一種近自然光譜的led倒裝照明器件的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種近自然光譜的LED倒裝照明器件。該器件包括LED倒裝芯片，其中，在所述倒裝芯片上依次設有熒光粉層和透明熒光陶瓷層，且所述熒光粉層包圍所述LED倒裝芯片，所述透明熒光陶瓷層覆蓋于所述熒光粉層的上表面。該器件光譜連續性好、顯色性高、光效高，很好地滿足了照明LED的需求。
【專利說明】
一種近自然光譜的LED倒裝照明器件
技術領域
[0001 ]本發明屬于LED照明領域，涉及一種近自然光譜的LED倒裝照明器件。【背景技術】
[0002]LED是一種固態的半導體部件，它可以直接把電能轉化為照明光，LED光源被稱為綠色光源，具有節能、環保、耐用、體積小等特點，正逐漸取代常規照明光源大有成為主流照明的發展趨勢。隨著LED產業的擴大，照明領域應用廣泛，LED光源光譜對人眼的影響開始受到關注，眾所周知自然光光譜是最理想的光源，給人以舒適的感覺且被大眾所普遍接受，而與自然光光譜擬合度較高的LED光源光譜還沒有問世。現有技術，如:藍光芯片+換色熒光粉;藍光芯片+紅色芯片+黃色熒光粉混合來得到白光，有著光譜不連續.顯色性低.光效差.工藝復雜不便工業化等諸多缺點，從而影響了LED自然光光譜光源的發展。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種近自然光譜的LED倒裝照明器件。
[0004]本發明提供的近自然光譜的LED倒裝照明器件，其結構示意圖如圖1所示，該器件包括LED倒裝芯片7,其中，在所述倒裝芯片7上依次設有熒光粉層8和透明熒光陶瓷層9,且所述熒光粉層8包圍所述LED倒裝芯片7,所述透明熒光陶瓷層9覆蓋于所述熒光粉層8的上表面。
[0005]上述器件中，所述熒光粉層的熒光粉為(YhCexMAlhCryhOu;
[0006]所述(Yi—xCex)3(Ali—yCry)5〇i2中，〇<x<l 或x = 0.02，(Xy<]^y = 0.008;[〇〇〇7]所述熒光粉層的熒光粉的發射峰值為680-750nm或710nm。
[0008]該熒光粉可按照如下方法制得:按照化學式(Yi—xCeAUli—yCry)5012中摩爾比將原料對應的氧化物粉末進行稱量配比，球磨后混合均勻，干燥后粗磨，升溫至煅燒溫度后進行煅燒，煅燒完畢后降溫至室溫而得；
[0009]上述方法中，球磨的時間為8-20h;
[0010]升溫和降溫步驟中，升溫速率和降溫速率均為3-10°C/min或5°C/min;[〇〇11]煅燒步驟中，煅燒的溫度為1400-1650°C ;煅燒的時間為3-6h或4h。
[0012]所述熒光粉層中還含有粘接劑，具體可為硅樹脂型粘接劑；
[0013]所述熒光粉層的熒光粉占所述熒光粉和粘接劑總質量的8-9.5%。[〇〇14]所述熒光粉層的厚度為0.05-0.12mm，具體可為0.0.9mm;
[0015]構成所述透明熒光陶瓷層的材料為Y3A15012: Ce3+;具體的，構成所述透明熒光陶瓷層的材料為Ce3+的摻雜濃度為0.4%的Y3A15012: Ce3+;所述摻雜濃度是指Ce3+在Y3A15012中的摩爾百分濃度。
[0016]該透明熒光陶瓷層可由陶瓷原料粉體和燒結助劑混合進行燒結而得;其中，所述陶瓷原料粉體具體選自六12〇3、￥2〇3、]\^412〇4、]\%41(^^113112抑2和31(:中的至少一種;所述燒結助劑具體可選自〇&0、]\%0、11〇2、31〇2、]?11〇和高嶺土中的至少一種。
