一种近自然光谱的led倒装照明器件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种近自然光谱的LED倒装照明器件。该器件包括LED倒装芯片，其中，在所述倒装芯片上依次设有荧光粉层和透明荧光陶瓷层，且所述荧光粉层包围所述LED倒装芯片，所述透明荧光陶瓷层覆盖于所述荧光粉层的上表面。该器件光谱连续性好、显色性高、光效高，很好地满足了照明LED的需求。
【专利说明】
一种近自然光谱的LED倒装照明器件
技术领域
[0001 ]本发明属于LED照明领域，涉及一种近自然光谱的LED倒装照明器件。【背景技术】
[0002]LED是一种固态的半导体部件，它可以直接把电能转化为照明光，LED光源被称为绿色光源，具有节能、环保、耐用、体积小等特点，正逐渐取代常规照明光源大有成为主流照明的发展趋势。随着LED产业的扩大，照明领域应用广泛，LED光源光谱对人眼的影响开始受到关注，众所周知自然光光谱是最理想的光源，给人以舒适的感觉且被大众所普遍接受，而与自然光光谱拟合度较高的LED光源光谱还没有问世。现有技术，如:蓝光芯片+换色荧光粉;蓝光芯片+红色芯片+黄色荧光粉混合来得到白光，有着光谱不连续.显色性低.光效差.工艺复杂不便工业化等诸多缺点，从而影响了LED自然光光谱光源的发展。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种近自然光谱的LED倒装照明器件。
[0004]本发明提供的近自然光谱的LED倒装照明器件，其结构示意图如图1所示，该器件包括LED倒装芯片7,其中，在所述倒装芯片7上依次设有荧光粉层8和透明荧光陶瓷层9,且所述荧光粉层8包围所述LED倒装芯片7,所述透明荧光陶瓷层9覆盖于所述荧光粉层8的上表面。
[0005]上述器件中，所述荧光粉层的荧光粉为(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]所述荧光粉层的荧光粉的发射峰值为680-750nm或710nm。
[0008]该荧光粉可按照如下方法制得:按照化学式(Yi—xCeAUli—yCry)5012中摩尔比将原料对应的氧化物粉末进行称量配比，球磨后混合均匀，干燥后粗磨，升温至煅烧温度后进行煅烧，煅烧完毕后降温至室温而得；
[0009]上述方法中，球磨的时间为8-20h;
[0010]升温和降温步骤中，升温速率和降温速率均为3-10°C/min或5°C/min;[〇〇11]煅烧步骤中，煅烧的温度为1400-1650°C ;煅烧的时间为3-6h或4h。
[0012]所述荧光粉层中还含有粘接剂，具体可为硅树脂型粘接剂；
[0013]所述荧光粉层的荧光粉占所述荧光粉和粘接剂总质量的8-9.5%。[〇〇14]所述荧光粉层的厚度为0.05-0.12mm，具体可为0.0.9mm;
[0015]构成所述透明荧光陶瓷层的材料为Y3A15012: Ce3+;具体的，构成所述透明荧光陶瓷层的材料为Ce3+的掺杂浓度为0.4%的Y3A15012: Ce3+;所述掺杂浓度是指Ce3+在Y3A15012中的摩尔百分浓度。
[0016]该透明荧光陶瓷层可由陶瓷原料粉体和烧结助剂混合进行烧结而得;其中，所述陶瓷原料粉体具体选自六12〇3、￥2〇3、]\^412〇4、]\%41(^^113112抑2和31(:中的至少一种;所述烧结助剂具体可选自〇&0、]\%0、11〇2、31〇2、]?11〇和高岭土中的至少一种。
[0017]所述透明荧光陶瓷片具体可为按照如下方法制得:将所述陶瓷原料粉体、烧结助剂按比例混合后加入球磨罐中，同时加入球磨介质、球磨球进行球磨，将所得混合物烘干， 研磨过筛后进行干压、冷等静压成型得到胚体;再将所得胚体依次进行真空烧结和等热静压烧结，退火而得；
[0018]其中，所述球磨步骤中，球磨转速为235r/min，球磨时间为10_24h;[〇〇19]所述烘干步骤中，温度为50-120°C，时间为12h-48h;[〇〇2〇]所述过筛步骤中，筛孔的目数为200-300目；[0021 ]所述干压步骤中，称量一定质量过筛后粉体在4Mpa-10Mpa下保压3-10min;[〇〇22]所述冷等静压成型步骤中，干压后放入冷等静压机200Mpa-300Mpa保压l-10min;[〇〇23]所述真空烧结步骤中，烧结温度为1500-1800°C，保温时间为5-30小时，真空度为10-LlO-4Pa;[〇〇24]所述等热静压烧结步骤中，烧结温度为1600-1800°C，保温时间为1-5小时，压力为 120-180MPa；[〇〇25]所述退火步骤具体为在800-1500°C保温5-40小时，然后随炉冷却。[〇〇26]所述透明荧光陶瓷层的发射峰值为530-580nm，具体可为552nm。
[0027]所述透明焚光陶瓷层的厚度为0.15-0.3mm，具体可为0.2mm。
