專利名稱：一種光轉(zhuǎn)換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有光色轉(zhuǎn)換功能的模塊，屬于LED照明技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前隨著能源的逐漸枯竭，環(huán)境的逐步惡化，全球都在提倡綠色經(jīng)濟、綠色生活， 提倡低碳環(huán)保。在這種大背景的推動下，LED照明技術(shù)由于其節(jié)能、環(huán)保、高光效、壽命長等特點得到了大力的發(fā)展?，F(xiàn)在的LED燈具大多都是采用藍光芯片激發(fā)熒光粉，受到激發(fā)的熒光粉再發(fā)射出綠、黃、橙、紅等色光，在與未被熒光粉吸收的藍光混合成白光。在此原理下，藍色光是由半導(dǎo)體芯片直接發(fā)射出來的，屬于點光源，發(fā)光點數(shù)量由芯片的數(shù)量決定，光線的方向性很強，指向PCB板一側(cè)，而由熒光粉發(fā)射出的其他色光則是由無數(shù)個熒光粉顆粒發(fā)射出來的， 光線指向四面八方，屬于面光源，沒有確定的方向。由此導(dǎo)致透射藍光與其他色光發(fā)射方向沒有完全重合，從而導(dǎo)致LED燈具的光色均勻度較差；同時由于藍光芯片是點光源，較為刺眼，容易產(chǎn)生眩光，對人的眼睛造成傷害。此外，一些封裝工藝得到的光轉(zhuǎn)換膜層厚度不均勻，也會導(dǎo)致熒光粉分布不均勻， 使得藍光被吸收的程度不同，同樣會使得得到的白光光色均勻度較差。對于光色均勻度的問題，目前采用的辦法基本概括為以下幾種1.對封裝工藝做改進，將直接點膠的方法改成了預(yù)先制作熒光粉片層或膜層或模塊等方式，如CN201096279，CN201062757，此類方法可以解決點膠中熒光粉濃度分布不均勻?qū)е碌陌l(fā)射的熒光色度不均的問題以及不同燈具的色溫差異，但是藍光的出射方向沒有改變，藍光的分布仍會有不均勻的現(xiàn)象。2.在熒光粉層外增加擴散膜或磨砂罩，此類方法應(yīng)用很多，可以實現(xiàn)對光的分布均勻度整體提高，但是此類方法往往會導(dǎo)致出光效率的下降，如果要達到理想的光色均勻度，通常會使出光效率損失10%以上。3.在封裝膠中添加無機擴散劑，此類方法也可實現(xiàn)對光的分布均勻度整體提高， 但同樣會使出光效率損失5%以上，且此類擴散劑的成本很高，而且會使硅膠的粘度明顯上升，影響硅膠的流動性，使得注膠變得更加困難。4.有的在熒光粉層外增加透鏡結(jié)構(gòu)，CN201096279、CN201363572此類方法通?？梢杂行Ц淖兂龉饨嵌?，但不能很好的解決光色均勻度的問題，仍然會出現(xiàn)眩光、光圈現(xiàn)象。 且透鏡形狀的設(shè)計比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明采用有機硅橡膠作為成型材料，添加LED熒光粉、有機光擴散劑混合均勻后通過澆鑄的形式經(jīng)加熱固化制成模塊。根據(jù)使用的情況可將模具設(shè)計成各種形狀，制成各種形狀的模塊。如半球形、蠟燭火焰型等，并且可有不同的厚度。成型后的模塊柔韌有彈性，可直接套裝在封裝了 LED芯片的線路板的基座上，并用膠黏劑永久固定。藍光LED芯片發(fā)射出440 475nm范圍內(nèi)的藍光，對模塊內(nèi)的LED熒光粉進行激發(fā)， LED熒光粉吸收藍光發(fā)射出至少一個以上峰值波長在525 650nm范圍內(nèi)的發(fā)射光譜，所有的光經(jīng)有機光擴散劑的反射、折射、散射等過程，最終復(fù)合成均勻度高的白色光或其它色彩的光。