专利名称：一种荧光树脂元件及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光树脂元件、制造方法及白光发光器件和制造方法。
背景技术：
LED白光照明是一种高效绿色照明技术，具有节能、环保及长寿命等诸多优点，其工作原理是利用蓝光芯片与黄色的荧光粉组合(或其它组合方式)来获得白光。传统的白光LED器件的封装是将硅胶或树脂与荧光粉混合后直接涂覆在蓝光芯片表面，这种封装技术有其固有缺点。由于硅胶(或树脂)和荧光粉直接与蓝光芯片接触，导致蓝光芯片工作时散射不畅，芯片较高的工作温度使得荧光粉的发光波长会发生偏移，且发光强度下降。另一方面，荧光粉紧贴蓝光芯片表面导致荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片被吸收，造成发光损失，影响了器件的光效。
发明内容
本发明目的是提供一种基于荧光树脂元件及制备方法，该荧光树脂元件可以有效解决上述运用传统封装工艺的白光LED出现的问题。构成白光发光器件的重要部件。运用该树脂可以对LED蓝光芯片进行非接触式封装，构造新型白光LED发光器件，有效解决现有技术的问题。本发明技术方案是荧光树脂元件，将质量比为100: f 100:150的树脂的粉末与荧光体的粉末充分混合均匀；将透明或半透明树脂树脂与荧光体的混合物利用加热模压，冷却后就可获得荧光树脂板材或其他形状的材料；树脂为亚克力(PMMA和丙烯酸树酯)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯PC、PC合金树脂、环氧、丁苯或苯砜树脂。荧光树脂元件的制造方法，包括以下步骤
(O将质量比为100: f 100:150的透明或半透明树脂与荧光体的粉末充分混合均匀或造粒；
(2 )将透明或半透明树脂树脂与荧光体的粉末混合物或造粒利用加热模压，经冷却或退火后就可获得包含荧光体的树脂板材或其他形状的材料；
(3)步骤(I)中的透明或半透明树脂树脂可以是亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂等；
(4)步骤(I)中的荧光体粉末的粒径在I微米到60微米之间；
(5)步骤(I)中的荧光体是LED黄色荧光粉；为了提高白光的显色指数，荧光体也可以是LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物，或者是LED黄色荧光粉与少量LED红色荧光粉的混合物；其中树脂与荧光体的体积比为100: f 100:150。(6)在步骤(2)中，模压的温度在90°C到270°C之间；但低于透明或半透明树脂树脂的分解温度；
步骤(I)中的树脂可采用粉末状，粒径在I微米到60微米之间；在步骤(2)中，加热模压指热塑或热固性工艺，也包括注塑或挤塑等方法，不排除其他成型工艺，但需考虑到在热压成型过程中荧光体粉末流动性差；
在步骤(2)中，由于荧光体粉末不具流动性或流动性差，其他的成型方式可能导致荧光体颗粒在树脂中分布不均匀；
考虑到所述情形，在步骤(2)完成后，可以运用模具对获得的荧光树脂板材进行二次成型，获得所需要的形状的器件。为了增强光线的混合效果，可以在步骤(I)中加入适量的SiO2、或ZrO2、或Al2O3等陶瓷颗粒；其中荧光体与陶瓷颗粒的体积比为100 1 100 :150。步骤(I)中为了增强透明或半透明树脂树脂的抗老化性能，可以加入适量的紫外光吸收剂(如UV-327、UV326、UV328、UV531、UV-9等)、或抗氧化剂(如抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂245、抗氧剂1010及辅助抗氧剂168等)；树脂与紫外线吸收剂及树脂与抗氧剂的质量比为100:0. 01 100 :0. 7。 LED蓝光芯片4可以是宝石(Al2O3)衬底上生长的蓝光芯片，也可以是SiC衬底上生长的蓝光芯片，或者是Si衬底上生长的蓝光芯片，或是在上述三种基板中的任意一种上生长后被转移到其他基板上的。所述LED蓝光芯片4可以使用单颗LED芯片，也可以使用多颗或多组LED芯片，其目的是提供蓝光发光光源。通过电极5和6给LED蓝光芯片4接通电源，LED蓝光芯片4就可以发出蓝光。芯片4发出的蓝光激发透明或半透明树脂中的荧光体发出另外一种波长的光线，激发出的光线的波长取决于荧光体本身的性质。荧光体受蓝光激发发出的光线与蓝光芯片发出的部分蓝光混合后可以得到各种色温的光线。荧光树脂元件，将质量比为100:广100:150的树脂与荧光体的粉末充分混合均匀；将透明或半透明树脂与荧光体粉末的混合物或造料后利用加热模压，冷却后就可获得荧光树脂板材或荧光树脂元件；透明或半透明树脂是亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂。