专利名称：Led灯荧光粉层的制备方法
技术领域：
本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种在LED芯片出光方向上离开芯片的表面上制备荧光粉层，实现荧光粉转换型的白光LED器件技术。
背景技术：
LED即发光二极管是light emitting diode的简称，根据发光材料不同的化学结 构和属性，可以分为无机LED (一般谓之LED)和有机LED (即OLEDs)，1993年，蓝色GaN发光 二极管技术获得突破，在此基础上1996年实现了无机LED白光发射。由于具有低电压驱动、 全固态、低功耗、长效可靠等优点，白光LED器件在照明相关领域的应用研究都受到了学术 和产业界的高度重视，是一种符合环保节能绿色照明理念的高效光源。因此，目前以白光 LED为主的半导体照明技术(第四代照明技术)在全世界范围内得到了大力的推动和发展， 正在形成巨大的产业。目前最常见的白光LED实现方式是色转换型，即在蓝光LED芯片表面 涂敷一层黄色荧光粉。当前国内主要采用的是传统的灌封工艺，即荧光粉混合胶的点胶工 艺。通过点胶，在LED芯片上涂敷荧光粉与胶体的混合体层。但这样得到的荧光粉层结构 不均勻，从而导致LED出光的均勻性差。一种新的荧光粉平面涂层概念和思路(conformal coating)，即在芯片表面形成一层厚度均勻的荧光粉层，与传统的点胶工艺相比，这种平面 涂层的出光均勻性较好，荧光粉层的厚度容易控制，且属于平面化工艺适合集成规模化的 生产。但是这两种工艺都是在芯片表面涂粉，阻碍了芯片表面的散热。因此在远离LED芯 片表面涂敷荧光粉并实现白光的LED器件就显示出其自身特有的价值。
发明内容
本发明所要解决的问题是一种在LED芯片出光方向上离开芯片表面制备荧光粉 层的方法。本发明所提出的技术问题是这样解决的提供两种LED灯的荧光粉层制备方法， 其特征在于，包括以下步骤方法一(1)配制荧光粉与粘结剂胶水的分散体将包含荧光粉的颗粒与粘结剂胶、去离 子水混合均勻分散，形成荧光粉粘结剂分散体_荧光粉粉浆。(2)涂敷将步骤⑴得到的分散体_荧光粉粉浆涂敷在非LED芯片表面的出光 面上，形成荧光粉分散体的涂层；(3)去胶去除分散体中的粘结剂胶水等有机成份，得到具有一定厚度的荧光粉层。方法二其特征在于，包括以下步骤(1)配制荧光粉与感光胶体的分散体将包含荧光粉的颗粒与感光胶体均勻分 散，形成荧光粉感光胶分散体_荧光粉粉浆；(2)涂敷将步骤⑴得到的荧光粉粉浆涂敷在非LED芯片表面的出光面上，形成 荧光粉分散体的涂层；
(3)曝光、显影得到所需厚度的荧光粉感光胶分散体涂层；(4)去除感光胶去除荧光粉涂层中的感光胶成份，得到具有确定厚度的荧光粉 层；按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，在方法一中的步骤 (1)中，根据权利要求1所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于在步骤⑴中，所 用的粘结剂胶水包括聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸铵、羧甲基纤维素铵、聚丙烯酸铵、聚氧化乙 烯(PEO)、水溶性丙烯酸树脂和环氧乙烷开环聚合物(AR-II型胶)中的一种或者几种组合。 配制的粘结剂胶水还可以含有钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物以及羧酸聚合物的铵 盐(A40)的一种或几种。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，在方法一和方法二 中的步骤(1)中，所用的荧光粉可以是黄色的荧光粉(黄色荧光粉+蓝色LED芯片)；也可 以是三基色的荧光粉(三基色荧光粉+紫外LED芯片)。所指的包含荧光粉的颗粒中还可 以含有氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧化硅、氮化镓、氮化硅、碳化硅中的一种或几种。 按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，在方法一、二的步 骤(2)中，荧光粉层涂敷方法是灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电涂、电泳涂敷、浸渍的 一种或其中的几种混合。