专利名称：一种光转换模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有光色转换功能的模块，属于LED照明技术领域。
背景技术：
目前随着能源的逐渐枯竭，环境的逐步恶化，全球都在提倡绿色经济、绿色生活， 提倡低碳环保。在这种大背景的推动下，LED照明技术由于其节能、环保、高光效、寿命长等特点得到了大力的发展。现在的LED灯具大多都是采用蓝光芯片激发荧光粉，受到激发的荧光粉再发射出绿、黄、橙、红等色光，在与未被荧光粉吸收的蓝光混合成白光。在此原理下，蓝色光是由半导体芯片直接发射出来的，属于点光源，发光点数量由芯片的数量决定，光线的方向性很强，指向PCB板一侧，而由荧光粉发射出的其他色光则是由无数个荧光粉颗粒发射出来的， 光线指向四面八方，属于面光源，没有确定的方向。由此导致透射蓝光与其他色光发射方向没有完全重合，从而导致LED灯具的光色均勻度较差；同时由于蓝光芯片是点光源，较为刺眼，容易产生眩光，对人的眼睛造成伤害。此外，一些封装工艺得到的光转换膜层厚度不均勻，也会导致荧光粉分布不均勻， 使得蓝光被吸收的程度不同，同样会使得得到的白光光色均勻度较差。对于光色均勻度的问题，目前采用的办法基本概括为以下几种1.对封装工艺做改进，将直接点胶的方法改成了预先制作荧光粉片层或膜层或模块等方式，如CN201096279，CN201062757，此类方法可以解决点胶中荧光粉浓度分布不均勻导致的发射的荧光色度不均的问题以及不同灯具的色温差异，但是蓝光的出射方向没有改变，蓝光的分布仍会有不均勻的现象。2.在荧光粉层外增加扩散膜或磨砂罩，此类方法应用很多，可以实现对光的分布均勻度整体提高，但是此类方法往往会导致出光效率的下降，如果要达到理想的光色均勻度，通常会使出光效率损失10%以上。3.在封装胶中添加无机扩散剂，此类方法也可实现对光的分布均勻度整体提高， 但同样会使出光效率损失5%以上，且此类扩散剂的成本很高，而且会使硅胶的粘度明显上升，影响硅胶的流动性，使得注胶变得更加困难。4.有的在荧光粉层外增加透镜结构，CN201096279、CN201363572此类方法通常可以有效改变出光角度，但不能很好的解决光色均勻度的问题，仍然会出现眩光、光圈现象。 且透镜形状的设计比较复杂。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明采用有机硅橡胶作为成型材料，添加LED荧光粉、有机光扩散剂混合均勻后通过浇铸的形式经加热固化制成模块。根据使用的情况可将模具设计成各种形状，制成各种形状的模块。如半球形、蜡烛火焰型等，并且可有不同的厚度。成型后的模块柔韧有弹性，可直接套装在封装了 LED芯片的线路板的基座上，并用胶黏剂永久固定。蓝光LED芯片发射出440 475nm范围内的蓝光，对模块内的LED荧光粉进行激发， LED荧光粉吸收蓝光发射出至少一个以上峰值波长在525 650nm范围内的发射光谱，所有的光经有机光扩散剂的反射、折射、散射等过程，最终复合成均勻度高的白色光或其它色彩的光。本发明的技术方案所涉及的模块，由有机硅橡胶、LED荧光粉、有机光扩散剂共同组成，各组成成分组分和质量百分比组成如下有机硅橡胶30.0-95.9%LED 荧光粉4.0-65.0%有机光扩散剂0.1-5.0%其中所述有机硅橡胶为双组份加成型加温硫化液体硅橡胶；所述LED荧光粉为铝酸盐荧光材料、硅酸盐荧光材料、氮化物/氮氧化物荧光材料、硫化物/硫氧化物荧光材料、复合氧化物荧光材料、钼酸盐荧光材料或硼酸盐荧光材料中的一种或两种；LED荧光粉被发射光谱谱峰波长在440 475nm范围内的蓝光LED激发， 发射出至少一个峰值波长在525 650nm范围内的发射光谱；LED荧光粉所发的光与蓝光 LED所发的光复合成白色或其它颜色的光；所述有机光扩散剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或有机硅。所述光转换模块的厚度为1. 0-3. 0mm。LED荧光粉粒径优选3-15微米，制备出的产品中LED荧光粉分散均勻，发光效果好。LED荧光粉可以被紫外或蓝光LED激发发光，并且与剩余紫外或蓝光复合成白光或其它颜色的光。