一种远离荧光粉胶涂覆方法及产品与流程

本发明属于LED封装领域，更具体地，涉及一种基于流体润湿曲面原理的远离荧光粉胶涂覆方法及产品。

背景技术：

LED(Light Emitting Diode)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、高显色系数、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源。由于LED独特的优越性，已经开始在许多领域得到广泛应用，被业界认为是未来照明技术的主要发展方向，具有巨大的市场潜力。

大功率白光LED通常是由蓝色光与黄色光的两波长光或者蓝色光与绿色光以及红色光的三波长光混合而成。由于两波长光混合方式获得白光LED的工艺简单且成本低，得到了广泛采用。在实际生产中，常常在蓝色LED芯片上涂覆黄色YAG荧光粉或者黄色TAG荧光粉从而获得白光LED产品。在LED封装中荧光粉层形貌以及几何尺寸极大影响了LED的出光效率、色温、空间颜色均匀性等重要光学性能。

在LED实际封装过程中，主要通过荧光粉胶涂覆来获得理想的荧光粉层几何形貌以及尺寸。传统的荧光粉胶涂覆方式是自由点胶涂覆，涂覆过程中先通过点胶设备将配制好的一定浓度的荧光粉胶滴在固定在基板上的LED芯片上方及周围，待其流动成型之后送入加热固化设备进行加热固化。在这个过程中，荧光粉胶的最终几何形貌受到基板的结构及荧光粉胶在基板上的铺展性能的影响，往往只能形成曲率比较小的球帽形荧光粉胶几何 形貌，荧光粉胶涂覆体积过大会在基板的边缘发生溢出从而造成封装样品报废。此外，由于荧光粉的密度大于硅胶/环氧树脂胶密度，荧光粉胶在涂覆完成后到送入加热固化设备的过程中以及固化过程的基板预热过程中会出现荧光粉沉淀现象，沉淀现象会导致荧光粉分布不均匀。较小的曲率形貌及荧光粉胶的沉淀会导致LED颜色均匀性和光学一致性较差，还会导致流明效率低。

为了弥补自由点胶涂覆的不足，国内外进行了很多新型涂覆工艺的开发工作，并发展了荧光粉的保形涂覆和远离涂覆方式，但是目前，实现保形涂覆和远离涂覆的技术较为复杂且成本较高，且其实现荧光粉胶的形貌受特定结构的模具和工艺的限制，其实现的形貌无法自由控制。

因此，需要开发一种新型的荧光粉胶涂覆方法，其能简单实现远离荧光粉胶涂覆，并灵活控制荧光粉胶形貌。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种远离荧光粉胶涂覆方法及产品，其目的在于，通过调整曲面透镜的结构形状以及荧光粉胶的涂覆体积，较容易的实现荧光粉胶远离涂覆，并能灵活控制荧光粉胶形貌。由此解决目前远离涂覆工艺复杂，且无法自由控制荧光粉胶形貌的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种远离荧光粉胶涂覆方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：先将荧光粉胶涂覆在曲面透镜的内凹面上，接着将所述曲面透镜内凹面朝上静置直到所述荧光粉胶形貌稳定；

S2：将所述曲面透镜内凹面朝下置于固化设备中，直至涂覆在所述曲面透镜内凹面的所述荧光粉胶完成固化；

S3：将所述曲面透镜加盖至LED芯片上方，接着在LED芯片和所述曲 面透镜之间的空隙处填充封装胶，固化所述封装胶，完成LED的封装。

以上发明构思中，在现有的曲面透镜的内凹面上涂覆荧光粉胶，再将其固化，保证了荧光粉胶的外表面形状和曲面透镜内凹面形状相同，再将内凹面固化的有荧光粉胶的曲面透镜加盖在LED芯片上方，再用封装胶将固化的荧光粉胶与LED芯片胶粘为一体，完成封装，在上述封装中，荧光粉胶不直接和LED芯片接触，是一种远离荧光粉胶涂覆方法，以上方法操作简单，对设备的依耐度低。

进一步的，所述曲面透镜的内凹面为半球面，且涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述半球面半径的获得均匀厚度的荧光粉胶。当荧光粉胶体积和曲面透镜内凹面表面积比值较小时，荧光粉胶形貌为远离均匀厚度。

进一步的，所述曲面透镜的内凹面为半球面，且涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述半球面半径的获得非均匀厚度的荧光粉胶。当荧光粉胶体积和曲面透镜内凹面表面积比值较大时，荧光粉胶形貌为远离非均匀厚度，具体的，荧光粉胶表现为中间厚两侧薄。