本發(fā)明的技術(shù)方案所涉及的模塊，由有機硅橡膠、LED熒光粉、有機光擴散劑共同組成，各組成成分組分和質(zhì)量百分比組成如下有機硅橡膠30.0-95.9%LED 熒光粉4.0-65.0%有機光擴散劑0.1-5.0%其中所述有機硅橡膠為雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠；所述LED熒光粉為鋁酸鹽熒光材料、硅酸鹽熒光材料、氮化物/氮氧化物熒光材料、硫化物/硫氧化物熒光材料、復(fù)合氧化物熒光材料、鉬酸鹽熒光材料或硼酸鹽熒光材料中的一種或兩種；LED熒光粉被發(fā)射光譜譜峰波長在440 475nm范圍內(nèi)的藍光LED激發(fā)， 發(fā)射出至少一個峰值波長在525 650nm范圍內(nèi)的發(fā)射光譜；LED熒光粉所發(fā)的光與藍光 LED所發(fā)的光復(fù)合成白色或其它顏色的光；所述有機光擴散劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或有機硅。所述光轉(zhuǎn)換模塊的厚度為1. 0-3. 0mm。LED熒光粉粒徑優(yōu)選3-15微米，制備出的產(chǎn)品中LED熒光粉分散均勻，發(fā)光效果好。LED熒光粉可以被紫外或藍光LED激發(fā)發(fā)光，并且與剩余紫外或藍光復(fù)合成白光或其它顏色的光。所述的各種LED熒光粉其體色及發(fā)光顏色具有不同的特征，在制造模塊時可依據(jù)各自不同的情況加以選用，可以選擇硅酸鹽、鋁酸鹽熒光材料作為橙色、黃色發(fā)光熒光材料，簡稱橙色、黃色熒光材料，選擇硅氮化物、硫氧化物熒光材料作為紅色熒光材料，可將黃色熒光材料、橙色熒光材料和紅色熒光材料復(fù)合使用，復(fù)合使用可調(diào)整色坐標、色溫和顯色指數(shù)，達到適用于多種用途的目的，采用黃色熒光材料與紅色熒光材料復(fù)合使用，提高顯色指數(shù)，得到高顯色指數(shù)的白光，使其適用于需要高顯色指數(shù)的發(fā)光器件中。采用的有機硅橡膠為透明性好、柔軟、彈性好的雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠。如雙組分有機硅材料 SR-5000A/B、TCS-1310T/A/B、SN130P/A/B、ZS-0020A/B、170/A/ B。這種樹脂具有熱氧化穩(wěn)定性好、優(yōu)異的電絕緣性能、卓越的耐潮、防水、防銹、耐寒、耐臭氧和耐候性能。該樹脂在長時間高溫狀態(tài)下工作也不會黃變。采用的有機光擴散劑是一種高分子材料制成的粉末，粒徑分布范圍在1-20 μ m, 優(yōu)選3-15 μ m,粉末顆粒內(nèi)部為高度透明結(jié)構(gòu)，耐高溫200°C以上不黃變不分解，具有較高的折射率，可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、有機硅等材料。光擴散劑按照預(yù)定添加量添加在有機硅橡膠里面，通過各種分散設(shè)備使之與其內(nèi)的熒光粉顆粒充分混合均勻，添加入的擴散劑填充在熒光粉顆粒的間隙內(nèi)，能夠?qū)λ{光及熒光粉發(fā)出的光進行反射、折射、散射，進而使所有的光線改變發(fā)射方向，均指向四面八方，而沒有特別的方向，進而使之達到均勻混合，并使LED芯片由點光源變成了面光源，光線更加柔和，消除刺眼的眩光，大幅增加出光角度。所述有機光擴散劑添加量可根據(jù)光轉(zhuǎn)換介質(zhì)的厚度以及要求的光色均勻度不同進行靈活調(diào)整。分散設(shè)備可以是高速分散機，或者離心分散機、球磨機、注膠機等各種具備研磨分散功能的設(shè)備。由于有機擴散粉比表面積較大，常規(guī)攪拌等方法難以將其完全分散，必須使用以上幾種方法才能將其完全分散，充分發(fā)揮其光擴散功能。有機硅樹脂、LED熒光粉、有機光擴散劑混合均勻后通過澆鑄的形式經(jīng)加熱固化成型。可以根據(jù)燈具的需要澆鑄成各種形狀，如半球形、火焰型等。本發(fā)明采用的澆鑄是分散體經(jīng)加熱聚合而固化成型，即有機硅橡膠、LED熒光粉和有機光擴散劑混合均勻后注入模具內(nèi)，經(jīng)加熱聚合而固化成型，變成與模具內(nèi)腔形狀相同的制品。本發(fā)明的有益效果在于1.