荧光树脂元件的几何形状还可以起到调节光线传输路径的功能，其离开蓝光芯片的距离还可以调节发光器件的散热效果。为此，荧光树脂可以加工成各种可能的几何形状的罩，需根据具体需要来设计和加工(参见本申请人的相关申请)。本发明最好采用上述透明树脂或基本半透明的树脂，有关合金树脂的技术如下述如PC合金即改性PC / ABS合金PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性；在PC和ABS中加入抗冲击剂MBS ；PC / PS合金该合金为部分兼容、非晶/非晶体系。在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能，从而改善PC的加工流动性，加入少量的PS可使PC熔体粘度大幅度下降，PS在PC中可以起到刚性有机填料的作用，PC与PS均为透明材料，二者折射率非常接近，因此PC / PS合金透明，具有良好的光学特性，PC / PS合金组成对合金力学性能、热性能和加工性能影响较大，随着PS含量的增加，PC / PS体系的流动性增加，硬度、拉伸强度和冲击强度提高，而热变形温度下降。当PS含量在某一值时候，冲击强度和拉伸强度出现极大值。可通过在PC末端引发双键接枝苯乙烯，得到接枝聚合物对PC / PS共混体系有增容作用，可大大提高PC与PS兼容性。PC / PBT合金PBT具有优异的力学性能、耐化学腐蚀及易成型等特点，将PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。在PC / PBT中加入乙烯/乙酸乙烯酯共聚物可以进一步增强兼容性并提高耐冲击强度；PC与PBT之间发生酯化反应，可以提高其兼容性；用PC和PBT在酯交换催化剂存在下，制得PC / PBT共混物，综合性能良好，而且具有较好透明性；可用与PC折光率相近的玻璃纤维增强PC / PBT0PC / PET合金PET具有较好的力学性能和耐化学药品性，PC / PET既有PC的刚性和耐热性，又有PET的耐溶剂性，而且PET的加入还能改善PC的加工流动性。在PC / PET共混体系中，加入弹性体如聚丙烯酸丁酯。其它如聚酯共混改性PC JnPET / PCL(由乙二醇、低分子量聚己内酯和对苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)与PC共混改性；由1，4一环已烷二甲醇、乙二醇和对苯二甲酸制的聚酯与PC共混改性，可以明显提高PC弯曲弹性模量、拉伸强度等；聚己内酯以玻璃纤维作为增强材料，用酯交换催化剂促进聚己内酯与PC进行共混改性，可以得到加工性能好、高刚性的透明材料 ’聚(I，4一环己烷二甲酸一I，4一环己烷二甲醇)酯改性PC，可明显改善PC的透明性和耐黄变性能；PMMA合金树脂、PMMA与PC合金树脂。 本发明的有益效果是根据本发明制造的的发光器件中，由于荧光体没有与硅胶或树脂混合直接封接在蓝光芯片表面，芯片散热问题被有效缓解，荧光体的环境温度低，因此不会发生因器件的高工作温度导致的发光性能劣化等问题。荧光体远离发光芯片可以避免荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片被吸收导致的发光损失。另外PMMA在使用过程中有较强的抗老化作用，利于保持发光器件的光效不退化。避免运用传统技术封装的LED发光器件中由于硅胶或树脂变质发黄及反光导致的器件光效下降问题。光效会明显提高。
图I是荧光树脂的结构示意图。图2是运用荧光树脂制备的发光器件的结构示意图。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明进行详细说明。本发明涉及的荧光树脂罩的结构与制备方法包括，将荧光体粉末2与树脂粉末I、另包括紫外线吸收剂粉末及其他添加剂粉末充分混合，经热压模塑成型获得。其中树脂可以是亚克力(PMMA、丙烯酸树脂)、或聚碳酸酯(PC)、或其他的透明树脂(包括环氧、丁苯、或苯砜树脂等)；无明显区别。其中荧光体粉末可以是LED黄色荧光粉。为了提高白光的显色指数，荧光体也可以是LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物，或者是LED黄色荧光粉与少量LED红色突光粉的混合物。根据所述制造方法得到的发光器件的结构示意图如图2所示
