專利名稱：光學波長轉換組件、其制備方法及白光發(fā)光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LED發(fā)光領域，且特別是有關于一種光學波長轉換組件、其制備方法及白光發(fā)光裝置。
背景技術：
白光LED作為新型照明光源，其工作原理是利用藍光芯片與黃色的熒光粉組合(或其它組合方式)來獲得白光。傳統(tǒng)的LED封裝是將硅膠或樹脂與熒光粉混合后直接涂覆在藍光芯片表面，然而這種封裝方式有其固有的缺點。LED器件的散熱不暢會導致器件工作溫度升高，使得熒光粉的發(fā)光波長發(fā)生漂移，發(fā)光強度下降。另一方面，較大顆粒的熒光粉可以使得光線充分混合，同時也會反射一部分光線進入藍光芯片，影響了發(fā)光器件的光效。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種光學波長轉換組件、制造方法及利用包含熒光樹脂涂層的樹脂基板制造白光LED發(fā)光裝置，該裝置可以有效解決上述利用傳統(tǒng)的LED封裝工藝所制造的發(fā)光裝置中出現的器件光效下降及熒光粉發(fā)光特性劣化等問題。為達成上述目的，本發(fā)明提出一種光學波長轉換組件，其特征在于，包括樹脂基板，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂與熒光粉的混合涂層，涂層的制備特征為，將樹脂粉末、熒光粉與溶劑及粘結劑混合后涂覆在樹脂基板上，經干燥及加熱烘烤，溶劑揮發(fā)后，樹脂粉末軟化后包覆熒光粉并相互粘連形成一層樹脂涂層，并與樹脂基板合為一體；其中樹脂基板的材質是PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；樹脂粉末的材質是PMMA.PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、丁苯、苯砜樹脂、CR_39、MS、NAS、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；樹脂基板與樹脂粉末是同種物質或異種物質。進一步，樹脂基板A也可以設計成其它形狀，它的作用是透光及把光線引導到不同的方向、支撐并固定熒光樹脂涂層。樹脂基板A是平面、球面、雙曲面、橢圓面、卵形面或拋物面的凸面型板材或為柱面型板材。進一步，其中熒光粉是LED黃色熒光粉、LED綠色熒光粉與LED紅色熒光粉的混合物或者是LED黃色熒光粉與少量LED紅色熒光粉的混合物。為達上述目的，本發(fā)明另提出一種光學波長轉換組件的制備方法，包括下列步驟:(I)將樹脂粉末、熒光粉粉末、粘結劑和溶劑混和成均勻的漿料，其中樹脂粉末、熒光粉粉末的質量比為100:1-20:150，溶劑與粘結劑的質量比為100:1-100:100,熒光粉粉末加樹脂B粉末混合物的總體積與溶劑加粘結劑混合物的總體積的體積比為1:100-300:100，且樹脂的粉末和熒光粉的粉末的粒徑在I微米到60微米之間；其中溶劑是液體的醇、醚、酮、酯、烴類，粘結劑為溶于溶劑的聚合物(如溶于水的聚乙烯醇、羧基纖維素)、丙烯酸類樹脂、苯乙烯樹脂、縮丁醛樹脂、乙基纖維素。
(2)將上述漿料均勻涂覆在樹脂基板上，然后將涂覆漿料的樹脂基板干燥，干燥溫度為400C _130°C，干燥時間為5分鐘-10小時；(3)將干燥后的涂有漿料的樹脂基板烘烤，烘烤溫度為100°C -260°C，升溫速率為1-1O0C /分鐘，烘烤時間為5分鐘-20小時，降溫時間為20分鐘-10小時，在樹脂基板A表面得到含有熒光粉與樹脂的混合涂層。進一步，其中步驟(2)中干燥過程能在空氣中進行，也能在真空中進行。進一步，其中步驟(3)中烘烤過程能在空氣中進行，也能在真空中進行烘烤方式是利用紅外線直接烘烤或利用電熱絲加熱烘烤；進一步，其中步驟(2)和(3)可以合并為一個分步加熱步驟進行。為達上述目的，本發(fā)明另提出一種白光發(fā)光裝置，包括底座、藍光LED芯片、反光罩和波長轉換組件，反光罩的兩端分別連接熱沉和波長轉換組件，藍光LED芯片設置在底座面對波長轉換組件的一面，且藍光LED芯片的電極引線穿出底座，光學波長轉換組件包括包括樹脂基板，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂與熒光粉的混合涂層；其中底座可以是金屬板，或LED支架。