所述的各种LED荧光粉其体色及发光颜色具有不同的特征，在制造模块时可依据各自不同的情况加以选用，可以选择硅酸盐、铝酸盐荧光材料作为橙色、黄色发光荧光材料，简称橙色、黄色荧光材料，选择硅氮化物、硫氧化物荧光材料作为红色荧光材料，可将黄色荧光材料、橙色荧光材料和红色荧光材料复合使用，复合使用可调整色坐标、色温和显色指数，达到适用于多种用途的目的，采用黄色荧光材料与红色荧光材料复合使用，提高显色指数，得到高显色指数的白光，使其适用于需要高显色指数的发光器件中。采用的有机硅橡胶为透明性好、柔软、弹性好的双组份加成型加温硫化液体硅橡胶。如双组分有机硅材料 SR-5000A/B、TCS-1310T/A/B、SN130P/A/B、ZS-0020A/B、170/A/ B。这种树脂具有热氧化稳定性好、优异的电绝缘性能、卓越的耐潮、防水、防锈、耐寒、耐臭氧和耐候性能。该树脂在长时间高温状态下工作也不会黄变。采用的有机光扩散剂是一种高分子材料制成的粉末，粒径分布范围在1-20 μ m, 优选3-15 μ m,粉末颗粒内部为高度透明结构，耐高温200°C以上不黄变不分解，具有较高的折射率，可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、有机硅等材料。光扩散剂按照预定添加量添加在有机硅橡胶里面，通过各种分散设备使之与其内的荧光粉颗粒充分混合均勻，添加入的扩散剂填充在荧光粉颗粒的间隙内，能够对蓝光及荧光粉发出的光进行反射、折射、散射，进而使所有的光线改变发射方向，均指向四面八方，而没有特别的方向，进而使之达到均勻混合，并使LED芯片由点光源变成了面光源，光线更加柔和，消除刺眼的眩光，大幅增加出光角度。所述有机光扩散剂添加量可根据光转换介质的厚度以及要求的光色均勻度不同进行灵活调整。分散设备可以是高速分散机，或者离心分散机、球磨机、注胶机等各种具备研磨分散功能的设备。由于有机扩散粉比表面积较大，常规搅拌等方法难以将其完全分散，必须使用以上几种方法才能将其完全分散，充分发挥其光扩散功能。有机硅树脂、LED荧光粉、有机光扩散剂混合均勻后通过浇铸的形式经加热固化成型。可以根据灯具的需要浇铸成各种形状，如半球形、火焰型等。本发明采用的浇铸是分散体经加热聚合而固化成型，即有机硅橡胶、LED荧光粉和有机光扩散剂混合均勻后注入模具内，经加热聚合而固化成型，变成与模具内腔形状相同的制品。本发明的有益效果在于1.在光转换模块内加入有机扩散剂，可对未被荧光粉颗粒吸收的蓝光进行反射、 折射、散射等作用，以改变蓝光的发射方向，使蓝光与其他色光的发射方向完全重合，并使之均勻混合，进而提高光色均勻度，消除眩光，大幅增加光源出光角度。2.由于有机扩散剂使蓝光不再具有特定方向，不能直接透过模块，点光源变成了面光源，且均勻分散，消除了眩光，光线变得更加柔和，避免伤害眼睛。3.由于所使用的有机扩散剂的颗粒内部为透明结构，不会对光线形成吸收，只会对光线形成反射、折射及散射作用，从而保证出光效率不会下降。4.有机扩散剂和无机扩散剂相比，其直径很小，且相同质量的扩散剂其颗粒数量多，因而可以充分分布在荧光粉颗粒的缝隙当中，使勻光效率很高，只需要很小的使用量就可达到很高的勻光效果，且成本较低。5.使用的有机扩散剂没有触变性，添加之后不会提高封装胶的粘度，不会增加浇注的难度，与各种光转换介质相容性很好。
图1半球形光转换模块制成的灯具结构图；图2烛光型光转换模块制成的灯具结构图；其中1-支架2-PCB 板3-LED蓝光芯片4-导光胶5-光转换模块6-灯罩
具体实施例方式实施例1 有机硅橡胶IOg(93. 4%)有机光扩散剂0.2g(L9%)铝酸盐黄色荧光材料0. 5g(4.7% )其中的有机硅橡胶为双组份加成型加温硫化液体硅橡胶。
将配方中的液体原料加入配料容器中，搅拌均勻，在搅拌状态下加入荧光材料，搅拌均勻并进行真空脱泡处理。将液态的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中进行固化，时间20min，固化后将成型的光转换模块从模具中取出即可，制备的模块厚度为 1. Omm0制备出的模块套装在封装了 LED芯片的线路板的基座上，并用胶黏剂永久固定。荧光材料被蓝光LED所发出的光激发发光，并且与未被吸收的蓝光复合成白光，色温 6500K，发光角度180度。实施例2
有机硅橡胶IOg (89. 5%)
有机光扩散剂0.2g(1.8%)
复合氧化物黄色荧光材料0. 64g (5. 7%)