在光轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)加入有機擴散劑，可對未被熒光粉顆粒吸收的藍光進行反射、 折射、散射等作用，以改變藍光的發(fā)射方向，使藍光與其他色光的發(fā)射方向完全重合，并使之均勻混合，進而提高光色均勻度，消除眩光，大幅增加光源出光角度。2.由于有機擴散劑使藍光不再具有特定方向，不能直接透過模塊，點光源變成了面光源，且均勻分散，消除了眩光，光線變得更加柔和，避免傷害眼睛。3.由于所使用的有機擴散劑的顆粒內(nèi)部為透明結(jié)構(gòu)，不會對光線形成吸收，只會對光線形成反射、折射及散射作用，從而保證出光效率不會下降。4.有機擴散劑和無機擴散劑相比，其直徑很小，且相同質(zhì)量的擴散劑其顆粒數(shù)量多，因而可以充分分布在熒光粉顆粒的縫隙當中，使勻光效率很高，只需要很小的使用量就可達到很高的勻光效果，且成本較低。5.使用的有機擴散劑沒有觸變性，添加之后不會提高封裝膠的粘度，不會增加澆注的難度，與各種光轉(zhuǎn)換介質(zhì)相容性很好。


圖1半球形光轉(zhuǎn)換模塊制成的燈具結(jié)構(gòu)圖；圖2燭光型光轉(zhuǎn)換模塊制成的燈具結(jié)構(gòu)圖；其中1-支架2-PCB 板3-LED藍光芯片4-導(dǎo)光膠5-光轉(zhuǎn)換模塊6-燈罩
具體實施例方式實施例1 有機硅橡膠IOg(93. 4%)有機光擴散劑0.2g(L9%)鋁酸鹽黃色熒光材料0. 5g(4.7% )其中的有機硅橡膠為雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠。
將配方中的液體原料加入配料容器中，攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下加入熒光材料，攪拌均勻并進行真空脫泡處理。將液態(tài)的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中進行固化，時間20min，固化后將成型的光轉(zhuǎn)換模塊從模具中取出即可，制備的模塊厚度為 1. Omm0制備出的模塊套裝在封裝了 LED芯片的線路板的基座上，并用膠黏劑永久固定。熒光材料被藍光LED所發(fā)出的光激發(fā)發(fā)光，并且與未被吸收的藍光復(fù)合成白光，色溫 6500K，發(fā)光角度180度。實施例2
有機硅橡膠IOg (89. 5%)
有機光擴散劑0.2g(1.8%)
復(fù)合氧化物黃色熒光材料0. 64g (5. 7%)
硅酸鹽橙色熒光材料0. 34g (3. 0%)其中的有機硅橡膠為雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠。將配方中的液體原料加入配料容器中，攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下加入熒光材料，攪拌均勻并進行真空脫泡處理。將液態(tài)的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中進行固化，時間20min，固化后將成型的模塊從模具中取出即可，制備的模塊厚度為1. 2mm。制備出的模塊套裝在封裝了 LED芯片的線路板的基座上，并用膠黏劑永久固定。熒光粉被藍光LED所發(fā)出的光激發(fā)發(fā)光，并且與未被吸收的藍光復(fù)合成暖白光，色溫 2700K，出光角度175度。實施例3 實施例2與實施例3基本相同，不同之處在于實施例3制備出的光轉(zhuǎn)換模塊為蠟燭型，采用其制得的燈具出光角度230度。實施例4 有機硅橡膠10g(93.0%)有機光擴散劑0. lg(0.9%)鋁酸鹽黃色熒光材料 0.65g(6.1%)其中的有機硅橡膠為雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠。將配方中的液體原料加入配料容器中，攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下加入熒光材料，攪拌均勻并進行真空脫泡處理。將液態(tài)的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中進行固化，時間20min，固化后將成型的模塊從模具中取出即可，制備的模塊厚度為1. 5mm 制備出的模塊套裝在封裝了 LED芯片的線路板的基座上，并用膠黏劑永久固定。熒光粉被藍光LED所發(fā)出的光激發(fā)發(fā)光，并且與未被吸收的藍光復(fù)合成白光，色溫6500K，出光角度 180 度。實施例5:有機硅橡膠有機光擴散劑鋁酸鹽黃色熒光材料硅酸鹽橙色熒光材料
