一种全光谱白光LED器件的制作方法

本发明涉及led技术领域，特别是涉及一种近紫外或紫光激发的全光谱贴片式led器件。

背景技术：

伴随着led行业的发展和应用领域的不断扩大，尤其是近年摄影照明，检测照明，医用照明等专业照明领域在引进led光源的同时，对于led的发光特性提出了更高的要求。其中，led发光光谱范围的扩大成为了主要改进方向之一，此类产品在行业中以全光谱led命名。现阶段此类白光led的主要发展方向为采用380nm-420nm近紫外芯片激发红绿蓝三色荧光粉。该方式对比现已成熟的蓝光芯片激发红绿色荧光粉的发光形式，在补足了光谱中近紫外成分的同时，470nm-520nm的光谱缺失也可以得到蓝色荧光粉光谱的补充，在显色性方面有效地解决了传统蓝光激发led光源显色指数中，r9与r12难以同时提高的问题。

然而，在近紫外光激发的全光谱白光led方案的实际应用中，现有封装材料无法满足led器件的信赖性要求。其中，传统的贴片式led电极以及热沉采用铜镀银材料，并通过注塑ppa(聚邻苯二甲酰胺，以下使用简称ppa)、pct(苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)或emc(环氧树脂注塑化合物，以下使用简称emc)等材质形成完整支架。在应用于近紫外光激发的全光谱白光led的方案中，由于380nm-420nm的近紫外光会导致镀银层的黑化(银迁移)以及注塑材料的黄化，以至于反射率降低。该类型led器件实际寿命通常低于3000h(行业规定光通量输出低于初期的70％即为寿命终止)。为解决这一问题，市面上存在采用镀金代替镀银，以及采用白色反射胶覆盖镀银层的产品方案。然而，由于镀金层的反射率低，导致无法在保证产品信赖性的同时兼顾高光效(通常采用镀金层会导致光效减半)。另一方面，由于白色反射胶的涂覆技术尚不成熟，无法有效覆盖镀银层以抑制器件衰减。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种满足近紫外光激发的全光谱白光led器件。支架主体采用高反射率的氧化铝陶瓷材质，在保证材质耐紫外线的同时兼顾了器件高光效，高导热的特性，电极采用传统镀银工艺形成，在发光正面点胶区域内仅露出焊线用的最小面积，在芯片焊线后将被金线或合金线形成的焊点完全遮盖，在消除了镀银层黑化影响的同时维持了支架生产的低成本。电极表面材料不限于银，也可采用金和铝。

本发明提供了以下方案：

一种全光谱白光led器件，包括支架、电极、热沉、芯片和荧光粉，所述电极包括位于支架正面的正负电极和位于支架背面的正负电极，热沉位于支架背面，其特征在于：所述支架为氧化铝陶瓷支架，支架正面中间位置为点胶区，所述支架正面的正负电极为镀银、金或铝电极，所述芯片为近紫外led芯片，芯片直接固定于支架点胶区表面；所述led芯片的正负极与支架正面的正负电极采用点焊方式连接，焊点整个覆盖于支架正面的正负电极表面，所述荧光粉为红黄蓝三色荧光粉，所述荧光粉通过胶粘覆盖于与芯片表面并延展于整个点胶区。

所述支架正面的单个电极面积限定为0.000009mm²-0.25mm²之间，且最宽处与最窄处尺寸比限定于1-1.5之间。

所述电极可采用镀银或沉银方式形成，且电极表面材质为银、金或铝。

所述支架正面的正负电极和支架背面的正负电极通过过孔实现导通。

所述支架为贴片式led支架，芯片为方形。

所述芯片通过固晶胶固定于点胶区。

所述支架正面的正负电极位于点胶域。

所述热沉位于支架背面的中间位置，背面的正负电极分别位于热沉的两侧。

所述近紫外led芯片为波长380nm-420nm近紫外芯片。

所述红色荧光粉组成式为：caalsi(on)3:eu，发射光谱峰值波长在620-650nm，半峰宽在105-135nm；

绿色荧光粉组成式为：sialon:eu，发射光谱峰值波长在530-560nnm，半峰宽在40-70nm；

蓝色荧光粉组成式为：(sr,ba)10(po4)6cl2:eu，发射光谱峰值波长在455-485nnm，半峰宽在60-90nm。

本发明采用高导热，高反射率的氧化铝材料，在支架正面并没有象现有技术那样将其表面整个镀上银层，而只是在点胶区外侧留有正负电极这个微小位置的面积为镀银、金或铝层，而且在与led芯片点焊时，使焊点将电极表面整个覆盖而不外露，在消除了镀银层黑化影响的同时维持了支架生产的低成本。

为满足焊线最小面积(根据本发明实际使用条件，单个电极面积限定为0.000009mm²-0.25mm²之间，且最宽处与最窄处尺寸比限定于1-1.5之间)，电极尺寸满足前述限定条件，且形状不限。

