一种led发光器件及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED发光器件及其制备方法，属于固体照明领域。
【背景技术】
[0002] LED光源具有节能、耐用、无污染等优点，目前已经广泛用于照明、显示和背光源等 领域，作为具有明确优势的下一代照明方式引起了广泛重视。
[0003] 基于LED的长寿命、高效率、光线利用率高等特点，LED照明已经在日常照明中得 到广泛应用。但是使用过程中也遇到很多技术上的问题，于是很多人也对LED在封装方式 上做了很多研究改进，现阶段LED白光光源多采用传统的点胶封装工艺。此工艺中荧光粉 和胶水混合后容易沉降，靠近芯片。导致荧光粉寿命缩短，光色驳杂不均（光照均匀度为一 定面积上，光照最小照度和平均照度的比值），尤其是当同种发光粉粒度分布不集中（颗粒 中有大有小），或者不同种发光粉相混和使用时，光色不均现象尤为严重。
[0004] 面对上述问题，远程荧光粉技术应运而生。远程荧光粉技术是指荧光粉不在是以 传统的点胶封装方式直接封装在LED芯片上，而是将荧光粉预制成膜，将预制荧光粉膜贴 在远离LED芯片的灯罩上，或者通过其他技术手段将荧光粉与LED芯片分开设置的一种技 术手段。
[0005] 中国专利CN202917484U公开了一种具有远程荧光粉膜的COB结构，该COB结构 包括基板，在基板的芯片区粘贴多个LED蓝光芯片，在芯片区上方覆盖透明硅胶层，最后在 透明硅胶层上用透明粘合剂粘贴荧光粉膜。该实用新型虽然将透明硅胶层与荧光粉膜分 离开，但是光的均匀度其实并不高。其原因是LED芯片的折射率与硅胶的折射率相差大， LED芯片的折射率要比硅胶的折射率大得多。因此，光线从光密介质（LED芯片）进入到光 疏介质（硅胶），当入射角大于某一值时，折射角为90°，在两者的界面上就会发生全反射 现象。全反射现象使得芯片发出的光线只有部分可利用，光的损失严重，从而光效较低。而 且，由于芯片与硅胶之间折射率相差太大，全反射现象严重，使得入射角方向的光线经全反 射以后留下一片"空白"，该区域光线偏弱，从整个灯具来看表现为出光不均。
[0006] 除此之外，在白光LED用远程荧光粉膜的制备上也存在一些问题。为了获得白光 LED光源，中国专利CN102721007A和CN202651201U将不同种类的荧光粉分别制备，然后将 不同的荧光粉膜重叠在一起，从而获得白光LED。上述两种专利所提供的技术方案虽然在一 定程度上提高了光效和均匀度，但是由于将不同种类荧光粉分开制备，会增加高折射率到 低折射率的全反射，影响发光性能，光效和显色指数等并不高，同时工序复杂，不易生产。
【发明内容】
[0007] 针对以上现有技术之不足，本发明提供一种高光效、出光均匀、显色指数高的LED 封装器件及其制备方法。
[0008] 本发明包括两个方面：
[0009] 1、在LED芯片上方覆盖一种细小粉末状填充物，然后在填充物上方覆盖树脂层， 或者将细小粉末状填充物添加到硅胶中，形成折射率缓冲层，折射率缓冲层的折射率介于 芯片和硅胶之间，能降低光折射，提高将LED芯片的出光率，且散射芯片发出的光，让发出 的蓝光分布均匀。
[0010] 2、将不同粒度同种发光粉制备在同一个发光膜/壳上，将大小不同粒径的粉均匀 分开，实现相近粒径发光粉均匀分布，不同粒径发光粉相对非均匀分布且可控。不同发光粉 制备在同一发光膜中，实现同种类发光粉均匀分布，但不同种类发光粉相对分层分布的非 均匀可控效果。本发明将发光粉同芯片分开设置，将不同种发光粉或者同种但粒度分布宽 的发光粉制备在同一发光膜中，实现同种类发光粉均匀分布，但不同种类发光粉相对分层 分布的非均匀可控效果，减少了光损失，达到了提高发光性能的目的。
[0011] 根据一个优选的具体方案，本发明提供了一种LED发光器件，其包括基板、设置在 所述基板上的LED芯片和树脂层，其特征在于，在所述LED芯片和所述树脂层之间设有折射 率介于LED芯片和硅胶之间的折射率缓冲层，通过所述折射率缓冲层将所述LED芯片发出 的光线引入所述树脂层。
[0012] 根据一个优选实施方式，所述树脂层上覆盖有荧光粉非均匀分布的非均匀发光粉 层，或者在所述树脂层中集成有荧光粉非均匀分布的非均匀发光粉层。
[0013] 根据一个优选实施方式，非均匀发光粉层包括彼此层叠布置且由彼此类型不同的 荧光粉构成的至少两层发光粉层，或者包括彼此层叠布置且由类型相同但粒径各异的荧光 粉构成的至少两层发光粉层，或者包括由彼此层叠布置且由彼此类型不同而粒径也各异的 荧光粉构成的至少两层发光粉层。