进一步的，所述曲面透镜的材质为硅胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或玻璃中的一种或者多种。

进一步的，所述荧光粉胶荧光粉包括YAG荧光粉、TAG荧光粉的一种或者多种，所述的荧光粉胶包含的胶黏剂包含硅胶、环氧树脂或液态玻璃中的一种或多种。

进一步的，步骤S3中的所述封装胶包括硅胶、环氧树脂或液态玻璃中的一种或多种。封装胶的材质可与荧光粉胶包含的胶黏剂材质一样或者不一样。

进一步的，所述荧光粉胶中包含的荧光粉的浓度为0.01克/毫升～5 克/毫升。

按照本发明的另一方面，还提供了一种如上所述方法封装获得的LED灯具。

进一步的，所述的LED灯具中包括LED芯片，LED芯片上涂覆有多层荧光粉胶，其中LED芯片上优选涂覆有2层～10层荧光粉胶。

本发明中，荧光粉胶为混合有荧光粉的胶黏剂；荧光粉层为固化结束后获得的固定成型的荧光粉胶层；荧光粉胶形貌(又称荧光粉层形貌)为固化后获得的固定成型的荧光粉胶层的三维立体形貌。

本发明中，曲面透镜是现有的LED封装领域的曲面透镜，其内凹面可以是半球状、球帽状、圆柱状、矩形状等等各种形状，还可以是根据需要灵活定制的其他形状。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果：

1、在曲面透镜中涂覆荧光粉胶，待荧光粉胶固化后，再将曲面透镜加盖到LED芯片上，采用封装胶粘结固化的荧光粉胶和LED芯片，完成涂覆，简单地实现了远离荧光粉胶涂覆。此外，可通改变曲面透镜内凹面的形状来控制远离涂覆荧光粉层形貌外表面的形貌。

2、可通过调整荧光粉胶的点涂体积来控制远离涂覆荧光粉层内表面的形貌，获得均匀厚度的荧光粉胶或者是不均匀厚度的荧光粉胶，通过控制荧光粉胶厚度，可以提升LED颜色均匀性和封装光色一致性。

3、荧光粉胶涂覆在曲面透镜中进行，能有效避免传统工艺中直接在芯片上进行荧光粉胶涂覆所造成的荧光粉胶溢出基板的问题，提高产品的成品率，此外将涂覆工艺和芯片封装分离，可以使涂覆工艺和固晶工艺同步进行，提高生产效率。

4、涂覆和固化多次进行的方法使得可以进行多层涂覆，并在每层涂覆不同荧光粉浓度的荧光粉胶，层数范围为2～10层，这样的涂覆方式使得LED的出光效率更高，可以在一定程度上提高LED的发光效率。

5、在曲面透镜中涂覆荧光粉胶，相比传统直接在芯片上涂覆荧光粉胶工艺，其涂覆体积不受基板形状限制，因此涂覆体积可调范围很大，可以实现更大范围的色温调整，增加了封装和工艺的灵活性。

6、本发明方法的操作简单，成本低。

附图说明

图1本发明方法的流程示意图；

图2(a)、(b)、(c)为本发明实施例中半球状曲面透镜中采用不同荧光粉胶涂覆体积实现的荧光粉胶几何形貌，(a)涂覆体积为5ul，(b)涂覆体积为10ul，(c)涂覆体积为15ul；

图3(a)、(b)、(c)为本发明实施例中采用不同形状的曲面透镜实现的荧光粉胶形貌，(a)半球状曲面透镜，(b)球帽状曲面透镜，(c)圆柱状曲面透镜；

图4(a)、(b)为本发明实施例中半球状曲面透镜实现的远离均匀厚度和远离非均匀厚度的多层荧光粉层形貌，(a)均匀厚度，(b)非均匀厚度。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1001-LED芯片、1002-封装胶、1003-曲面透镜、1004-荧光粉胶、1005-封装基板、1006-加热固化设备、1007-点胶设备。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1本发明方法的流程示意图，从图中可知，本发明方法主要包括如下步骤：

