一種led發光器件及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及LED發光器件及其制備方法，屬于固體照明領域。
【背景技術】
[0002] LED光源具有節能、耐用、無污染等優點，目前已經廣泛用于照明、顯示和背光源等 領域，作為具有明確優勢的下一代照明方式引起了廣泛重視。
[0003] 基于LED的長壽命、高效率、光線利用率高等特點，LED照明已經在日常照明中得 到廣泛應用。但是使用過程中也遇到很多技術上的問題，于是很多人也對LED在封裝方式 上做了很多研究改進，現階段LED白光光源多采用傳統的點膠封裝工藝。此工藝中熒光粉 和膠水混合后容易沉降，靠近芯片。導致熒光粉壽命縮短，光色駁雜不均（光照均勻度為一 定面積上，光照最小照度和平均照度的比值），尤其是當同種發光粉粒度分布不集中（顆粒 中有大有小），或者不同種發光粉相混和使用時，光色不均現象尤為嚴重。
[0004] 面對上述問題，遠程熒光粉技術應運而生。遠程熒光粉技術是指熒光粉不在是以 傳統的點膠封裝方式直接封裝在LED芯片上，而是將熒光粉預制成膜，將預制熒光粉膜貼 在遠離LED芯片的燈罩上，或者通過其他技術手段將熒光粉與LED芯片分開設置的一種技 術手段。
[0005] 中國專利CN202917484U公開了一種具有遠程熒光粉膜的COB結構，該COB結構 包括基板，在基板的芯片區粘貼多個LED藍光芯片，在芯片區上方覆蓋透明硅膠層，最后在 透明硅膠層上用透明粘合劑粘貼熒光粉膜。該實用新型雖然將透明硅膠層與熒光粉膜分 離開，但是光的均勻度其實并不高。其原因是LED芯片的折射率與硅膠的折射率相差大， LED芯片的折射率要比硅膠的折射率大得多。因此，光線從光密介質（LED芯片）進入到光 疏介質（硅膠），當入射角大于某一值時，折射角為90°，在兩者的界面上就會發生全反射 現象。全反射現象使得芯片發出的光線只有部分可利用，光的損失嚴重，從而光效較低。而 且，由于芯片與硅膠之間折射率相差太大，全反射現象嚴重，使得入射角方向的光線經全反 射以后留下一片"空白"，該區域光線偏弱，從整個燈具來看表現為出光不均。
[0006] 除此之外，在白光LED用遠程熒光粉膜的制備上也存在一些問題。為了獲得白光 LED光源，中國專利CN102721007A和CN202651201U將不同種類的熒光粉分別制備，然后將 不同的熒光粉膜重疊在一起，從而獲得白光LED。上述兩種專利所提供的技術方案雖然在一 定程度上提高了光效和均勻度，但是由于將不同種類熒光粉分開制備，會增加高折射率到 低折射率的全反射，影響發光性能，光效和顯色指數等并不高，同時工序復雜，不易生產。

【發明內容】

[0007] 針對以上現有技術之不足，本發明提供一種高光效、出光均勻、顯色指數高的LED 封裝器件及其制備方法。
[0008] 本發明包括兩個方面：
[0009] 1、在LED芯片上方覆蓋一種細小粉末狀填充物，然后在填充物上方覆蓋樹脂層， 或者將細小粉末狀填充物添加到硅膠中，形成折射率緩沖層，折射率緩沖層的折射率介于 芯片和硅膠之間，能降低光折射，提高將LED芯片的出光率，且散射芯片發出的光，讓發出 的藍光分布均勻。
[0010] 2、將不同粒度同種發光粉制備在同一個發光膜/殼上，將大小不同粒徑的粉均勻 分開，實現相近粒徑發光粉均勻分布，不同粒徑發光粉相對非均勻分布且可控。不同發光粉 制備在同一發光膜中，實現同種類發光粉均勻分布，但不同種類發光粉相對分層分布的非 均勻可控效果。本發明將發光粉同芯片分開設置，將不同種發光粉或者同種但粒度分布寬 的發光粉制備在同一發光膜中，實現同種類發光粉均勻分布，但不同種類發光粉相對分層 分布的非均勻可控效果，減少了光損失，達到了提高發光性能的目的。
[0011] 根據一個優選的具體方案，本發明提供了一種LED發光器件，其包括基板、設置在 所述基板上的LED芯片和樹脂層，其特征在于，在所述LED芯片和所述樹脂層之間設有折射 率介于LED芯片和硅膠之間的折射率緩沖層，通過所述折射率緩沖層將所述LED芯片發出 的光線引入所述樹脂層。
[0012] 根據一個優選實施方式，所述樹脂層上覆蓋有熒光粉非均勻分布的非均勻發光粉 層，或者在所述樹脂層中集成有熒光粉非均勻分布的非均勻發光粉層。
[0013] 根據一個優選實施方式，非均勻發光粉層包括彼此層疊布置且由彼此類型不同的 熒光粉構成的至少兩層發光粉層，或者包括彼此層疊布置且由類型相同但粒徑各異的熒光 粉構成的至少兩層發光粉層，或者包括由彼此層疊布置且由彼此類型不同而粒徑也各異的 熒光粉構成的至少兩層發光粉層。