本发明的优点在于：

1.通过使用物理、化学性质稳定的氧化铝材质，并通过点胶(发光)区域的镀银层不外露设计，有效提高支架对于380nm-420nm近紫外光的耐受能力，在应用于此类全光谱白光led器件的封装中最高可实现50000h以上的高寿命。

2.点胶(发光)区域的材料为高反射率的氧化铝材料，支架主体同时保持导热性，封装器件可实现与传统支架同等的高光效。

3.本发明所制作的白光led装置，色温均匀性良好，无光斑。

4.本发明支架同时适用于真空封装，不仅限于近紫外激发的白光led器件，在深紫外封装，大功率白光或彩光封装中均可得到良好的使用效果。

附图说明

图1本发明的支架布置主视图，

图2本发明的支架布置后视图，

图3本发明的器件主视图，

图4本发明的器件主剖视图，

图5本发明实施例1封装器件的光谱图，

图6本发明实施例1，本发明与传统铜镀银/pct支架制作的全光谱白光led器件在高温高湿(环境温度85℃，相对湿度85％)环境下老化特性对比，

图7本发明实施例1，作为对比对象使用传统铜镀银/pct支架制作的全光谱白光led器件在高温高湿(环境温度85℃，相对湿度85％)环境下老化1000h后的解剖图，

图8本发明实施例2封装器件的光谱图，

图9本发明实施例2，本发明与传统大面积镀银氧化铝陶瓷支架制作的全光谱白光led器件在高温高湿(环境温度85℃，相对湿度85％)环境下老化特性对比。

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，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1、2所示，本发明支架示意图，支架尺寸为3.5mm*3.5mm，其中点胶区1尺寸为2.4mm*2,4mm，正面有正负电极2尺寸为0.45mm*0.45mm，位于点胶区两个对角，背面设有正负电极3，通过过孔与正面电极2导通；背面中央还有热沉4，正负电极3位于热沉4两侧。

图3、4为本发明的成形器件，所述近紫外led芯片5通过固晶胶直接固定于支架8点胶区表面；所述近紫外led芯片5的正负极与支架正面的正负电极采用点焊方式连接，焊点6整个覆盖于支架正面的正负电极表面。红黄蓝三色荧光粉7通过胶粘接覆盖于与近紫外led芯片5的表面并延展于整个点胶区。

实施例1：

器件封装工艺如下：

1、固晶：使用普通固晶胶将led芯片固定在支架8的点胶区1，本实施例选用发光峰值波长位于405nm的近紫外led芯片5。

2、点焊：通过金线将led芯片5的正负极与支架的正面正电负极2分别连接，点焊形成通路，焊点6将正电负极2整个覆盖。

3、点胶：按一定比例配出含有红绿蓝色荧光粉7的混合胶体搅拌均匀，真空脱泡后点入点胶区1的芯片上。

红色荧光粉组成式为：caalsi(on)3:eu，发射光谱峰值波长在620-650nm，半峰宽在105-135nm；

绿色荧光粉组成式为：sialon:eu，发射光谱峰值波长在530-560nnm，半峰宽在40-70nm；

蓝色荧光粉组成式为：(sr,ba)10(po4)6cl2:eu，发射光谱峰值波长在455-485nnm，半峰宽在60-90nm。

4、固化：将点胶后的产品通过高温烤箱按照预设的温度曲线进行固化。

封装led器件发光光谱如图5所示，发光色温为冷白5600k，光效为90lm/w。为做老化对比，以上述相同工艺使用市售5730型号铜镀银电极/pct材质支架进行封装，色温同为5600k，光效为91lm/w。

二者同时置于老化箱内点亮老化，老化环境设置为高温高湿环境(环境温度85℃，相对湿度85％)。经老化测试，二者的光通量维持率对比如图6所示。采用本发明制作的led器件的输出光通量稳定，按照测试结果推算，寿命接近50000h。

传统铜镀银电极/pct材质支架样品在1000h时光通量维持率低于70％，即寿命仅为1000h。如图7所示，将样品荧光胶抛开后可明显观察到支架镀银层变黑以及pct材质黄化。

实施例2

以实施例1的工艺，调整荧光粉配比，使用本发明支架与一般市售氧化铝陶瓷支架(镀银层充满发光区域)封装成暖白3200k全光谱led器件，发射光谱如图8所示。二者光效均为80lm/w。

将二者于老化箱内点亮老化，老化条件与实施例一相同。如图9所示老化特性对比，本发明采用隐藏镀银层设计，封装器件信赖性良好，按照测试结果推算，寿命接近50000h。

一般市售氧化铝陶瓷支架由于同样存在镀银层变黑的问题，老化特性与传统铜镀银/pct支架制作样品相当。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。