硅酸盐橙色荧光材料0. 34g (3. 0%)其中的有机硅橡胶为双组份加成型加温硫化液体硅橡胶。将配方中的液体原料加入配料容器中，搅拌均勻，在搅拌状态下加入荧光材料，搅拌均勻并进行真空脱泡处理。将液态的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中进行固化，时间20min，固化后将成型的模块从模具中取出即可，制备的模块厚度为1. 2mm。制备出的模块套装在封装了 LED芯片的线路板的基座上，并用胶黏剂永久固定。荧光粉被蓝光LED所发出的光激发发光，并且与未被吸收的蓝光复合成暖白光，色温 2700K，出光角度175度。实施例3 实施例2与实施例3基本相同，不同之处在于实施例3制备出的光转换模块为蜡烛型，采用其制得的灯具出光角度230度。实施例4 有机硅橡胶10g(93.0%)有机光扩散剂0. lg(0.9%)铝酸盐黄色荧光材料 0.65g(6.1%)其中的有机硅橡胶为双组份加成型加温硫化液体硅橡胶。将配方中的液体原料加入配料容器中，搅拌均勻，在搅拌状态下加入荧光材料，搅拌均勻并进行真空脱泡处理。将液态的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中进行固化，时间20min，固化后将成型的模块从模具中取出即可，制备的模块厚度为1. 5mm 制备出的模块套装在封装了 LED芯片的线路板的基座上，并用胶黏剂永久固定。荧光粉被蓝光LED所发出的光激发发光，并且与未被吸收的蓝光复合成白光，色温6500K，出光角度 180 度。实施例5:有机硅橡胶有机光扩散剂铝酸盐黄色荧光材料硅酸盐橙色荧光材料
IOg (89. 3%) 0. Ig (0. 9%) 0. 7g(6. 2%) 0.4g(3.6%)其中的有机硅橡胶为双组份加成型加温硫化液体硅橡胶。将配方中的液体原料加入配料容器中，搅拌均勻，在搅拌状态下加入荧光材料，搅拌均勻并进行真空脱泡处理。将液态的原料混合物加入到半球形模具中，放入145°C烘箱中进行固化，时间20min，固化后将成型的模块从模具中取出即可，制备的模块厚度为3. Omm 制备出的模块套装在封装了 LED芯片的线路板的基座上，并用胶黏剂永久固定。荧光粉被蓝光LED所发出的光激发发光，并且与未被吸收的蓝光复合成暖白光，色温2700K，出光角度180度
权利要求
1.一种光转换模块，其组成成分的质量百分比为 有机硅橡胶30. 0 % 95. 9 % LED荧光粉 4.0% 65. 0% 有机光扩散剂 0.1% 5.0%其中所述有机硅橡胶为双组份加成型加温硫化液体硅橡胶； 所述LED荧光粉为铝酸盐荧光材料、硅酸盐荧光材料、氮化物/氮氧化物荧光材料、硫化物/硫氧化物荧光材料、复合氧化物荧光材料、钼酸盐荧光材料或硼酸盐荧光材料中的一种或两种；LED荧光粉被发射光谱谱峰波长在440 475nm范围内的蓝光LED激发，发射出至少一个峰值波长为525 650nm的发射光谱；LED荧光粉所发的光与蓝光LED所发的光复合成白色或其它颜色的光；所述有机光扩散剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或有机硅，粒径范围为1-20 μ m。
2.根据权利要求1所述的光转换模块，其特征在于有机光扩散剂粒径范围为3-15μ m。
3.根据权利要求1所述的光转换模块，其特征在于所述的LED荧光粉粒径范围为 3-15 μ m0
4.根据权利要求1所述的光转换模块，其特征在于所述光转换模块的厚度为 1. 0-3. Omm0
全文摘要
本发明涉及一种具有光转换功能的模块，该光转换模块，由有机硅橡胶作载体，添加LED荧光粉和有机光扩散剂组成，柔软有弹性；其制法是将有机硅胶水与LED荧光粉和有机光扩散剂混合均匀，注入模具中加热固化成型；将其应用于在蓝光LED光源上，其中的LED荧光粉可以被蓝光LED光源所发出的蓝光激发发光，并且与未被吸收的蓝光经由有机光扩散剂的反射、折射及散射作用，复合成白光或其他颜色的光，所得复合光的光色及强度分布均匀，柔和，无眩光，并可实现大角度出光，可应用于LED照明及装饰性灯具中。
文档编号H01L33/50GK102368496SQ201110276719
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者吴粤宁, 张宏伟, 杨恩茂, 桑石云, 肖志国 申请人:大连路明发光科技股份有限公司