專利名稱：一種白光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，更具體是關(guān)于一種三波長(zhǎng)的白光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED)有壽命長(zhǎng)、省電、反應(yīng)速度快、可靠度高、環(huán)保、安全等特點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED的亮度已逐漸提升，并且白光二極管也已經(jīng)逐漸被開發(fā)出來，為新的照明光源的開發(fā)開辟了道路。現(xiàn)在制作白光二極管較多的技術(shù)是采用單顆發(fā)光晶粒產(chǎn)生白光，其主要技術(shù)是在發(fā)光晶粒表面涂覆一層熒光粉層，由發(fā)光晶粒產(chǎn)生的光激發(fā)熒光粉層，使其產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光，再與原來發(fā)光晶粒所發(fā)出光的顏色混合以產(chǎn)生白光。
目前，單顆晶粒白光二極管主要是用藍(lán)光發(fā)光晶粒激發(fā)YAG黃色熒光粉得到白光，其中以日本日亞化學(xué)公司的專利(CN1495925A)最為著名。該專利提供一種發(fā)光裝置，包括發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體，發(fā)光元件由氮化物系化合物半導(dǎo)體組成，光致發(fā)光熒光體包括含有從Y、La、Gd與Sm一組中選出的至少一種元素與自Al、Ga與In一組中選出的至少一種元素的、以鈰活化的石榴石系熒光體。
此外，也有人提出用藍(lán)光發(fā)光晶粒激發(fā)紅、綠熒光粉層得到白光，但是由于傳統(tǒng)的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)中熒光粉尤其是紅色熒光粉的熱衰減、化學(xué)衰減造成白光二極管的壽命及穩(wěn)定性不佳，無法實(shí)現(xiàn)其在工業(yè)上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好的白光二極管。
本發(fā)明提供的白光二極管包括發(fā)光元件、光致發(fā)光熒光體，其中，在發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體之間還包括透明物質(zhì)層。
本發(fā)明所述的白光二極管由于采用了在發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體之間涂覆一層透明物質(zhì)，使發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體不直接接觸，有效地改善了發(fā)光元件外所包覆的熒光粉(特別是含硫的紅色熒光粉)的穩(wěn)定性，減緩了熒光粉的光衰減，所以這種白光二極管具有使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，在工業(yè)上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。


圖1是依照本發(fā)明所述的白光二極管的燈型封裝方法的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是依照本發(fā)明所述的白光二極管的表面粘著型封裝方法的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是白光二極管的傳統(tǒng)燈型封裝方法的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是依照本發(fā)明所述的白光二極管的實(shí)施例1、2制備的白光二極管A、B的發(fā)射光譜圖。
圖5是依照本發(fā)明所述的白光二極管的實(shí)施例3制備的白光二極管C的發(fā)射光譜圖。
圖6是依照本發(fā)明所述的白光二極管的實(shí)施例1制備的白光二極管A的光衰減曲線。
圖7是依照現(xiàn)有封裝方法封裝的白光二極管D(對(duì)比例1)的光衰減曲線。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，本發(fā)明提供的白光二極管包括發(fā)光元件1、光致發(fā)光熒光體3，其中，在發(fā)光元件1和光致發(fā)光熒光體3之間還包括透明物質(zhì)層2。
所述的發(fā)光元件1，可以是任何可激發(fā)熒光粉的半導(dǎo)體晶粒，優(yōu)選是氮化物系化合物半導(dǎo)體，其發(fā)出的光為波長(zhǎng)為400-500納米的藍(lán)紫光。