[0017]所述透明熒光陶瓷片具體可為按照如下方法制得:將所述陶瓷原料粉體、燒結助劑按比例混合后加入球磨罐中，同時加入球磨介質、球磨球進行球磨，將所得混合物烘干， 研磨過篩后進行干壓、冷等靜壓成型得到胚體;再將所得胚體依次進行真空燒結和等熱靜壓燒結，退火而得；
[0018]其中，所述球磨步驟中，球磨轉速為235r/min，球磨時間為10_24h;[〇〇19]所述烘干步驟中，溫度為50-120°C，時間為12h-48h;[〇〇2〇]所述過篩步驟中，篩孔的目數為200-300目；[0021 ]所述干壓步驟中，稱量一定質量過篩后粉體在4Mpa-10Mpa下保壓3-10min;[〇〇22]所述冷等靜壓成型步驟中，干壓后放入冷等靜壓機200Mpa-300Mpa保壓l-10min;[〇〇23]所述真空燒結步驟中，燒結溫度為1500-1800°C，保溫時間為5-30小時，真空度為10-LlO-4Pa;[〇〇24]所述等熱靜壓燒結步驟中，燒結溫度為1600-1800°C，保溫時間為1-5小時，壓力為 120-180MPa；[〇〇25]所述退火步驟具體為在800-1500°C保溫5-40小時，然后隨爐冷卻。[〇〇26]所述透明熒光陶瓷層的發射峰值為530-580nm，具體可為552nm。
[0027]所述透明焚光陶瓷層的厚度為0.15-0.3mm，具體可為0.2mm。
[0028]具體的，所述近自然光譜的LED倒裝照明器件由基板1和位于所述基板1上的電路 2、正負電極3和4、圍壩5及若干個芯片單元6組成；[〇〇29]所述圍壩5包圍所有芯片單元6;[〇〇3〇]所述正負電極3和4分別位于所述基板1上不被所述圍壩5包圍的區域；
[0031]每個芯片單元6通過錫膏與所述電路2相連；
[0032]每個芯片單元6由下至上依次由LED倒裝芯片7、熒光粉層8和透明熒光陶瓷層9組成，且所述熒光粉層8包圍所述LED倒裝芯片，所述透明熒光陶瓷層9覆蓋于所述熒光粉層8 的上表面；
[0033]所述LED倒裝芯片7底端設有芯片電極10,所述芯片電極10與所述電路2相連。[〇〇34]所述基板1具體可為氮化鋁基板、鋁基板、銅基板或氧化鋁基板；
[0035]所述LED倒裝芯片7的發射波長為445nm-465nm，具體可為450-452.5nm;[〇〇36]構成所述正負電極的材料為銀或金。[〇〇37]所述近自然光譜的LED倒裝照明器件的色溫為2700-6000K，具體可為4200K。
[0038]本發明提供的制備上述近自然光譜的LED倒裝照明器件的方法，包括如下步驟: [〇〇39]1)在所述基板1上印刷電路2;
[0040]2)利用錫膏將所述LED倒裝芯片7上的芯片電極10連接在所述電路2后，再固定；[0041 ]3)在所述LED倒裝芯片7上印刷熒光粉層8并使所述熒光粉層8包圍所述LED倒裝芯片7后，將透明熒光陶瓷層9固定在所述熒光粉層8的上表面，固化后，得到一個芯片單元6;
[0042]4)重復所述步驟2)和3)若干次，得到若干個芯片單元；
[0043]5)在所有芯片單元6的外圍畫上圍壩膠進行烘烤，使所得圍壩5包圍所有芯片單元 6，得到所述近自然光譜的LED倒裝照明器件。
[0044]上述方法的所述步驟2)連接步驟中，連接的方法為固晶法;所述固定步驟中，固定的方法為回流焊法。
[0045]所述步驟3)固定步驟中，固定的方法為固晶法。
[0046]本發明針對照明用LED對近自然光譜的要求，提供了一種近光譜的LED倒裝照明器件，其光譜連續性好、顯色性高、光效高，很好地滿足了照明LED的需求，有利于推動LED照明的快速發展。【附圖說明】