[0014] 根据一个优选实施方式，在所述非均匀发光粉层中，相同种类或相同粒径的突光 粉是彼此相对地均匀排布的，而不同种类或不同粒径的荧光粉是彼此相对地非均匀排布 的。
[0015] 根据一个优选实施方式，所述非均匀发光粉层包括彼此分区域布置的至少两种不 同类型的荧光粉层，并且所述至少两种不同类型的荧光粉层分别各自对应亮度可调的LED 芯片，使得所述至少两种不同类型的荧光粉层在对应LED芯片的激发下发出不同亮度或不 同颜色的光线。
[0016] 根据一个优选实施方式，设置在所述折射率缓冲层和所述非均匀发光粉层之间的 所述树脂层中分布有荧光粉或其他散光物质。
[0017] 根据一个优选实施方式，所述折射率缓冲层是通过把粉末状填充物添加到硅胶中 而制成的。
[0018] 根据一个优选实施方式，所述折射率缓冲层包括折射率介于LED芯片和硅胶之间 的粉末状填充物，并且所述粉末状填充物的透光率大于50%，折射率在1. 05~2. 5范围内， 粒度范围在0. 1 μ m~200 μ m内。
[0019] 根据一个优选的具体方案，所述粉末状填充物是玻璃微珠、熔凝石英、萤石和/或 冕牌玻璃。
[0020] 根据一个优选实施方式，所述非均匀发光粉层以发光膜的形式粘贴在所述树脂层 上或以点胶的方式覆盖在所述树脂层上。
[0021] 根据一个优选实施方式，所述非均匀发光粉层的入射面和/或出光面形成为凹凸 不平的微观表面。
[0022] 根据一个优选实施方式，由彼此类型不同的荧光粉或彼此类型相同、粒径各异的 荧光粉或彼此类型不同而粒径也各异的荧光粉叠层布置的非均匀发光粉层，其中，相邻荧 光粉层之间的接触面形成有凹凸不平的微观表面。
[0023] 根据另一个优选的具体实施方案，一种LED发光器件的制备方法，其特征在于包 括如下步骤：
[0024] (1)将LED芯片固定在基板上；
[0025] (2)用折射率介于LED芯片和硅胶之间的粉末状填充物与硅胶均匀混合形成的折 射率缓冲层以粘合的方式设置在所述LED芯片上；
[0026] (3)在折射率缓冲层上设置树脂层。
[0027] 根据一个优选实施方式，所述方法还包括下列步骤：(4)在所述树脂层之上或之 内设置荧光粉非均匀分布的非均匀发光粉层，其中，所述非均匀发光粉层包括彼此层叠布 置且由彼此类型不同的荧光粉构成的至少两层发光粉层，或者包括彼此层叠布置且由类型 相同但粒径各异的荧光粉构成的至少两层发光粉层，或者包括由彼此层叠布置且由彼此类 型不同而粒径也各异的荧光粉构成的至少两层发光粉层；或者，在所述非均匀发光粉层中， 相同种类或相同粒径的荧光粉是彼此相对地均匀排布的，而不同种类或不同粒径的荧光粉 是彼此相对地非均匀排布的。
[0028] 根据一个优选实施方式，所述方法还包括下列步骤：(4)在所述树脂层之上或之 内设置荧光粉非均匀分布的非均匀发光粉层，
[0029] 其中，所述非均匀发光粉层包括彼此分区域布置的至少两种不同类型的荧光粉 层。
[0030] 根据一个优选实施方式，通过将重量百分比0.01 %~50 %的粉末状填充物与硅 胶均匀混合而得到折射率缓冲层，或者单纯通过在基板上的用于固定LED芯片的凹槽内填 充粉末状填充物而得到折射率缓冲层，其中，所述粉末状填充物的透光率大于50%，折射 率在1. 05~2. 5的范围内，粒度在0. 1 μ m~200 μ m的范围内，并且所述粉末状填充物是 玻璃微珠、熔凝石英、萤石和/或冕牌玻璃。
[0031] 根据一个优选实施方式，所述非均匀发光粉层的制备方法是利用球形颗粒的自由 沉降原理或采用分段印刷的方式将至少两种不同类型或同一类型不同粒径的荧光粉制备 在同一发光膜/壳上，以实现同种突光粉均匀分布，不同种突光粉相对非均匀分层分布；或 粒径相同或相似的荧光粉均匀分布，但不同粒径荧光粉相对非均匀分层分布。
[0032] 根据一个优选实施方式，所述非均匀发光粉膜的制备方法如下：
[0033] 1)确定非均匀发光粉层的厚度；
[0034] 2)根据球形颗粒的自由沉降原理，根据利用不同比重的荧光粉在硅胶或树脂中的 沉降速度，计算出比重较大的荧光粉从荧光粉层顶部沉降到发光膜底部所需的时间，从而 控制不同种类的荧光粉分层；
[0035] 3)将至少两种不同种类的荧光粉与硅胶或树脂均匀混合，并将混合物印刷在平面 载体上静置预定的时间，待不同种类的荧光粉有明显分层后，将荧光粉混合物固化成型。
[0036] 根据一个优选实施方式，待不同种类的荧光粉有明显分层后，首先将荧光粉混合 物制备成半固化膜，然后将所述半固化膜通过具有特定曲面形状的模具二次成型为具有所 需曲面形状的非均匀发光粉膜。