上述兀件用于构成发光器件，包含有热沉3, LED蓝光芯片4,芯片的电极引线7,电极5和6,荧光体树脂元件I。实施例I :以图I来对制造包含荧光体的树脂的方法进行详细说明。树脂原料为光学级亚克力(PMMA VH001 )，粒径为5微米。荧光粉为YAG黄色荧光粉，粒径为5微米。紫外线吸收剂为UV-327，抗氧剂为抗氧剂1010。亚克力与荧光体的体积比为100 15% ;亚克力与紫外线吸收剂UV-327的质量比为100 :0. 25 ;亚克力与抗氧剂1010的质量比为100 0. 25。将荧光粉粉末与亚克力粉末充分混合后，在160°C模压成厚度为O. 4毫米的板材，冷却至室温即得到荧光树脂。获得的荧光树脂表面光滑，无毛刺。之后，将获得的荧光树脂再在130 °(模压二次成型为壁厚为O. 4毫米的空心立方体。使用IW的SiC基板上生长的蓝光芯片，蓝光芯片发出的蓝光在内部照射上述的荧光树脂后，获得明亮的白光(126 lm/W)。实施例2 :第一次注塑模压的温度在190°C，二次模压温度在150°C。
实施例3 :树脂原料不限，如光学级聚碳酸脂PC。先造粒后再进行注塑，不同的树脂可采用不同的注塑工艺条件。使用IW的SiC基板上生长的蓝光芯片，蓝光芯片发出的蓝光在内部照射上述的荧光树脂后，获得明亮的白光(118-135 lm/W)。实施例中树脂可采用亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂均可以得到良好效果。根据不同的要求树脂与荧光体的体积比一般不限，如为100: f 100:150，一般100:20^100:50ο
权利要求
1.一种荧光树脂元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤 将质量比为100: f 100:150的透明或半透明树脂与荧光体的粉末充分混合均匀或造粒; 将树脂与荧光体的混合物或造粒利用加热模压，冷却后就可获得荧光树脂板材或器件。
2.根据权利要求I所述的荧光树脂元件的制备方法，其特征是透明或半透明树脂为亚克カ(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯PC、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂。
3.根据权利要求I所述的荧光树脂元件的制备方法，其特征是荧光体的粒径在I微米到60微米之间。
4.根据权利要求I所述的荧光树脂元件的制备方法，其特征是荧光体是LED黄色荧光粉、LED绿色荧光粉与LED红色荧光粉的混合物、或者是LED黄色荧光粉与少量LED红色荧光粉的混合物；其中透明或半透明树脂与荧光体的体积比为100: f 100:150。
5.根据权利要求I所述的荧光树脂元件的制备方法，其特征是荧光体与树脂的混合粉末中加入少量紫外线吸收剂或抗氧化剂来防止树脂老化。
6.根据权利要求I所述的荧光树脂元件的制备方法，其特征是在步骤(I)中加入适量的Si02、ZrO2, Al2O3等陶瓷颗粒；来增强光线的混合效果；其中荧光体与陶瓷颗粒的体积比为 100 1 100 150o
7.根据权利要求I所述的荧光树脂元件的制备方法，其特征是采取二次成型的方法来制备荧光树脂，先将透明或半透明树脂与荧光体的混合粉末热压成板材，再将板材二次热成型为所需形状的荧光树脂器件。
8.根据权利要求I一 7中之一所述的荧光树脂元件构成发光器件的制造方法，其特征在于，发光器件包含有热沉，LED蓝光芯片和突光树脂兀件；突光树脂兀件置于LED蓝光芯片上部；荧光树脂元件加工成各种几何形状的罩，以调节光线传输路径及改善散热效果。
9.根据权利要求8所述的荧光树脂元件构成发光器件的制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，模压的温度在90°C到270°C之间；但低于树脂的分解温度。
10.荧光树脂元件，其特征是将质量比为100:f 100:150的树脂与荧光体的粉末充分混合均匀；将透明或半透明树脂与荧光体粉末的混合物或造料后利用加热模压，冷却后就可获得荧光树脂板材或荧光树脂元件；透明或半透明树脂是亚克カ(PMMA)、PMMA合金树月旨、聚碳酸酷、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂。
全文摘要
荧光树脂元件的制造方法，将质量比为100:1~100:150的透明或半透明树脂的粉末与荧光体的粉末充分混合均匀或造粒；将透明或半透明树脂与荧光体的混合物或造粒利用加热模压，冷却后就可获得荧光树脂板材。白光LED发光器件包括底座、蓝光LED芯片和包含荧光体的树脂。蓝光LED芯片设置在底座上，面对包含荧光体的树脂，且蓝光LED芯片的电极引线穿出底座。树脂不直接接触蓝光芯片发光面，缓解了发光器件散热问题，荧光体也不会出现因器件散热问题导致的发光波长漂移及发光效率下降等现象。荧光体远离蓝光芯片，避免了荧光体受激发出的光线部分重新进入芯片被吸收造成的发光损失。
文档编号H01L33/50GK102820413SQ20121029401
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者钱志强, 金正武 申请人:南通脉锐光电科技有限公司