[0028]具体的，所述近自然光谱的LED倒装照明器件由基板1和位于所述基板1上的电路 2、正负电极3和4、围坝5及若干个芯片单元6组成；[〇〇29]所述围坝5包围所有芯片单元6;[〇〇3〇]所述正负电极3和4分别位于所述基板1上不被所述围坝5包围的区域；
[0031]每个芯片单元6通过锡膏与所述电路2相连；
[0032]每个芯片单元6由下至上依次由LED倒装芯片7、荧光粉层8和透明荧光陶瓷层9组成，且所述荧光粉层8包围所述LED倒装芯片，所述透明荧光陶瓷层9覆盖于所述荧光粉层8 的上表面；
[0033]所述LED倒装芯片7底端设有芯片电极10,所述芯片电极10与所述电路2相连。[〇〇34]所述基板1具体可为氮化铝基板、铝基板、铜基板或氧化铝基板；
[0035]所述LED倒装芯片7的发射波长为445nm-465nm，具体可为450-452.5nm;[〇〇36]构成所述正负电极的材料为银或金。[〇〇37]所述近自然光谱的LED倒装照明器件的色温为2700-6000K，具体可为4200K。
[0038]本发明提供的制备上述近自然光谱的LED倒装照明器件的方法，包括如下步骤: [〇〇39]1)在所述基板1上印刷电路2;
[0040]2)利用锡膏将所述LED倒装芯片7上的芯片电极10连接在所述电路2后，再固定；[0041 ]3)在所述LED倒装芯片7上印刷荧光粉层8并使所述荧光粉层8包围所述LED倒装芯片7后，将透明荧光陶瓷层9固定在所述荧光粉层8的上表面，固化后，得到一个芯片单元6;
[0042]4)重复所述步骤2)和3)若干次，得到若干个芯片单元；
[0043]5)在所有芯片单元6的外围画上围坝胶进行烘烤，使所得围坝5包围所有芯片单元 6，得到所述近自然光谱的LED倒装照明器件。
[0044]上述方法的所述步骤2)连接步骤中，连接的方法为固晶法;所述固定步骤中，固定的方法为回流焊法。
[0045]所述步骤3)固定步骤中，固定的方法为固晶法。
[0046]本发明针对照明用LED对近自然光谱的要求，提供了一种近光谱的LED倒装照明器件，其光谱连续性好、显色性高、光效高，很好地满足了照明LED的需求，有利于推动LED照明的快速发展。【附图说明】
[0047]图1为本发明结构示意图，其中；a为近自然光谱的LED倒装照明器件的俯视图，b为芯片单元的侧视图；1为氮化铝基板、2为电路、3和4为正负电极、5为围坝、6为芯片单元、7为 LED倒装芯片、8为荧光粉层、9为透明荧光陶瓷层、10为芯片电极；[〇〇48]图2是常规光源和本发明实施例1所得光源器件在4200K色温的发射光谱曲线图。【具体实施方式】
[0049]下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。 如无特殊说明，实施例中的“％”均表示质量百分比。下述实施例中所用硅树脂型粘接剂购自日本信越化学工业株式会社，产品编号为KER3000-M2。
[0050]下述实施例中所用荧光粉可按照如下方法制得:按照化学式(Y^CexhUlHCry) 5〇12中摩尔比将原料粉末进行称量配比，球磨8h后混合均匀，干燥后粗磨，以5°C/min的速率由室温升温至煅烧温度1400°C后进行煅烧4h，煅烧完毕后以5°C/min的速率降温至室温而得；[〇〇51]所用透明荧光陶瓷层Y3Al5〇12:Ce3+可按照如下方法制得:将按照化学式Y3Al5〇12: Ce3+中各元素摩尔比，将对应的氧化物陶瓷原料粉体按比例混合后加入球磨罐中，同时加入烧结助剂CaO、球磨介质和球磨球进行以转速235r/min球磨10h，将所得混合物120°C烘干 12h，研磨过200目筛后进行在4Mpa下保压lOmin后放入冷等静压机300Mpa保压5min进行冷等静压成型得到胚体;再将所得胚体依次于1500°C真空烧结5小时(真空度为H^Pa)、于 1600°C等热静压烧结5小时(压强为120MPa)后在800°C退火40小时随炉冷却而得。[〇〇52] 实施例1、
[0053]本发明提供的近自然光谱的LED倒装照明器件，其结构示意图如图1所示；[〇〇54]由氮化铝基板1和位于氮化铝基板上的电路2、正负电极3和4、围坝5及若干个芯片单元6组成；[〇〇55]围坝5包围所有芯片单元6;[〇〇56]正负电极3和4分别位于基板1上不被所述围坝包围的区域；
[0057] 每个芯片单元6通过锡膏与电路相连；[〇〇58] 每个芯片单元由下至上依次由LED倒装芯片7、荧光粉层8和透明荧光陶瓷层9组成，且荧光粉层包围LED倒装芯片，透明荧光陶瓷层9覆盖于荧光粉层8的上表面；
[0059]LED倒装芯片底端设有芯片电极10,芯片电极通过锡膏与电路相连。