S1：先将荧光粉胶涂覆在曲面透镜的内凹面上，接着将所述曲面透镜内凹面朝上静置直到所述荧光粉胶形貌稳定；

S2：将所述曲面透镜内凹面朝下置于固化设备中，直至涂覆在所述曲面透镜内凹面的所述荧光粉胶完成固化；

S3：将所述曲面透镜加盖至LED芯片上方，接着在LED芯片和所述曲面透镜之间的空隙处填充封装胶，固化所述封装胶，完成LED的封装。

实施例1

本实施例中的远离荧光粉胶涂覆方法包括如下步骤：

S1：先将荧光粉胶涂覆在曲面透镜的内凹面上，本实施例采用内凹面半径为2.5mm的半球状曲面透镜，该曲面透镜的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)，通过点胶设备1007将荧光粉的浓度为2g/ml的荧光粉胶1004涂覆在曲面透镜1003的内凹表面上，接着将所述曲面透镜内凹面朝上静置，荧光粉胶在流体润湿能力的作用下将润湿曲面透镜的内凹表面，从而形成凹形薄层荧光粉层形貌，直到荧光粉胶形貌稳定，可进行下一个步骤。

本实施例中荧光粉胶中荧光粉为YAG荧光粉，荧光粉胶包含的胶黏剂为硅胶，涂覆的荧光粉胶体积为5ul。

S2：将所述曲面透镜内凹面朝下置于固化设备1006中加热1小时使其固化；

S3：将所述曲面透镜加盖至LED芯片1001上方，LED芯片设置在封装基板1005上，接着在LED芯片1001和所述曲面透镜之间的空隙处填充封装胶1002，固化所述封装胶，完成LED的封装。

实施例2

本实施例和实施例1唯一不同是，步骤S1中，涂覆的荧光粉胶体积为10ul。

实施例3

本实施例和实施例1唯一不同是，步骤S1中，涂覆的荧光粉胶体积为15ul。

图2(a)、(b)、(c)为本发明实施例中半球状曲面透镜中采用不同荧光粉胶涂覆体积实现的荧光粉胶几何形貌，(a)涂覆体积为5ul，(b)涂覆体积为10ul，(c)涂覆体积为15ul，图2(a)、(b)以及(c)分别对应实施例1、实施例2以及实施例3获得的荧光粉胶形貌。图2(a)为涂覆体积为5ul时实现的均匀厚度远离荧光粉层形貌，图2(b)为涂覆体积为10ul时实现的接近均匀厚度远离荧光层形貌，图2(c)为涂覆体积为15ul时实现的非均匀厚度的远离荧光层形貌。对比实施例1-3说明，通过改变荧光粉胶的涂覆量可实现不同形貌的远离荧光粉层形貌。

实施例4

本实施例中的远离荧光粉胶涂覆方法包括如下步骤：

S1：先将荧光粉胶涂覆在曲面透镜的内凹面上，本实施例采用内凹面形状为半球状的曲面透镜，该曲面透镜的材料为玻璃，通过点胶设备1007将荧光粉的浓度为1g/ml的荧光粉胶1004涂覆在曲面透镜的内凹表面上，接着将所述曲面透镜内凹面朝上静置，荧光粉胶在流体润湿能力的作用下将润湿曲面透镜的内凹表面，从而形成凹形薄层荧光粉层形貌，直到荧光粉胶形貌稳定，可进行下一个步骤。

本实施例中荧光粉胶中荧光粉为TAG荧光粉，荧光粉胶包含的胶黏剂 为环氧树脂，涂覆的荧光粉胶体积为3ul。

S2：将所述曲面透镜内凹面朝下置于固化设备1006中加热1小时使其固化；

S3：将所述曲面透镜加盖至LED芯片1001上方，接着在LED芯片1001和所述曲面透镜之间的空隙处填充封装胶1002，固化所述封装胶，完成LED的封装。

实施例5

本实施例与实施例4唯一不同的是，步骤S1中采用的曲面透镜的内凹面形状为球帽状，球帽状也可理解为球冠状，以不穿过球心的截面垂直球体直径截取球体，体积较小的一部分为球帽状。

实施例6

本实施例与实施例4唯一不同的是，步骤S1中采用的曲面透镜的内凹面形状为圆柱状。

图3(a)、(b)、(c)为本发明实施例中采用不同形状的曲面透镜实现的荧光粉胶形貌，(a)半球状曲面透镜，(b)球帽状曲面透镜，(c)圆柱状曲面透镜。图3(a)、(b)、(c)分别对应实施例4-6获得的荧光粉胶形貌，即，图3(a)为采用半球状曲面透镜实现的远离荧光粉层形貌，图3(b)为采用球帽状实现的远离荧光层形貌，图3(c)为采用、圆柱状实现远离荧光层形貌。以上对比例说明，通过灵活改变曲面透镜的内凹面形貌，可以灵活控制荧光粉胶形貌。

