一种低工作温度的量子点白光LED制造技术

本实用新型专利技术属于量子点LED封装领域，具体涉及一种低工作温度的量子点白光LED，其中，LED芯片固定设置在基板表面，量子点硅纳米球附着在LED芯片表面，透光壳体内表面附着有一层荧光粉胶，该透光壳体直接安装在基板上或通过一模塑料固定在基板上方，并将LED芯片和量子点硅纳米球密封在内，透光壳体内还填充有封装胶将量子点硅纳米球和荧光粉胶隔离。本实用新型专利技术的量子点白光LED利用封装胶将荧光粉胶和量子点硅纳米球隔离，可将降低量子点工作温度，减少重吸收损失，提高白光LED的发光效率；还能减少量子点的用量，控制量子点与荧光粉各自的发光光谱，从而得到所需的理想型发光。

A quantum dot white light LED with low working temperature

【技术实现步骤摘要】
一种低工作温度的量子点白光LED
本技术属于量子点LED封装领域，更具体地，涉及一种低工作温度的量子点白光LED。
技术介绍
白光发光二极管(WhiteLightEmittingDiode,WLED)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件。相比传统照明光源，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被公认为21世纪最具发展前景的高
之一。同时，基于白光LED背光的平板显示技术近年来发展迅猛，已成为新的经济增长点。预计到2020年我国白光LED相关产值有望达到万亿元。大功率白光LED通常是由蓝光LED芯片激发黄色荧光粉组成。这种方式虽然可以取得高发光效率，然而由于光谱中缺乏红光成分，荧光粉转化白光LED的色彩不饱和，显色指数很低。量子点作为一种新的纳米级光转化材料，其发射光谱可以通过改变尺寸和成分来调控，并且发出的颜色纯度极高。因此，蓝光LED激发黄色荧光粉和红色量子点组成的量子点白光LED可以同时取得高发光效率与高显色指数。现有技术中，在进行量子点白光LED封装时，由于量子点表面带有的氮、硫、磷等元素会使荧光粉胶体中的铂催化剂失效，导致硅胶无法固化，因此必须对量子点和荧光粉胶进行有效隔离。目前有效的隔离措施是在量子点外表面附着一层致密的氧化硅纳米层，制备出量子点硅纳米球。虽然利用量子点硅纳米球可以较好地与荧光粉胶实现共混，但仍存在以下缺点和不足：(1)在共混式封装结构中，由于量子点的耐温性能弱于荧光粉，因此量子点与荧光粉长期处于同一高温下时，会导致量子点发光衰减严重，最终导致器件性能漂移严重；(2)由于量子点与荧光粉相互间的光能量重吸收，导致光能量损失严重，进而导致量子点白光LED发光效率损失，也相应地增大了量子点与荧光粉材料的用量，导致器件成本增加。由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种量子点白光LED，使其能够克服上述缺陷和不足。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种低工作温度的量子点白光LED，将量子点硅纳米球涂覆于LED芯片上方，将荧光粉胶涂覆于透光壳体，再利用封装胶将两者隔离，其能够将量子点硅纳米球产生的热量迅速地通过LED芯片、热沉传导出去，进而降低量子点工作温度；相比传统的量子点-荧光粉混合式结构，有效地减少量子点再次吸收荧光粉发射光，从而减少重吸收损失，提高白光LED的发光效率；在生产中可以更加便捷地控制量子点与荧光粉各自的发光光谱，从而得到所需的理想型发光，还可显著减少量子点的用量，节约了生产成本，十分适用于生产大功率白光LED。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种低工作温度的量子点白光LED，其特征在于，其包括基板、透光壳体、以及设置在基板上的LED芯片和量子点硅纳米球，其中，所述LED芯片固定设置在基板表面，所述量子点硅纳米球附着在所述LED芯片表面，所述透光壳体内表面附着有一层荧光粉胶，该透光壳体直接安装在基板上或通过一模塑料固定在基板上方，并将所述LED芯片和量子点硅纳米球密封在内，所述透光壳体底部设置有注胶孔，所述透光壳体内还填充有封装胶将量子点硅纳米球和荧光粉胶隔离。具体地，将量子点硅纳米球涂覆于LED芯片上方，将荧光粉胶涂覆于透光壳体，再利用封装胶将两者隔离，将量子点硅纳米球涂覆于LED芯片上方，可以将量子点硅纳米球产生的热量迅速地通过LED芯片、热沉传导出去，进而降低量子点工作温度；相比传统的量子点-荧光粉混合式结构，可以有效地减少量子点再次吸收荧光粉发射光，从而减少重吸收损失，提高白光LED的发光效率；产生同样强度的量子点发射光谱时，可显著减少量子点的用量，节约了生产成本；由于分别对量子点和荧光粉进行封装，因此相比传统的量子点-荧光粉混合式结构，在生产中可以更加便捷地控制量子点与荧光粉各自的发光光谱，从而得到所需的理想型发光。进一步优选地，通过在所述模塑料上设置引线框架，所述LED芯片通过金线和引线框架实现电连接；或者通过将所述基板中间设置铜柱，所述LED芯片固定在该铜柱上实现电连接。通过引线框架和铜柱的设置，能够在各种使用环境中实现电连接，满足不同的使用需求。