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，包含荧光粉的颗粒 中包括有低熔点的玻璃粉时，权利要求1步骤(3)采用加热涂层到一定温度并保持足够的 时间，以达到熔化低熔点玻璃粉和去除粘结剂胶水的效果。权利要求2步骤(4)采用加热 涂层到一定温度并保持足够的时间，以达到熔化低熔点玻璃粉和去除感光胶水的效果。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，在方法二中的步骤 (1)中所用的感光胶包括聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯 和聚乙烯吡咯烷酮，感光剂是重铬酸盐、高锰酸盐和重氮化合物中的一种或者它们的组合。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，在方法二中的在步 骤(3)中曝光、显影过程中，采用蓝光或者紫外LED芯片自身发光的自曝光方式，或者采用 UV光的外曝光方式。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，在方法一中步骤 (3)和方法二中的步骤(4)得到一定厚度的荧光粉层之后，可以在荧光粉层表面再涂上一 层透明的保护膜(比如可以涂上透明的环氧树脂、光学硅胶)以改善荧光粉涂层的物化特 性。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备技术其特征在于，运用该技术的LED 灯的荧光粉涂层面的形状可以为各种形状(比如椭圆、圆)。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备技术其特征在于，包含荧光粉的颗粒 中所指的其他成份，可以是起到加固剂的作用(比如氧化铝)。粘结剂胶水包括的其他成 份，比如羧酸聚合物的铵盐(A40)是起到了分散剂的作用，能得到稳定的分散体。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，所指的LED芯片可 是无机LED也可以是有机LED (OLED)。按照本发明所提供的LED灯荧光粉层的制备方法其特征在于，荧光粉涂层离开 LED芯片表面能有效地解决白光LED器件的散热问题。
图1是用方法一制作功率型白光LED灯荧光粉层的工艺过程示意图。其中，1、LED 芯片，2、玻璃灯表面，3、包含有粘结剂胶水和荧光粉混合体，4、去胶后荧光粉颗粒。
图2是用方法二制作功率型白光LED灯荧光粉层的工艺过程示意图。1、P区电极， 2、N区电极，3、LED芯片，4、显影前的包含有感光胶和荧光粉混合体，5、显影后的包含有感 光胶和荧光粉的混合体，6、去胶后的荧光粉颗粒层。
具体实施例方式实施例1取聚氧化乙烯(PEO)，荧光粉、氧化铝、羧酸聚合物的铵盐(A40)和去离子水混合 均勻，形成稳定的包含荧光粉的颗粒的分散体。采用灌涂法将荧光粉粘结剂分散体涂敷在 玻璃灯泡球壳表面，将LED玻璃灯壳放入500°C左右的加热炉中，待粘结剂胶水中的有机成 分完全去除后取出，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例2取聚氧化乙烯(PEO)，荧光粉、氧化铝、和低熔点玻璃粉和去离子水混合均勻，形成 稳定的包含荧光粉的颗粒的分散体(荧光粉粉浆)。采用灌涂法将荧光粉粉浆涂敷在玻璃 灯泡表面，将LED玻璃灯壳放入500°C左右的加热炉中，待粘结剂胶水中的有机成分完全去 除后取出，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例3取水溶性丙烯酸树脂和环氧乙烷开环聚合物(AR-II型胶)，荧光粉、氧化铝、羧酸 聚合物的铵盐(A40)和去离子水混合均勻形成稳定的包含荧光粉的颗粒的分散体。采用灌 涂法将荧光粉粘结剂分散体涂敷在玻璃灯球壳表面，将LED玻璃灯壳放入50(TC左右的加 热炉中，待粘结剂胶水中的有机成分完全去除后取出，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例4取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重铬酸铵(ADC)、荧光粉、和去离子水混合均勻，形成稳 定的包含荧光粉的颗粒的PVA分散体。