实施例7

本实施例中的远离荧光粉胶涂覆方法包括如下步骤：

S1：先将荧光粉胶涂覆在曲面透镜的内凹面上，本实施例采用内凹面形状为半球状的曲面透镜，其内凹面的半径为2.5mm，该曲面透镜的材料为硅胶，通过点胶设备1007将荧光粉的浓度为0.1g/ml的荧光粉胶1004涂覆在曲面透镜的内凹表面上，接着将所述曲面透镜内凹面朝上静置五分钟，荧光粉胶在流体润湿能力的作用下将润湿曲面透镜的内凹表面，从而形成凹形薄层荧光粉层形貌，直到荧光粉胶形貌稳定，可进行下一个步骤。

本实施例中荧光粉胶中荧光粉为TAG荧光粉，荧光粉胶包含的胶黏剂为液态玻璃，涂覆的荧光粉胶体积每次为5ul。涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

S2：将所述曲面透镜内凹面朝下置于固化设备1006中加热一小时使其固化；接着冷却五分钟，后进行第二次荧光粉胶的涂覆。再过五分钟后待第二次涂覆的荧光粉胶稳定成形，将所述透镜置于加热设备中加热固化完成第二层荧光粉胶的涂覆。

S3：将所述曲面透镜加盖至LED芯片1001上方，接着在LED芯片1001和所述曲面透镜之间的空隙处填充封装胶1002，固化所述封装胶，完成LED的封装。

本实施例获得的荧光粉胶具有两层，且每层荧光粉胶的厚度均匀。

实施例8

本实施例中与实施例7唯一不同是涂覆的荧光粉胶体积每次为12ul，涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

本实施例获得的荧光粉胶具有两层，且每层荧光粉胶的厚度不均匀，中间较厚，两侧较薄，类似弯月形状。

图4(a)、(b)为本发明实施例中半球状曲面透镜实现的远离均匀厚度和远离非均匀厚度的多层荧光粉层形貌，(a)均匀厚度，(b)非均匀厚度。图4(a)、(b)分别对应实施例7、实施例8获得荧光粉胶形貌。即，图4(a)为每次涂覆体积为5ul时实现的均匀厚度的远离荧光粉层形貌，图4(b)为涂覆体积为12ul时实现的非均匀厚度远离荧光层形貌。

实施例9

本实施例中的远离荧光粉胶涂覆方法包括如下步骤：

S1：先将荧光粉胶涂覆在曲面透镜的内凹面上，本实施例采用内凹面形状为半球状的曲面透镜，其内凹面的半径为2.5mm，该曲面透镜的材料为硅胶，通过点胶设备1007将荧光粉的浓度为0.1g/ml的荧光粉胶1004涂覆在曲面透镜的内凹表面上，接着将所述曲面透镜内凹面朝上静置五分钟，荧光粉胶在流体润湿能力的作用下将润湿曲面透镜的内凹表面，从而形成凹形薄层荧光粉层形貌，直到荧光粉胶形貌稳定，可进行下一个步骤。

本实施例中荧光粉胶中荧光粉为TAG荧光粉，荧光粉胶包含的胶黏剂为液态玻璃，涂覆的荧光粉胶体积为5ul。涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

S2：将所述曲面透镜内凹面朝下置于固化设备1006中加热一小时使其固化。

S3：将所述曲面透镜加盖至LED芯片1001上方，接着在LED芯片1001和所述曲面透镜之间的空隙处填充封装胶1002，固化所述封装胶，完成LED的封装。

本实施例获得均匀厚度的远离荧光粉层形貌。

实施例10

本实施例与实施例9唯一不同的是，涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光 粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

本实施例获得均匀厚度的远离荧光粉层形貌。

实施例11

本实施例与实施例9唯一不同的是，涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

本实施例获得非均匀厚度的远离荧光粉层形貌。

实施例12

本实施例与实施例9唯一不同的是，涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

本实施例获得非均匀厚度的远离荧光粉层形貌。

实施例13

本实施例与实施例9唯一不同的是，涂覆在曲面透镜的内凹面的荧光粉胶的体积与所述曲面透镜的内凹面表面积之比为所述内凹面半径的

本实施例获得非均匀厚度的远离荧光粉层形貌。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。