所述的光致發(fā)光熒光體3可以是現(xiàn)有的YAG黃色熒光粉層，例如，如CN1495925A所述的從Y、La、Gd與Sm一組中選出的至少一種元素與自Al、Ga與In一組中選出的至少一種元素的、以鈰活化的石榴石系熒光體；或者也可以是紅、綠混合熒光粉層。雖然氮化物系化合物半導(dǎo)體晶粒激發(fā)YAG黃色熒光粉層可以得到白光二極管，但是，這種白光二極管的缺點(diǎn)是所發(fā)出的白光只有藍(lán)、黃兩波長(zhǎng)白光，因此以這種白光僅適用于指示，尚難達(dá)到真正照明或LCD彩色背光源用途的標(biāo)準(zhǔn)。相反，氮化物系化合物半導(dǎo)體晶粒激發(fā)紅、綠混合熒光粉層可以得到三波長(zhǎng)的白光，這種白光具有高顯色、高效率的特點(diǎn)，可以用于照明或LCD彩色背光源。因此，所述的光致發(fā)光熒光體3優(yōu)選為紅、綠混合熒光粉層。所述的紅色熒光粉可以選自各種紅色熒光粉，如摻雜Eu的CaS、摻雜Eu的SrY2S4、摻雜Eu的Y2O2S中的一種或幾種；所述的綠色熒光粉可以選自各種綠色熒光粉，如摻雜Ce的Y3Al5O12、摻雜Eu的SrGa2S4、摻雜Eu的Ba10(PO4)6Cl2中的一種或幾種。其中Eu、Ce的摻雜量為本領(lǐng)域人員所公知，可以根據(jù)熒光粉的性能要求來確定，本發(fā)明對(duì)其沒有特別的限定。
按照本發(fā)明提供的白光二極管，可以根據(jù)具體情況依照不同波長(zhǎng)的發(fā)光元件1選擇合適的光致發(fā)光熒光體3。例如，如果采用430納米-500納米藍(lán)光發(fā)光元件，則紅色熒光粉可以采用摻雜Eu的CaS或摻雜Eu的SrY2S4，綠色熒光粉可以采用摻雜Ce的Y3Al5O12或摻雜Eu的SrGa2S4；如果采用400納米-440納米的藍(lán)紫光發(fā)光元件，則紅色熒光粉可以采用摻雜Eu的Y2O2S，綠色熒光粉可以采用摻雜Eu的Ba10(PO4)6Cl2。
按照本發(fā)明提供的白光二極管，所述的紅、綠熒光粉層中紅、綠熒光粉的具體混合比例以能配合藍(lán)光混合得到所期望的白光為準(zhǔn)，其摩爾比一般為1∶20至9∶1，優(yōu)選為1∶10至4∶1。其具體比例可由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的前提下根據(jù)具體情況作變換以得到一個(gè)較為適當(dāng)?shù)谋壤?。例如，如果期望得到較低色溫如3000K的白光，則可以適當(dāng)增加紅色熒光粉的比例。通過調(diào)節(jié)紅綠熒光粉的比例亦可制作出其他中間色的發(fā)光二極管，如粉紅色發(fā)光二極管。
按照本發(fā)明提供的白光二極管，所述的紅、綠熒光粉可以商購(gòu)得到，也可以采用本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所公知的任何方法如固相反應(yīng)法、化學(xué)合成法、微波合成法、共沉淀法等所得到。
按照本發(fā)明提供的白光二極管，所述的紅、綠熒光粉層的厚度及形狀為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，以能適合發(fā)光二極管的尺寸及光學(xué)設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。在不脫離本發(fā)明精神的前提下可以根據(jù)需要對(duì)該熒光粉層的厚度及形狀進(jìn)行改變。
優(yōu)選情況下，所述的透明物質(zhì)層2的透光率為70％-100％，所述的透明物質(zhì)層2優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、玻璃膠中的一種或幾種，更優(yōu)選為有機(jī)硅樹脂。該透明物質(zhì)層2位于發(fā)光元件1和光致發(fā)光熒光體3之間。
按照本發(fā)明提供的白光二極管，所述的透明物質(zhì)層2的厚度以能夠隔離發(fā)光元件1和光致發(fā)光熒光體3并且不超過封裝支架的碗杯內(nèi)部尺寸為準(zhǔn)，優(yōu)選為能夠覆蓋導(dǎo)線，更為優(yōu)選為超過導(dǎo)線高度100μm。
如圖1、2所示，按照本發(fā)明提供的白光二極管，該白光二極管還可以包括封裝支架4、導(dǎo)線5。其中，所述的封裝支架4選用金屬導(dǎo)電材料，發(fā)光元件1固定在封裝支架4的碗杯中，透明物質(zhì)層2和光致發(fā)光熒光體3依次涂敷在發(fā)光元件1上；所述的導(dǎo)線5分別與封裝支架4和發(fā)光元件1電連接。