采用灌涂法将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED玻璃 灯壳表面。接通LED芯片正负极，利用芯片自发光实现感光胶的自曝光过程，热水显影后在 LED芯片出光方向的灯壳表面得到荧光粉感光胶涂层。将具有荧光粉感光胶涂层的LED灯 壳放入等离子去胶设备中，采用氧等离子轰击的办法去除感光胶中的有机成份，得到去除 感光胶的荧光粉层。实施例5取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重铬酸铵(ADC)、荧光粉、和去离子水混合均勻，形成稳 定的包含荧光粉的颗粒的PVA分散体。采用灌涂法将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED玻璃 灯泡壳表面。采用UV紫外灯对LED玻璃灯壳曝光，热水显影后在LED灯壳表面得到荧光粉 感光胶涂层。将具有荧光粉感光胶涂层的LED灯壳放入等离子去胶设备中，采用氧等离子 轰击的办法去除感光胶中的有机成份，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例6取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重铬酸铵(ADC)、荧光粉、和去离子水混合均勻，形成稳定的包含荧光粉的颗粒的PVA分散体。采用灌涂法将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED玻璃 灯壳表面。采用UV紫外灯对LED玻璃灯壳曝光，热水显影后在LED灯壳表面得到荧光粉感 光胶涂层。将带有荧光粉感光胶涂层的LED灯壳放入加热设备中，300 500°C加热一段时 间直到烧掉涂层中的感光胶有机成份，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例7 取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重铬酸铵(ADC)、荧光粉、纳米二氧化钛粉和去离子水 混合均勻，形成稳定的包含荧光粉的颗粒的PVA分散体。采用灌涂法将荧光粉感光胶分散 体涂敷在LED玻璃灯球壳表面。采用UV紫外灯对LED玻璃灯壳曝光，热水显影后在LED灯 壳表面得到荧光粉感光胶涂层。将具有荧光粉感光胶涂层的LED灯壳放入等离子去胶设备 中，采用氧等离子轰击的办法去除掉感光胶中的有机成份，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例8取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重氮树脂(Diazo)、荧光粉和去离子水混合均勻，形成 稳定的荧光粉PVA分散体。采用灌涂法将荧光粉感光胶分散体涂敷在LED玻璃灯壳表面。 采用UV紫外灯对LED玻璃灯壳曝光，热水显影后在灯壳表面得到荧光粉感光胶涂层。将具 有荧光粉感光胶涂层的LED灯壳放入等离子去胶设备中，采用氧等离子轰击的办法去除掉 感光胶中的有机成份，得到去除感光胶的荧光粉层。实施例9取聚乙烯醇(PVA)、感光剂重氮树脂(Diazo)、荧光粉、低熔点玻璃粉和去离子水 混合均勻，形成稳定的包含荧光粉颗粒的PVA分散体。采用灌涂法将荧光粉感光胶分散体 涂敷在LED玻璃灯壳表面。采用UV紫外灯对LED玻璃灯壳曝光，热水显影后在灯泡壳表面 得到荧光粉感光胶涂层。将LED玻璃灯壳放入加热炉中，在低熔点玻璃粉烧结温度以上的 加热几分钟后，待低熔点玻璃粉熔化且荧光粉涂层中其他有机物质去除后取出，冷却再凝 固的低熔点玻璃粉将荧光粉粘接在灯壳的表面。
权利要求
两种LED灯荧光粉层的制备方法，方法一其特征在于，包括以下步骤(1)配制荧光粉与粘结剂胶水的分散体将包含荧光粉的颗粒与粘结剂、去离子水混合、均匀分散，形成荧光粉粘结剂的水溶液分散体-荧光粉粉浆。(2)涂敷将步骤(1)得到的分散体-荧光粉粉浆涂敷在非LED芯片表面的出光面上，形成荧光粉分散体的涂层；(3)去胶去除荧光粉分散体涂层中的粘结剂胶水等有机成份，得到具有一定厚度的荧光粉层。