為了防止樹脂涂層老化，還可以在熒光粉粉末與樹脂粉末的混合粉末中加入少量紫外線吸收劑(如UV-327、UV326、UV328、UV531、UV-9等)、或抗氧化劑(如抗氧劑1076、抗氧劑2246、抗氧劑245、抗氧劑1010及輔助抗氧劑168等)；樹脂粉末與紫外線吸收劑及樹脂粉末與抗氧劑的質量比為100:0.01 100:0.7。為了增強光線的混合效果，還可以在熒光粉粉末與樹脂粉末的混合粉末中加入適量的Si02、ZrO2, Al2O3等陶瓷顆粒，起混光的作用；其中熒光粉粉末與陶瓷顆粒的體積比為100:1 100:150o進一步，其中反光罩與樹脂基板A之間設有轉接板或轉接環(huán)。本發(fā)明的有益效果是，根據本發(fā)明制造的發(fā)光器件中，不直接將硅膠或樹脂與熒光粉的混合物粘結在LED藍光芯片上進行封裝，LED藍光芯片4散熱效果大大增強，芯片的散熱問題大大緩解；同時由于熒光樹脂涂層中的樹脂B工作在較低的溫度，可以避免運用傳統(tǒng)技術封裝的LED發(fā)光器件中由于硅膠或樹脂在光照并工作于較高溫度下變質發(fā)黃導致的器件光效下降問題。根據本發(fā)明制造的發(fā)光器件中，芯片散熱問題被有效解決，熒光粉的環(huán)境溫度低，因此不會發(fā)生因器件的高工作溫度導致的發(fā)光性能劣化等問題。


圖1為本發(fā)明實施例光學波長轉換組件的結構示意圖。圖2為圖1中光學波長轉換組件的制備方法的流程圖。圖3為利用圖1中所示的光學波長轉換組件的白光發(fā)光裝置的結構示意圖。
具體實施例方式為了更了解本發(fā)明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。圖1為本發(fā)明實施例光學波長轉換組件的結構示意圖。光學波長轉換組件，包括樹脂基板11，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂與突光粉13的混合涂層12。其中樹脂基板11的材質是ΡΜΜΑ、ΡΜΜΑ合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；樹脂粉末的材質是PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹脂、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；樹脂基板與樹脂粉末可以是同種物質，也可以是不同物質。樹脂基板也可以設計成其它形狀，它的作用是透光及把光線引導到不同的方向、支撐并固定熒光樹脂涂層。樹脂基板A是平面、球面、雙曲面、橢圓面、卵形面或拋物面的凸面型板材或為柱面型板材。其中熒光粉LED黃色熒光粉、LED綠色熒光粉與LED紅色熒光粉的混合物或者是LED黃色熒光粉與少量LED紅色熒光粉的混合物。圖2為圖1中光學波長轉換組件的制備方法的流程圖，光學波長轉換組件的制備方法包括下列步驟:S201將樹脂粉末、熒光粉粉末、粘結劑和溶劑混和成均勻的漿料，其中樹脂粉末、熒光粉粉末的質量比為100:1-20:150，溶劑與粘結劑的質量比為100:1-100:100,熒光粉粉末加樹脂B粉末混合物的總體積與溶劑加粘結劑混合物的總體積的體積比為1:100-300:100,且樹脂的粉末和熒光粉的粉末的粒徑在I微米到60微米之間；其中溶劑是液體的醇、醚、酮、酯、烴類，粘結劑為溶于溶劑的聚合物(如溶于水的聚乙烯醇、羧基纖維素)、丙烯酸類樹脂、苯乙烯樹脂、縮丁醛樹脂、乙基纖維素。S203將上述漿料均勻涂覆在樹脂基板上，將涂覆漿料的樹脂基板恒溫干燥，干燥溫度為40°C _130°C，干燥時間為5分鐘-10小時；S205將干燥后的涂有漿料的樹脂基板烘烤，烘烤溫度為100°C -260°C，升溫速率為l-10°c /分鐘，烘烤時間為5分鐘-20小時，降溫時間為20分鐘-10小時，在樹脂基板A表面得到含有熒光粉與樹脂的混合涂層。烘烤是為了使有機溶劑完全揮發(fā)或分解，使得樹脂B的粉末軟化與熒光粉顆粒粘連，最終包覆熒光粉顆粒，并與樹脂基板A合為一體；為此，優(yōu)選在此溫度區(qū)間能夠分解的粘結劑；優(yōu)選樹脂基板A與樹脂B為同種物質，兩者粘接得更為緊密；烘烤過程可以在空氣中進行，也可以在真空中進行；為了使得樹脂基板A在烘烤過程中不變形，還可以在烘烤過程中利用模具保持其物理形狀；烘烤方式可以是利用紅外線直接烘烤，也可以利用電熱絲加熱烘烤；也可以將S203和S205合并為一個分步加熱步驟進行。