如圖1、2所示，按照本發(fā)明提供的白光二極管，該白光二極管還可以包括外層封裝透明膠體6。所述的外層封裝透明膠體6包覆在由發(fā)光元件1、透明物質(zhì)層2、光致發(fā)光熒光體3、支架4、導(dǎo)線5組成的整體外部，并留出封裝支架4的兩端作為導(dǎo)電引腳，材料選用本領(lǐng)域人員所公知的各種封裝膠體，以達(dá)到聚光使發(fā)光效果更好的目的。所述的外層封裝透明膠體6可將本發(fā)明提供的白光二極管封裝成燈型且封裝支架4為直插式引腳，如圖1所示，稱為燈型(Lamp)封裝，多用于一般照明、指示等。當(dāng)不采用該外層封裝透明膠體6，并且封裝支架4是可以直接面對(duì)面貼在基板表面時(shí)，如圖2所示，稱為表面粘著型(SMD)封裝，多用于手機(jī)、LCD顯示器等的背光源。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1本實(shí)施例說明本發(fā)明提供的白光二極管。
按圖1所示的封裝方法，先將發(fā)光元件1固定于封裝支架4的碗杯內(nèi)部，用導(dǎo)線5將發(fā)光元件1和封裝支架4電連接，然后在發(fā)光元件1上涂敷一層透明物質(zhì)層2，厚度為超過導(dǎo)線高度100μm，然后滴入含有光致發(fā)光熒光體3的膠體，所述膠體為環(huán)氧樹脂，作為溶劑使用，所述含有光致發(fā)光熒光體3的膠體中光致發(fā)光熒光體3的濃度為30重量％，將其干燥固化，待用。外層封裝透明膠體6選用環(huán)氧樹脂，封裝成燈型(Lamp)，得到本發(fā)明提供的白光二極管A。
其中，發(fā)光元件1選用方大集團(tuán)生產(chǎn)的FD1414系列發(fā)出的光的波長(zhǎng)為460-470納米的InGaN藍(lán)光芯片；透明物質(zhì)層2選用江陰天星保溫材料有限公司生產(chǎn)的牌號(hào)為TX-7003A/B的透光率為75％的有機(jī)硅樹脂；光致發(fā)光熒光體3選用紅、綠混合熒光粉層，其中紅色熒光粉選用摻雜Eu的CaS，綠色熒光粉選用摻雜Ce的Y3Al5O12，分別在一氧化碳的還原氣氛下、1200攝氏度的條件下，固相反應(yīng)5小時(shí)制得紅色熒光粉和綠色熒光粉，然后按照1∶3的摩爾比混合制得紅、綠混合熒光粉層。
實(shí)施例2本實(shí)施例說明本發(fā)明提供的白光二極管。
按照實(shí)施例1的方法制備白光二極管，不同的是，按圖2所示的封裝方法封裝成表面粘著型(SMD)，得到本發(fā)明提供的白光二極管B。
實(shí)施例3本實(shí)施例說明本發(fā)明提供的白光二極管。
按照實(shí)施例1的方法制備白光二極管，不同的是，發(fā)光元件1選用方大集團(tuán)生產(chǎn)的FD1414系列發(fā)光波長(zhǎng)為400-440納米的InGaN藍(lán)光芯片；透明物質(zhì)層2選用江陰天星保溫材料有限公司生產(chǎn)的牌號(hào)為TX-400-1A/B的透光率為85％的雙酚A環(huán)氧樹脂；光致發(fā)光熒光體3中紅色熒光粉選用摻雜Eu的Y2O2S，綠色熒光粉選用摻雜Eu的Ba10(PO4)6Cl2，分別在一氧化碳的還原氣氛下、1200攝氏度的條件下，固相反應(yīng)5小時(shí)制得紅色熒光粉和綠色熒光粉，然后按照3∶1的摩爾比混合制得紅、綠混合熒光粉層。由上述方法得到本發(fā)明提供的白光二極管C。
對(duì)比例1本對(duì)比例說明現(xiàn)有的白光二極管。
按照實(shí)施例1的方法制備白光二極管，不同的是，按圖3所示封裝結(jié)構(gòu)封裝，即發(fā)光元件1上不涂覆透明物質(zhì)層2，而是直接在封裝支架4的碗杯內(nèi)滴入含有光致熒光發(fā)光體3的膠體，得到的白光二極管D。
以下實(shí)施例說明本發(fā)明提供的白光二極管的性質(zhì)。
實(shí)施例5
1.用GAMMA SCIENTIFIC公司生產(chǎn)的GAM-GS-1250-LED型號(hào)的LED光譜儀分別測(cè)定實(shí)施例1、2、3所得到的白光二極管A、B、C的發(fā)射光譜圖，測(cè)定結(jié)果(發(fā)射光譜圖)如圖4、5所示。由于實(shí)施例1、2均采用相同的發(fā)光元件1和光致發(fā)光熒光體3，所以制備的白光二極管A、B的發(fā)射光譜圖相同，如圖4所示。實(shí)施例3制備的白光二極管C的發(fā)射光譜圖如圖5所示。
如圖4、5所示，可以看出本發(fā)明所提供的白光二極管可以發(fā)出含有藍(lán)、綠、紅三波長(zhǎng)的白光，具有高顯色的特點(diǎn)。
2.分別將實(shí)施例1得到的白光二極管A和對(duì)比例1得到的白光二極管D在常溫25攝氏度下持續(xù)點(diǎn)亮，每隔一段時(shí)間用美能達(dá)公司生產(chǎn)的型號(hào)為L(zhǎng)S110的亮度計(jì)對(duì)LED進(jìn)行相對(duì)亮度測(cè)試，并做出光衰減曲線，測(cè)試結(jié)果(光衰減曲線)分別如圖6、7所示。