[0047]圖1為本發明結構示意圖，其中；a為近自然光譜的LED倒裝照明器件的俯視圖，b為芯片單元的側視圖；1為氮化鋁基板、2為電路、3和4為正負電極、5為圍壩、6為芯片單元、7為 LED倒裝芯片、8為熒光粉層、9為透明熒光陶瓷層、10為芯片電極；[〇〇48]圖2是常規光源和本發明實施例1所得光源器件在4200K色溫的發射光譜曲線圖。【具體實施方式】
[0049]下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑獲得。 如無特殊說明，實施例中的“％”均表示質量百分比。下述實施例中所用硅樹脂型粘接劑購自日本信越化學工業株式會社，產品編號為KER3000-M2。
[0050]下述實施例中所用熒光粉可按照如下方法制得:按照化學式(Y^CexhUlHCry) 5〇12中摩爾比將原料粉末進行稱量配比，球磨8h后混合均勻，干燥后粗磨，以5°C/min的速率由室溫升溫至煅燒溫度1400°C后進行煅燒4h，煅燒完畢后以5°C/min的速率降溫至室溫而得；[〇〇51]所用透明熒光陶瓷層Y3Al5〇12:Ce3+可按照如下方法制得:將按照化學式Y3Al5〇12: Ce3+中各元素摩爾比，將對應的氧化物陶瓷原料粉體按比例混合后加入球磨罐中，同時加入燒結助劑CaO、球磨介質和球磨球進行以轉速235r/min球磨10h，將所得混合物120°C烘干 12h，研磨過200目篩后進行在4Mpa下保壓lOmin后放入冷等靜壓機300Mpa保壓5min進行冷等靜壓成型得到胚體;再將所得胚體依次于1500°C真空燒結5小時(真空度為H^Pa)、于 1600°C等熱靜壓燒結5小時(壓強為120MPa)后在800°C退火40小時隨爐冷卻而得。[〇〇52] 實施例1、
[0053]本發明提供的近自然光譜的LED倒裝照明器件，其結構示意圖如圖1所示；[〇〇54]由氮化鋁基板1和位于氮化鋁基板上的電路2、正負電極3和4、圍壩5及若干個芯片單元6組成；[〇〇55]圍壩5包圍所有芯片單元6;[〇〇56]正負電極3和4分別位于基板1上不被所述圍壩包圍的區域；
[0057] 每個芯片單元6通過錫膏與電路相連；[〇〇58] 每個芯片單元由下至上依次由LED倒裝芯片7、熒光粉層8和透明熒光陶瓷層9組成，且熒光粉層包圍LED倒裝芯片，透明熒光陶瓷層9覆蓋于熒光粉層8的上表面；
[0059]LED倒裝芯片底端設有芯片電極10,芯片電極通過錫膏與電路相連。
[0060]其中，焚光粉層8由發射峰值為710nm的熒光粉(YpxCexhUh—yCry)5〇12(x為0.02，y 為0.008)和硅樹脂型粘接劑組成，熒光粉在其中的質量百分濃度為8 % ;該層的厚度為 0.09mm;[0061 ]構成透明熒光陶瓷層9的材料為發射峰值在552nm的黃色材料，也即Ce3+的摻雜濃度為0.4%的Y3Al5〇12: Ce3+;該層的厚度為0.2mm;[〇〇62]構成正負電極的材料為金；[〇〇63]LED倒裝芯片7為藍光芯片，發光波長為450-452.5nm。
[0064]該近自然光譜的LED倒裝照明器件可按照如下方法制得:[〇〇65]1)在基板1上印刷電路2;
[0066]2)利用錫膏將LED倒裝芯片7上的芯片電極10利用固晶法連接在電路2后，再利用回流焊法固定；[〇〇67]3)在LED倒裝芯片7上印刷熒光粉層8并使熒光粉層8包圍LED倒裝芯片7后，將透明熒光陶瓷層9利用固晶法固定在熒光粉層8的上表面，固化后，得到一個芯片單元6;
[0068]4)重復步驟2)和3)若干次，得到若干個芯片單元；
[0069]5)在所有芯片單元6的外圍畫上圍壩膠進行烘烤，使所得圍壩5包圍所有芯片單元 6，得到本發明提供的近自然光譜的LED倒裝照明器件。