[0014] 根據一個優選實施方式，在所述非均勻發光粉層中，相同種類或相同粒徑的突光 粉是彼此相對地均勻排布的，而不同種類或不同粒徑的熒光粉是彼此相對地非均勻排布 的。
[0015] 根據一個優選實施方式，所述非均勻發光粉層包括彼此分區域布置的至少兩種不 同類型的熒光粉層，并且所述至少兩種不同類型的熒光粉層分別各自對應亮度可調的LED 芯片，使得所述至少兩種不同類型的熒光粉層在對應LED芯片的激發下發出不同亮度或不 同顏色的光線。
[0016] 根據一個優選實施方式，設置在所述折射率緩沖層和所述非均勻發光粉層之間的 所述樹脂層中分布有熒光粉或其他散光物質。
[0017] 根據一個優選實施方式，所述折射率緩沖層是通過把粉末狀填充物添加到硅膠中 而制成的。
[0018] 根據一個優選實施方式，所述折射率緩沖層包括折射率介于LED芯片和硅膠之間 的粉末狀填充物，并且所述粉末狀填充物的透光率大于50%，折射率在1. 05~2. 5范圍內， 粒度范圍在0. 1 μ m~200 μ m內。
[0019] 根據一個優選的具體方案，所述粉末狀填充物是玻璃微珠、熔凝石英、螢石和/或 冕牌玻璃。
[0020] 根據一個優選實施方式，所述非均勻發光粉層以發光膜的形式粘貼在所述樹脂層 上或以點膠的方式覆蓋在所述樹脂層上。
[0021] 根據一個優選實施方式，所述非均勻發光粉層的入射面和/或出光面形成為凹凸 不平的微觀表面。
[0022] 根據一個優選實施方式，由彼此類型不同的熒光粉或彼此類型相同、粒徑各異的 熒光粉或彼此類型不同而粒徑也各異的熒光粉疊層布置的非均勻發光粉層，其中，相鄰熒 光粉層之間的接觸面形成有凹凸不平的微觀表面。
[0023] 根據另一個優選的具體實施方案，一種LED發光器件的制備方法，其特征在于包 括如下步驟：
[0024] (1)將LED芯片固定在基板上；
[0025] (2)用折射率介于LED芯片和硅膠之間的粉末狀填充物與硅膠均勻混合形成的折 射率緩沖層以粘合的方式設置在所述LED芯片上；
[0026] (3)在折射率緩沖層上設置樹脂層。
[0027] 根據一個優選實施方式，所述方法還包括下列步驟：(4)在所述樹脂層之上或之 內設置熒光粉非均勻分布的非均勻發光粉層，其中，所述非均勻發光粉層包括彼此層疊布 置且由彼此類型不同的熒光粉構成的至少兩層發光粉層，或者包括彼此層疊布置且由類型 相同但粒徑各異的熒光粉構成的至少兩層發光粉層，或者包括由彼此層疊布置且由彼此類 型不同而粒徑也各異的熒光粉構成的至少兩層發光粉層；或者，在所述非均勻發光粉層中， 相同種類或相同粒徑的熒光粉是彼此相對地均勻排布的，而不同種類或不同粒徑的熒光粉 是彼此相對地非均勻排布的。
[0028] 根據一個優選實施方式，所述方法還包括下列步驟：(4)在所述樹脂層之上或之 內設置熒光粉非均勻分布的非均勻發光粉層，
[0029] 其中，所述非均勻發光粉層包括彼此分區域布置的至少兩種不同類型的熒光粉 層。
[0030] 根據一個優選實施方式，通過將重量百分比0.01 %~50 %的粉末狀填充物與硅 膠均勻混合而得到折射率緩沖層，或者單純通過在基板上的用于固定LED芯片的凹槽內填 充粉末狀填充物而得到折射率緩沖層，其中，所述粉末狀填充物的透光率大于50%，折射 率在1. 05~2. 5的范圍內，粒度在0. 1 μ m~200 μ m的范圍內，并且所述粉末狀填充物是 玻璃微珠、熔凝石英、螢石和/或冕牌玻璃。
[0031] 根據一個優選實施方式，所述非均勻發光粉層的制備方法是利用球形顆粒的自由 沉降原理或采用分段印刷的方式將至少兩種不同類型或同一類型不同粒徑的熒光粉制備 在同一發光膜/殼上，以實現同種突光粉均勻分布，不同種突光粉相對非均勻分層分布；或 粒徑相同或相似的熒光粉均勻分布，但不同粒徑熒光粉相對非均勻分層分布。
[0032] 根據一個優選實施方式，所述非均勻發光粉膜的制備方法如下：
[0033] 1)確定非均勻發光粉層的厚度；
[0034] 2)根據球形顆粒的自由沉降原理，根據利用不同比重的熒光粉在硅膠或樹脂中的 沉降速度，計算出比重較大的熒光粉從熒光粉層頂部沉降到發光膜底部所需的時間，從而 控制不同種類的熒光粉分層；
[0035] 3)將至少兩種不同種類的熒光粉與硅膠或樹脂均勻混合，并將混合物印刷在平面 載體上靜置預定的時間，待不同種類的熒光粉有明顯分層后，將熒光粉混合物固化成型。
[0036] 根據一個優選實施方式，待不同種類的熒光粉有明顯分層后，首先將熒光粉混合 物制備成半固化膜，然后將所述半固化膜通過具有特定曲面形狀的模具二次成型為具有所 需曲面形狀的非均勻發光粉膜。