圖3為利用圖1中所示的光學波長轉換組件的白光發(fā)光裝置的結構示意圖。白光發(fā)光裝置包括底座1、藍光LED芯片2、反光罩3和波長轉換組件，反光罩3的兩端分別連接底座I和波長轉換組件，藍光LED芯片2設置在底座I面對波長轉換組件的一面，且藍光LED芯片2的電極引線21、22穿出底座，光學波長轉換組件包括樹脂基板11，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂與熒光粉13的混合涂層12。如圖3所示，其中底座可以是金屬板，或LED支架。如圖3所示，所述藍光LED芯片可以是寶石(Al2O3)襯底上生長的藍光芯片，也可以是SiC襯底上生長的藍光芯片，或者是Si襯底上生長的藍光芯片，或是在上述三種基板中的任意一種上生長后被轉移到其他基板上的。所述光線反射(收集)罩的作用是將藍光芯片4發(fā)出的光線匯聚到上面的含熒光樹脂涂層的透明樹脂基板A上。在不損害本發(fā)明目的的范圍內，發(fā)光器件的光線反射罩也可以設計成其它形狀，它的作用就是將藍光芯片4發(fā)出的光線匯聚到上面的含熒光樹脂涂層的樹脂基板A上。通過電極10給藍光芯片2接通電源，有電流I通過，此時藍光芯片2就可以發(fā)出藍光，如圖3中的L所示。藍光芯片2發(fā)出的藍光激發(fā)混合涂層中的熒光粉粉末13，熒光粉發(fā)出黃光，或綠光，或紅光，或者是上述三種光中的某兩種光的混合光線。具體熒光粉發(fā)出何種光線取決于熒光粉13的組分。熒光粉13的組分由熒光粉13等的配方決定。藍光芯片4發(fā)出的藍光與熒光粉13受激發(fā)發(fā)出的光線混合可以發(fā)出白光，如圖3中的W所示。白光W在包含樹脂基板11的背對藍光芯片的一面透出；反光罩3對LED藍光芯片或芯片組的發(fā)光進行反射或收集。為了防止樹脂涂層老化，還可以在熒光粉粉末與樹脂粉末的混合粉末中加入少量紫外線吸收劑(如UV-327、UV326、UV328、UV531、UV-9等)、或抗氧化劑(如抗氧劑1076、抗氧劑2246、抗氧劑245、抗氧劑1010及輔助抗氧劑168等)；樹脂粉末與紫外線吸收劑及樹脂粉末與抗氧劑的質量比為100:0.01 100:0.7。為了增強光線的混合效果，還可以在熒光粉粉末與樹脂粉末的混合粉末中加入適量的Si02、ZrO2, Al2O3等陶瓷顆粒，起混光的作用；其中熒光粉粉末與陶瓷顆粒的體積比為100:1 100:150o進一步，其中反光罩與樹脂基板A之間設有轉接板或轉接環(huán)。本發(fā)明的有益效果是，根據本發(fā)明制造的發(fā)光器件中，不直接將硅膠或樹脂與熒光粉的混合物粘結在LED藍光芯片上進行封裝，LED藍光芯片4散熱效果大大增強，芯片的散熱問題大大緩解；同時由于熒光樹脂涂層中的樹脂B工作在較低的溫度，可以避免運用傳統(tǒng)技術封裝的LED發(fā)光器件中由于硅膠或樹脂在光照并工作于較高溫度下變質發(fā)黃導致的器件光效下降問題。根據本發(fā)明制造的發(fā)光器件中，芯片散熱問題被有效解決，熒光粉的環(huán)境溫度低，因此不會發(fā)生因器件的高工作溫度導致的發(fā)光性能劣化等問題。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種光學波長轉換組件，其特征在于，包括樹脂基板，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂與熒光粉的混合涂層；涂層的制備特征為，將樹脂粉末、熒光粉與溶劑及粘結劑混合后涂覆在樹脂基板上，經干燥及加熱烘烤，溶劑揮發(fā)后，樹脂粉末軟化后包覆熒光粉并相互粘連形成一層樹脂涂層，并與樹脂基板合為一體；其中樹脂基板的材質是PMMA、PMMA合金樹月旨、聚碳酸酯、PC合金樹脂、環(huán)氧、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光學樹脂、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；樹脂粉末的材質是PMMA、PMMA合金樹脂、聚碳酸酯、PC合金樹月旨、丁苯、苯砜樹脂、CR-39、MS、NAS、尼龍或PC增強的PMMA或MS樹脂；樹脂基板與樹脂粉末是同種物質或異種物質。