优选地，所述透光壳体的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯或玻璃，其透光率大于90％；所述透光壳体的形状为半球形、等多边形、圆柱形或球冠形，其内表面的边长或直径为1mm～20mm，内表面的高度为1mm～20mm。较多的比较试验表明，采用聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯或玻璃作为透光壳体，能够具有较好的透光率，而使透明壳体的透光率大于90％，则能够使最终制得的LED具有较好的光强度。将透光壳体的形状和大小规格控制在上述范围内，能够激发透明壳体内部的荧光粉胶和量子点纳米球，从而得到合适的光谱以满足使用需要。优选地，所述量子点硅纳米球的粒径为20nm～50nm，所述量子点硅纳米球的发光波长为600nm～700nm，所述量子点硅纳米球为核壳结构颗粒，所述核壳结构颗粒的核层为硒化镉、硫硒化镉、磷化铟、铜铟硫或钙钛矿中的一种或多种，所述核壳结构颗粒的壳层为无定型氧化硅。较多的比较试验表明，量子点硅纳米球的大小和纯度能够影响其发射光谱，将量子点硅纳米球的粒径和发光波长控制在上述范围内，具有高发光效率与高显色指数以满足使用要求。优选地，所述荧光粉胶中的荧光粉为YAG或TAG，所述荧光粉胶使用的胶材为硅胶、环氧树脂或液态玻璃，所述封装胶为硅胶、环氧树脂或液态玻璃。优选地，所述LED芯片为垂直电极芯片或水平电极芯片，其衬底为蓝宝石或硅。按照本技术的另一方面，提供了一种低工作温度的量子点白光LED的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.将透光壳体顶部朝下、开口朝上放置，采用点胶设备将荧光粉胶均匀涂覆于所述透光壳体的内表面；S2.将涂覆荧光粉胶的透光壳体翻转，放置于加热设备上加热，使得所述荧光粉胶固化，从而在所述透光壳体的内表面形成荧光粉胶薄膜；S3.将LED芯片固定在基板上并完成电路连接，然后将量子点硅纳米球水溶液点涂在LED芯片上方，加热使水溶液中的溶剂完全挥发，在LED芯片表面形成量子点硅纳米球；S4.将含荧光粉胶固化后的透光壳体固定安装在基板上或固定安装在基板上方的模塑料内，将LED芯片密封在内；S5.通过透光壳体底部的注胶孔在所述透光壳体内部的空隙处填充封装胶，待封装胶固化后即制备得到所述量子点白光LED。进一步优选地，其特征在于，在步骤S1中，所述荧光粉胶的体积为所述透光壳体容积的10％～77.5％，荧光粉胶包括质量分数为1％～50％的荧光粉以及质量分数为50％～99％的胶体。较多比较试验表明，将荧光粉胶的体积控制在上述范围，且将各个组分的比值限定在上述范围，均能够保证荧光粉能够有效地利用，并能够与量子点硅纳米球有效地配合，得到合适亮度和色彩的光谱。优选地，其特征在于，在步骤S2中，所述透光壳体的加热温度为100℃～150℃。优选地，其特征在于，在步骤S3中，所述量子点硅纳米球水溶液的涂覆厚度为20nm～150mm，加热温度为80-120度。较多的比较试验表明，将荧光粉胶的固化温度和量子点硅纳米球的加热温度控制在上述温度内，能够有效固化或干燥，同时又不会影响LED中各个元件的最终性能，保证其质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低工作温度的量子点白光LED，其特征在于，其包括基板(107)、透光壳体(103)、以及设置在基板(107)上的LED芯片(111)和量子点硅纳米球(112)，其中，所述LED芯片(111)固定设置在基板(107)表面，所述量子点硅纳米球(112)附着在所述LED芯片(111)表面，所述透光壳体(103)内表面附着有一层荧光粉胶(105)，该透光壳体(103)直接安装在基板(107)上或通过一模塑料(108)固定在基板(107)上方，并将所述LED芯片(111)和量子点硅纳米球(112)密封在内，所述透光壳体(103)底部设置有注胶孔(104)，所述透光壳体(103)内还填充有封装胶(113)。

【技术特征摘要】
1.一种低工作温度的量子点白光LED，其特征在于，其包括基板(107)、透光壳体(103)、以及设置在基板(107)上的LED芯片(111)和量子点硅纳米球(112)，其中，所述LED芯片(111)固定设置在基板(107)表面，所述量子点硅纳米球(112)附着在所述LED芯片(111)表面，所述透光壳体(103)内表面附着有一层荧光粉胶(105)，该透光壳体(103)直接安装在基板(107)上或通过一模塑料(108)固定在基板(107)上方，并将所述LED芯片(111)和量子点硅纳米球(112)密封在内，所述透光壳体(103)底部设置有注胶孔(104)，所述透光壳体(103)内还填充有封装胶(113)。2.如权利要求1所述的量子点白光LED，其特征在于，通过在所述模塑料(108)上设置引线框架(109)，所述LED芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小兵，谢斌，程焱华，舒伟程，余兴建，周姝伶，蓝威，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42