
附图说明
图1是本发明所述含粒径梯度荧光胶的白光LED元件的制作方法流程图；
图2是本发明所述的制作方法所使用的模具结构示意图；
图3是使用本发明所述制作方法制备的白光LED元件结构图。
其中：1-蓝色LED芯片；2-基板；21-第一荧光胶层；22-第二荧光胶层；3- 模具基板；31-凹槽；4-第一垫片；41-第一通孔；5-第二垫片；51-第二通孔。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
为了加深对本发明内容的理解，在此先给出不同粒径荧光粉在荧光胶内对光子运动的影响机理：
对于小粒径荧光粉而言，其具有比大粒径荧光粉更强的散射作用，当光子分别通过相同量的不同粒径的荧光粉时，光子被小粒径荧光粉散射的程度更大，进而使得光子在小粒径粉体的运动路径要比其在大粒径粉体中的长很多，更多的由芯片发出的蓝光会被转化为荧光，因此，小粒径荧光粉的光转换效率更高，在实现相同色温的前提下，使用小粒径荧光粉可以减少封装所需要的荧光粉用量，节约制造成本。同时，由于小粒径荧光粉具有强烈的散射作用，使得蓝光和荧光的传输混乱程度加剧，更有利于两种颜色的光子进行混合，故使用小粒径荧光粉可以实现更高的空间色温均匀性。
对于大粒径荧光粉而言，其散射作用比小粒径荧光粉弱，当光子通过大粒径荧光粉时，大部分光子只是改变了其原来的运动路径，而不是被向后散射回芯片，同时较弱的散射作用使光子的传输更加随机，而不是按照芯片发射的朗伯模式传输，使得光子出光的流明效率损失较小。
实施例1
如图1-3所示，本实施例提供了一种含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，具体包括以下步骤：
0、芯片封装；将蓝光LED芯片1通过芯片板上封装工艺(CoB)封装在金属基板2上，可以实现多芯片封装，同时具有良好的散热和出光性能。
1、制备模具；制备固定基板的模具基板3、用于点涂荧光胶的第一垫片4 和第二垫片5，其中，模具基板3中部设有与基板大小一致的凹槽31，第一垫片 4中部设有第一通孔41，第二垫片5中部设有第二通孔51。需要说明的是，在此过程中，第一垫片4和第二垫片5的厚度、第一通孔41和第二通孔51的形状可以根据目标的出光特性或灯具的形状，进而达到最优的出光方式。在本实施例中，优选地，第一垫片4和第二垫片5的厚度相同，第一通孔41和第二通孔51 的形状也相同。
2、固定基板；将金属基板2嵌入至模具基板的凹槽31中固定。
3、点涂含有大粒径荧光粉的荧光胶形成第一荧光胶层；将第一垫片4叠放在金属基板2上，调整第一垫片4的位置使蓝光LED芯片1位于第一通孔41内并且与其同轴，然后将第一垫片4与模具基板3通过螺钉连接固定，再将含有大粒径荧光粉的荧光胶点涂在第一通孔41与基板2形成的第一腔室内，使荧光胶完全填满第一腔室且其顶部与第一垫片4顶面平齐，从而形成第一荧光胶层21。此过程中，第一荧光胶层21的顶面为平面，避免了传统制作方法中因润湿效应造成的上下两层荧光胶界面不均匀的问题，进一步提高了LED元件的出光均匀性及发光效率。
4、固化第一荧光胶层；通过加热的方式使第一荧光胶层21从液体变为固体。
5、点涂含有小粒径荧光粉的荧光胶形成第二荧光胶层；将第二垫片5叠放在第一垫片4上，调整第二垫片5的位置使第一通孔41与第二通孔51完全重叠，然后将第二垫片5与第一垫片4通过螺钉连接固定，再将含有小粒径荧光粉的荧光胶点涂在第二通孔51与第一荧光胶层21形成的第二腔室内，使荧光胶完全填满第二腔室且其顶部与第二垫片5顶面平齐，从而形成第二荧光胶层22。
6、固化第二荧光胶层；通过加热的方式使第二荧光胶层22从液体变为固体。
7、脱模；从上至下依次拆卸第二垫片5、第一垫片4及模具基板3，取出涂覆荧光胶的基板2。
使用此方法制作的LED元件，大粒径荧光粉颗粒靠近蓝光LED芯片，可以减小因蓝光向后散射被芯片吸收造成的光损失，进一步提升流明效率；小粒径荧光粉的加入可以有效节约相同色温下荧光粉的用量，同时小粒径荧光粉颗粒远离蓝光LED芯片，靠近外部空气，可以使蓝黄光子在逃逸荧光胶之前混合得更加均匀，进而实现更均匀的色温分布。
综上所述，使用此方法制作LED元件，可以极大程度的降低生产企业的制造成本，为社会节约能源，同时为消费者带来更加高品质的照明体验。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、固定含有蓝光LED芯片的基板；
S2、在所述基板的上方设置第一腔室，将含有大粒径荧光粉的荧光胶点涂在第一腔室内形成第一荧光胶层；
S3、固化所述第一荧光胶层；
S4、在所述第一荧光胶层的上方设置第二腔室，将含有小粒径荧光粉的荧光胶点涂在第二腔室内形成第二荧光胶层；
S5、固化所述第二荧光胶层；
所述步骤S1之前，还包括步骤S0：制备模具基板、第一垫片及第二垫片；在所述模具基板上设置固定所述基板的凹槽，在所述第一垫片上设置用于构建所述第一腔室的第一通孔，在所述第二垫片上设置用于构建所述第二腔室的第二通孔。
2.根据权利要求1所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，使所述第一荧光胶层的顶面与所述第一腔室的顶面相平齐。
3.根据权利要求1或2所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，使所述第一荧光胶层完全充满第一腔室。
4.根据权利要求3所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S4中，使所述第二荧光胶层完全充满第二腔室。
5.根据权利要求4所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S4中，将所述第二腔室的大小设成与所述第一腔室相同，并且调整所述第二腔室的位置使其与所述第一腔室完全重叠。
6.根据权利要求1或5所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S1之前，还包括步骤S00：将蓝光LED芯片通过芯片板上封装工艺封装在金属基板上。
7.根据权利要求1所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，设置第一腔室的具体步骤为，将第一垫片叠放在所述基板上，调整所述第一垫片的位置使所述蓝光LED芯片位于所述第一通孔内并且与其同轴。
8.根据权利要求7所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：所述步骤S4中，设置第二腔室的具体步骤为，将第二垫片叠放在所述第一垫片上，调整所述第二垫片的位置使所述第二通孔与所述第一通孔完全重叠。
9.根据权利要求8所述的含粒径梯度荧光胶的白光LED元件制作方法，其特征在于：还包括步骤S6：从上至下依次拆卸第二垫片、第一垫片及模具基板，取出涂覆荧光胶的基板。
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