2.根據權利要求1所述的光學波長轉換組件，其特征在于，其中樹脂基板是平面、球面、雙曲面、橢圓面、卵形面或拋物面的凸面型板材或為柱面型板材。
3.根據權利要求1所述的光學波長轉換組件，其特征在于，其中熒光粉是LED黃色熒光粉、LED綠色熒光粉與LED紅色熒光粉的混合物或者是LED黃色熒光粉與少量LED紅色熒光粉的混合物。
4.一種光學波長轉換組件的制備方法，其特征在于，包括下列步驟: (1)將樹脂粉末、熒光粉粉末、粘結劑和溶劑混和成均勻的漿料，其中樹脂粉末、熒光粉粉末的質量比為100:1-20:150，溶劑與粘結劑的質量比為100:1-100:100,熒光粉粉末加樹脂粉末混合物的總體積與溶劑加粘結劑混合物的總體積的體積比為1:100-300:100,且樹脂的粉末和熒光粉的粉末的粒徑在I微米到60微米之間；其中溶劑是液體的醇、醚、酮、酯、烴類，粘結劑為溶于溶劑的聚合物、丙烯酸類樹脂、苯乙烯樹脂、縮丁醛樹脂、乙基纖維素； (2)將上述漿料均勻涂覆在樹脂基板上，然后將涂覆漿料的樹脂基板干燥，干燥溫度為400C _130°C，干燥時間為5分鐘-10小時； (3)將干燥后的涂有漿料的樹脂基板烘烤，烘烤溫度為100°C_260°C，升溫速率為1-1O0C /分鐘，烘烤時間為5分鐘-20小時，降溫時間為20分鐘-10小時，在樹脂基板表面得到含有熒光粉與樹脂的混合涂層。
5.權利要求4中所述的光學波長轉換組件的制備方法，其特征在于，其中步驟(2)中干燥過程能在空氣中進行，也能在真空中進行；或將步驟(2)和(3)合并為一個分步加熱步驟進行。
6.權利要求4中所述的光學波長轉換組件的制備方法，其特征在于，其中步驟(3)中烘烤過程能在空氣中進行，也能在真空中進行，烘烤方式是利用紅外線直接烘烤或利用電熱絲加熱烘烤。
7.一種根據權利要求1所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，包括底座、藍光LED芯片、反光罩和波長轉換組件，反光罩的兩端分別連接底座和波長轉換組件，藍光LED芯片設置在底座面對波長轉換組件的一面，且藍光LED芯片的電極引線穿出底座，光學波長轉換組件包括樹脂基板，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂與熒光粉的混合涂層；其中底座是金屬板或LED支架。
8.根據權利要求7所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，其中在熒光粉粉末與樹脂粉末的混合粉末中還加有紫外線吸收劑或抗氧化劑，樹脂粉末與紫外線吸收劑、或樹脂粉末與抗氧劑的質量比為100:0.0 1 100:0.7。
9.根據權利要求7所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，其中在熒光粉粉末與樹脂粉末的混合粉末中還加有SiO2、ZrO2、或Al2O3等陶瓷顆粒，其中熒光粉粉末與陶瓷顆粒的體積比為 100:1 100:150o
10.根據權利要求7所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，其中反光罩與樹脂基板之間設有轉接板或轉接 環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學波長轉換組件、其制備方法及白光發(fā)光裝置。其中光學波長轉換組件，包括樹脂基板，且在樹脂基板的表面具有含有樹脂、熒光粉的混合涂層，其制備過程中樹脂粉末與熒光粉粉末的質量比為100:1-20:150，溶劑與粘結劑的質量比為1001-100100,熒光粉粉末加樹脂粉末混合物的總體積與溶劑加粘結劑混合物的總體積的體積比為1100-300100,且樹脂的粉末和熒光粉的粉末的粒徑在1微米到60微米之間。本發(fā)明可以有效解決上述利用傳統(tǒng)的LED封裝工藝所制造的發(fā)光裝置中出現的器件光效下降及熒光粉發(fā)光特性劣化等問題。
文檔編號H01L33/56GK103094461SQ20131000578
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權日2013年1月8日
發(fā)明者錢志強 申請人:南通脈銳光電科技有限公司