2.方法二其特征在于，包括以下步骤(1)配制荧光粉与感光胶体的分散体将包含荧光粉的颗粒与感光胶体混合、均勻分 散，形成荧光粉感光胶分散体_荧光粉粉浆；(2)涂敷将步骤(1)得到的荧光粉粉浆涂敷在非LED芯片表面的出光面上，形成荧光 粉分散体的涂层；(3)曝光、显影得到所需厚度的荧光粉感光胶分散体涂层；(4)去除感光胶去除荧光粉涂层中的感光胶成份，得到具有确定厚度的荧光粉层。
3.根据权利要求1所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于在步骤(1)中，所用的粘结剂胶水包括聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸铵、羧甲基纤维素铵、聚丙烯酸 铵、聚氧化乙烯(PE0)、水溶性丙烯酸树脂和环氧乙烷开环聚合物(AR-II型胶)中的一种或 者几种组合，配制的粘结剂胶水还可以含有钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物以及羧 酸聚合物的铵盐(A40)的一种或几种组合。
4.根据权利要求1、2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于所用的荧光粉 可以是黄色的荧光粉(黄色荧光粉+蓝色LED芯片)；也可以是三基色的荧光粉(三基色 荧光粉+紫外LED芯片)，所指的包含荧光粉的颗粒中还可以含氧化钛、氧化铝、氧化钇、氧 化硅、氮化镓、氮化硅、碳化硅中的一种或几种。
5.根据权利要求1、2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于，荧光粉粉浆的涂 敷方法可以是灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电涂、电泳沉积、浸渍法的一种或其中的几 种组合。
6.根据权利要求1、2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于，包含荧光粉的 颗粒中包括有低熔点的玻璃粉时，权利要求1步骤(3)采用加热涂层到一定温度并保持足 够的时间，以达到熔化低熔点玻璃粉和去除粘结剂胶水中有机成份的效果，权利要求2步 骤(4)采用加热涂层到一定温度并保持足够的时间，以达到熔化低熔点玻璃粉和去除感光 胶有机成份的效果。
7.根据权利要求2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中所指 的感光胶体包含聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧乙基肉桂酸酯和聚乙 烯吡咯烷酮，感光剂是重铬酸盐、高锰酸盐和重氮化合物中的一种或者它们的组合。
8.根据权利要求2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中曝 光、显影过程中，可以采用蓝光或者紫外LED芯片自身发光的自曝光方式，或者采用UV光的 外曝光方式。
9.根据权利要求1、2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于，在步骤(4)去除 荧光粉涂层中的感光胶成份过程中，可以采用加热氧化去胶、等离子轰击去胶、氧等离子去胶、激光去胶方法中的一种或者几种组合。
10.根据权利要求1、2所述的LED灯荧光粉层的制备方法，其特征在于，所述的荧光粉 涂层可以是在LED芯片出光方向的内表面也可以是LED芯片出光方向的外表面。
全文摘要
一种LED灯荧光粉层的制备方法，本发明涉及光电技术领域，具体涉及是在LED芯片出光方向以及侧面出光方向制备荧光粉层，实现荧光粉转换型的白光LED器件技术。方法一是(1)配制荧光粉与粘结剂胶水的分散体-荧光粉粉浆；(2)涂敷将荧光粉粉浆涂敷在玻璃灯壳表面，形成荧光粉分散体的涂层；(3)去胶去除分散体中的粘结剂胶水等有机成份，得到具有一定厚度的荧光粉层。方法二是(1)配制荧光粉与感光胶体的分散体-荧光粉粉浆；(2)涂敷将荧光粉粉浆涂敷在玻璃灯壳表面，形成荧光粉分散体的涂层；(3)曝光、显影得到所需厚度的荧光粉感光胶分散体涂层；(4)去除感光胶去除荧光粉涂层中的感光胶成份，得到具有确定厚度的荧光粉层。
文档编号H01L33/50GK101867007SQ20101016849
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者丁坤, 万远涛, 宋继荣, 胡玥, 谢立坤, 饶海波, 高寒松 申请人:电子科技大学