[0070]圖2為常規光源和該實施例所得光源器件在4200K色溫的對比發射光譜圖。由圖可知，本發明所得光源紅色光譜得到補償，光譜連續性好、顯色性高、更接近自然光譜，很好地滿足了照明LED的健康照明需求，有利于推動LED高品質照明的快速發展。
【主權項】
1.一種近自然光譜的LED倒裝照明器件，包括LED倒裝芯片，其特征在于:在所述倒裝芯片上依次設有熒光粉層和透明熒光陶瓷層，且所述熒光粉層包圍所述 LED倒裝芯片，所述透明熒光陶瓷層覆蓋于所述熒光粉層的上表面。2.根據權利要求1所述的器件，其特征在于:所述熒光粉層的熒光粉為yCry)5〇12 ;所述(Yi—xCex)3(Ali—yCry)5〇i2中，(Xx<l或x = 0.02，(Xy<l或y = 0.008;所述熒光粉層的熒光粉的發射峰值為680-750nm或710nm。3.根據權利要求1或2所述的器件，其特征在于:所述熒光粉層中還含有粘接劑或硅樹 脂型粘接劑；所述熒光粉層的熒光粉占所述熒光粉和粘接劑總質量的8-9.5%。4.根據權利要求1-3中任一所述的器件，其特征在于:構成所述透明熒光陶瓷層的材料 為 Y3Al5〇12:Ce3+;或者，構成所述透明熒光陶瓷層的材料為Ce3+的摻雜濃度為0.4%的Y3Al5〇12: Ce3+;所述透明熒光陶瓷層的發射峰值為530-580nm或552nm。5.根據權利要求1-4中任一所述的器件，其特征在于:所述熒光粉層的厚度為0.05-0?12mm或0?0?9mm;所述透明焚光陶瓷層的厚度為0.15-0.3mm或0.2mm。6.根據權利要求1-5中任一所述的器件，其特征在于:所述近自然光譜的LED倒裝照明 器件由基板和位于所述基板上的電路、正負電極、圍壩及若干個芯片單元組成；所述圍壩包圍所有芯片單元；所述正負電極分別位于所述基板上不被所述圍壩包圍的區域；每個芯片單元與所述電路相連；每個芯片單元由下至上依次由LED倒裝芯片、熒光粉層和透明熒光陶瓷層組成，且所述 熒光粉層包圍所述LED倒裝芯片，所述透明熒光陶瓷層覆蓋于所述熒光粉層的上表面；所述LED倒裝芯片底端設有芯片電極，所述芯片電極與所述電路相連。7.根據權利要求6所述的器件，其特征在于:所述基板為氮化鋁基板、鋁基板、銅基板或 氧化錯基板；所述LED倒裝芯片的發射波長為445nm-465nm或450-452 ? 5nm;構成所述正負電極的材料為金或銀。8.根據權利要求1-7中任一所述的器件，其特征在于:所述近自然光譜的LED倒裝照明 器件的色溫為2700-6000K或4200K。9.一種制備權利要求1-8中任一所述近自然光譜的LED倒裝照明器件的方法，包括如下步驟:1)在所述基板上印刷電路；2)將所述LED倒裝芯片上的芯片電極連接在所述電路后，再固定；3)在所述LED倒裝芯片上印刷熒光粉層并使所述熒光粉層包圍所述LED倒裝芯片后，將 透明熒光陶瓷層固定在所述熒光粉層的上表面，固化后，得到一個芯片單元；4)重復所述步驟2)和3)若干次，得到若干個芯片單元；5)在所有芯片單元的外圍畫上圍壩膠進行烘烤，使所得圍壩包圍所有芯片單元，得到所述近自然光譜的LED倒裝照明器件。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于:所述步驟2)連接步驟中，連接的方法為固 晶法；所述固定步驟中，固定的方法為回流焊法；所述步驟3)固定步驟中，固定的方法為固晶法。
【文檔編號】H01L33/50GK105957946SQ201610552049
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】曹永革, 申小飛, 麻朝陽, 馬冉
【申請人】中國人民大學