IOg (89. 3%) 0. Ig (0. 9%) 0. 7g(6. 2%) 0.4g(3.6%)其中的有機硅橡膠為雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠。將配方中的液體原料加入配料容器中，攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下加入熒光材料，攪拌均勻并進行真空脫泡處理。將液態(tài)的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中進行固化，時間20min，固化后將成型的模塊從模具中取出即可，制備的模塊厚度為3. Omm 制備出的模塊套裝在封裝了 LED芯片的線路板的基座上，并用膠黏劑永久固定。熒光粉被藍光LED所發(fā)出的光激發(fā)發(fā)光，并且與未被吸收的藍光復(fù)合成暖白光，色溫2700K，出光角度180度
權(quán)利要求
1.一種光轉(zhuǎn)換模塊，其組成成分的質(zhì)量百分比為 有機硅橡膠30. 0 % 95. 9 % LED熒光粉 4.0% 65. 0% 有機光擴散劑 0.1% 5.0%其中所述有機硅橡膠為雙組份加成型加溫硫化液體硅橡膠； 所述LED熒光粉為鋁酸鹽熒光材料、硅酸鹽熒光材料、氮化物/氮氧化物熒光材料、硫化物/硫氧化物熒光材料、復(fù)合氧化物熒光材料、鉬酸鹽熒光材料或硼酸鹽熒光材料中的一種或兩種；LED熒光粉被發(fā)射光譜譜峰波長在440 475nm范圍內(nèi)的藍光LED激發(fā)，發(fā)射出至少一個峰值波長為525 650nm的發(fā)射光譜；LED熒光粉所發(fā)的光與藍光LED所發(fā)的光復(fù)合成白色或其它顏色的光；所述有機光擴散劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或有機硅，粒徑范圍為1-20 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于有機光擴散劑粒徑范圍為3-15μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于所述的LED熒光粉粒徑范圍為 3-15 μ m0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于所述光轉(zhuǎn)換模塊的厚度為 1. 0-3. Omm0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有光轉(zhuǎn)換功能的模塊，該光轉(zhuǎn)換模塊，由有機硅橡膠作載體，添加LED熒光粉和有機光擴散劑組成，柔軟有彈性；其制法是將有機硅膠水與LED熒光粉和有機光擴散劑混合均勻，注入模具中加熱固化成型；將其應(yīng)用于在藍光LED光源上，其中的LED熒光粉可以被藍光LED光源所發(fā)出的藍光激發(fā)發(fā)光，并且與未被吸收的藍光經(jīng)由有機光擴散劑的反射、折射及散射作用，復(fù)合成白光或其他顏色的光，所得復(fù)合光的光色及強度分布均勻，柔和，無眩光，并可實現(xiàn)大角度出光，可應(yīng)用于LED照明及裝飾性燈具中。
文檔編號H01L33/50GK102368496SQ201110276719
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者吳粵寧, 張宏偉, 楊恩茂, 桑石云, 肖志國 申請人:大連路明發(fā)光科技股份有限公司