[0060]其中，焚光粉层8由发射峰值为710nm的荧光粉(YpxCexhUh—yCry)5〇12(x为0.02，y 为0.008)和硅树脂型粘接剂组成，荧光粉在其中的质量百分浓度为8 % ;该层的厚度为 0.09mm;[0061 ]构成透明荧光陶瓷层9的材料为发射峰值在552nm的黄色材料，也即Ce3+的掺杂浓度为0.4%的Y3Al5〇12: Ce3+;该层的厚度为0.2mm;[〇〇62]构成正负电极的材料为金；[〇〇63]LED倒装芯片7为蓝光芯片，发光波长为450-452.5nm。
[0064]该近自然光谱的LED倒装照明器件可按照如下方法制得:[〇〇65]1)在基板1上印刷电路2;
[0066]2)利用锡膏将LED倒装芯片7上的芯片电极10利用固晶法连接在电路2后，再利用回流焊法固定；[〇〇67]3)在LED倒装芯片7上印刷荧光粉层8并使荧光粉层8包围LED倒装芯片7后，将透明荧光陶瓷层9利用固晶法固定在荧光粉层8的上表面，固化后，得到一个芯片单元6;
[0068]4)重复步骤2)和3)若干次，得到若干个芯片单元；
[0069]5)在所有芯片单元6的外围画上围坝胶进行烘烤，使所得围坝5包围所有芯片单元 6，得到本发明提供的近自然光谱的LED倒装照明器件。
[0070]图2为常规光源和该实施例所得光源器件在4200K色温的对比发射光谱图。由图可知，本发明所得光源红色光谱得到补偿，光谱连续性好、显色性高、更接近自然光谱，很好地满足了照明LED的健康照明需求，有利于推动LED高品质照明的快速发展。
【主权项】
1.一种近自然光谱的LED倒装照明器件，包括LED倒装芯片，其特征在于:在所述倒装芯片上依次设有荧光粉层和透明荧光陶瓷层，且所述荧光粉层包围所述 LED倒装芯片，所述透明荧光陶瓷层覆盖于所述荧光粉层的上表面。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于:所述荧光粉层的荧光粉为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;所述荧光粉层的荧光粉的发射峰值为680-750nm或710nm。3.根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于:所述荧光粉层中还含有粘接剂或硅树 脂型粘接剂；所述荧光粉层的荧光粉占所述荧光粉和粘接剂总质量的8-9.5%。4.根据权利要求1-3中任一所述的器件，其特征在于:构成所述透明荧光陶瓷层的材料 为 Y3Al5〇12:Ce3+;或者，构成所述透明荧光陶瓷层的材料为Ce3+的掺杂浓度为0.4%的Y3Al5〇12: Ce3+;所述透明荧光陶瓷层的发射峰值为530-580nm或552nm。5.根据权利要求1-4中任一所述的器件，其特征在于:所述荧光粉层的厚度为0.05-0?12mm或0?0?9mm;所述透明焚光陶瓷层的厚度为0.15-0.3mm或0.2mm。6.根据权利要求1-5中任一所述的器件，其特征在于:所述近自然光谱的LED倒装照明 器件由基板和位于所述基板上的电路、正负电极、围坝及若干个芯片单元组成；所述围坝包围所有芯片单元；所述正负电极分别位于所述基板上不被所述围坝包围的区域；每个芯片单元与所述电路相连；每个芯片单元由下至上依次由LED倒装芯片、荧光粉层和透明荧光陶瓷层组成，且所述 荧光粉层包围所述LED倒装芯片，所述透明荧光陶瓷层覆盖于所述荧光粉层的上表面；所述LED倒装芯片底端设有芯片电极，所述芯片电极与所述电路相连。7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于:所述基板为氮化铝基板、铝基板、铜基板或 氧化错基板；所述LED倒装芯片的发射波长为445nm-465nm或450-452 ? 5nm;构成所述正负电极的材料为金或银。8.根据权利要求1-7中任一所述的器件，其特征在于:所述近自然光谱的LED倒装照明 器件的色温为2700-6000K或4200K。9.一种制备权利要求1-8中任一所述近自然光谱的LED倒装照明器件的方法，包括如下步骤:1)在所述基板上印刷电路；2)将所述LED倒装芯片上的芯片电极连接在所述电路后，再固定；3)在所述LED倒装芯片上印刷荧光粉层并使所述荧光粉层包围所述LED倒装芯片后，将 透明荧光陶瓷层固定在所述荧光粉层的上表面，固化后，得到一个芯片单元；4)重复所述步骤2)和3)若干次，得到若干个芯片单元；5)在所有芯片单元的外围画上围坝胶进行烘烤，使所得围坝包围所有芯片单元，得到所述近自然光谱的LED倒装照明器件。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于:所述步骤2)连接步骤中，连接的方法为固 晶法；所述固定步骤中，固定的方法为回流焊法；所述步骤3)固定步骤中，固定的方法为固晶法。
【文档编号】H01L33/50GK105957946SQ201610552049
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】曹永革, 申小飞, 麻朝阳, 马冉
【申请人】中国人民大学