對(duì)比圖6、7，由于實(shí)施例1采用了發(fā)光元件1和光致發(fā)光熒光體3之間涂覆一層透明物質(zhì)2的封裝結(jié)構(gòu)，改變了對(duì)比例1的傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，可以看到采用實(shí)施例1的這種封裝結(jié)構(gòu)的二極管較之傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)能明顯的減緩本發(fā)明所述的含硫的紅色熒光粉的光衰減，提高發(fā)光效率，從而大大的延長(zhǎng)了白光二極管的壽命并且改善了穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種白光二極管，該白光二極管包括發(fā)光元件、光致發(fā)光熒光體，其中，在發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體之間還包括透明物質(zhì)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光二極管，其中，所述發(fā)光元件是氮化物系化合物半導(dǎo)體，所發(fā)出的光為波長(zhǎng)為400-500納米的藍(lán)紫光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光二極管，其中，所述的光致發(fā)光熒光體為紅、綠混合熒光粉層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的白光二極管，其中，所述的紅色熒光粉選自摻雜Eu的CaS、摻雜Eu的SrY2S4、摻雜Eu的Y2O2S中的一種或幾種；所述的綠色熒光粉選自摻雜Ce的Y3Al5O12、摻雜Eu的SrGa2S4、摻雜Eu的Ba10(PO4)6Cl2中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的白光二極管，其中，紅、綠熒光粉的混合比例為1∶20至9∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光二極管，其中，紅、綠熒光粉的混合比例為1∶10至4∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光二極管，其中，所述的透明物質(zhì)層的透光率為70％-100％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的白光二極管，其中，所述的透明物質(zhì)層的厚度能夠覆蓋導(dǎo)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光二極管，其中，該白光二極管還包括封裝支架和導(dǎo)線；所述的封裝支架選用金屬導(dǎo)電材料，發(fā)光元件固定在封裝支架的碗杯中；所述的導(dǎo)線分別與封裝支架和發(fā)光元件電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的白光二極管，其中，該白光二極管還包括外層封裝透明膠體；所述的外層封裝透明膠體包覆在發(fā)光元件、透明物質(zhì)層、光致發(fā)光熒光體的外部；或者包覆在發(fā)光元件、透明物質(zhì)層、光致發(fā)光熒光體、封裝支架和導(dǎo)線的外部，并留出封裝支架的兩端作為導(dǎo)電引腳。
全文摘要
一種白光二極管，該白光二極管包括發(fā)光元件、光致發(fā)光熒光體，其中，在發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體之間還包括透明物質(zhì)層。由于采用了在發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體之間涂覆一層透明物質(zhì)，使發(fā)光元件和光致發(fā)光熒光體不直接接觸，有效改善了發(fā)光元件外所包覆的熒光粉的穩(wěn)定性，減緩了熒光粉的光衰減，所以這種白光二極管具有使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，在工業(yè)上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1913182SQ200510090308
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者許波, 張軍平 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司