一种磁性荧光粉复合材料及其平面涂覆方法技术

本发明专利技术属于光电技术领域，具体涉及一种磁性荧光粉复合材料及其平面涂覆方法，包括如下步骤：制备磁性荧光粉复合材料，并将其按一定比例与封装胶混合均匀；将倒装LED芯片固定在封装基板上，形成连通的电路；将步骤①所得的磁性荧光粉胶混合物涂覆在芯片上；利用外磁场的作用，将具有不同发光性质的荧光粉颗粒集中在硅胶的不同位置高度上，待其分布稳定后进行固化；安装外围光学部件。利用磁场作用使荧光粉位于封装胶的不同位置高度，可实现远程涂覆工艺，底层的封装胶直接作为LED芯片的保护胶，同时将芯片和荧光粉层分隔开，避免因芯片的热量直接传导至荧光粉层导致其加速老化、可靠性降低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性荧光粉复合材料及其平面涂覆方法
：本专利技术属于光电
，具体涉及一种磁性荧光粉复合材料及其平面涂覆方法。
技术介绍
：发光二极管（Lightemittingdiode）是一种电致发光器件，其核心部分是由P型半导体和N型半导体构成，可直接将电能转化为光能，具有环保、成本低、发光亮度高、使用寿命长等一系列优点，被誉为21世纪的绿色照明能源。目前主流的大功率白光LED是通过在蓝光LED芯片（GaN）上覆盖一层黄色荧光粉（YAG或TAG）制成，芯片发出的部分光线激发荧光粉层产生黄光，另一部分蓝光与黄光混合后呈现白光。该方式所得LED因其光效高、价格低、可靠性高等优点，成为国内外的一大研究热点。传统的荧光粉涂覆方式是点胶涂覆法。这种涂覆工艺采用细针头类工具将荧光粉胶涂覆在芯片表面,待其流动成型后送入固化设备中加热固化，理想情况下形成类似球冠状的涂层。但这种方法所制备的荧光粉层中心到边缘的结构性非均匀，使得LED发光颜色的空间均匀性差，并且由于荧光粉密度大于硅胶材料，容易造成颗粒沉淀现象，导致光会被后向散射回来，即光能量被芯片和基板吸收，出光效率降低。同时由于仅有一层荧光粉膜，发光的光谱较为单调，导致对灯具的色温等光学参数的调整难度较大。此外，由于荧光粉与芯片直接接触，使得芯片处于封闭环境中，其发光时所产生的热量难以及时地散发，导致LED结温升高，而芯片温度传导至荧光粉层，会导致荧光粉加快老化，发光效率和可靠性降低。最终影响灯具的发光效率和可靠性。为提高光源的品质及可靠性，近几年远程涂覆技术和多层荧光粉结构开始被引入LED芯片的封装技术中。远程涂覆技术采用荧光粉层远离芯片的设计，从而改善散热性能；而利用多层荧光粉结构，可以在芯片上制备具有不同发射光谱的荧光粉层，从而丰富LED灯具的光谱分布，以达到改变灯具光学参数的目的。但同时也存在以下问题：（1）远离涂覆技术采用荧光粉层单独成膜的方法，成膜后的荧光粉层与芯片经封装胶贴合在一起，封装胶与荧光粉层的附着程度难以保证，后期容易出现脱落现象；（2）采用喷涂、旋涂或沉积等方式制备荧光粉层，荧光粉颗粒的沉淀现象虽能够得到一定程度的改善，但在其完成固化之前，仍有部分颗粒沉淀，无法实现颗粒的均匀分布；（3）目前多层荧光粉结构的制备，通常采用层层涂布的方式，即先完成一层荧光粉的涂覆、固化，再接着制备第二层荧光粉，依次类推……成膜周期长，不利于一体化生产。现有技术的实施方案：荧光粉层与保护胶分开涂覆，后期容易脱落；多层荧光粉的涂覆采用的是层层旋涂的方法，耗时长，且荧光粉层在完成固化之前仍会出现部分颗粒沉淀的现象；传统的白光LED通过在蓝光LED芯片上覆盖一层黄色荧光粉制成，芯片发出的部分光线激发荧光粉层产生黄光，与芯片发出的蓝色混合产生白光，但由于存在能量损耗，这种白光LED整体光效不高。
技术实现思路
：针对现有技术的以上缺陷，本专利技术提供了一种磁性荧光粉复合材料及其平面涂覆方法，其目的在于：利用磁性荧光双功能复合物制备荧光粉层，结合外磁场作用有效提高荧光粉颗粒的分布均匀性，解决荧光粉层与封装胶脱层的问题，优化多层荧光粉平面涂覆的工艺，缩短制作周期。为实现以上目的，本专利技术提供了一种荧光粉平面涂覆的改进方法，包括如下步骤：一种磁性荧光粉复合材料的平面涂覆方法，包括如下步骤：①制备磁性荧光粉复合材料，并将其按一定比例与封装胶混合均匀；②将倒装LED芯片固定在封装基板上，形成连通的电路；③将步骤①所得的磁性荧光粉胶混合物涂覆在芯片上；④利用外磁场的作用，将具有不同发光性质的荧光粉颗粒集中在硅胶的不同位置高度上，待其分布稳定后进行固化；⑤安装外围光学部件。进一步的，步骤①所述的封装胶是环氧类胶体或硅胶类胶体，可直接与磁性荧光粉复合材料混合；或加入粉末状填充物得到折射率改善的胶体，再将之与磁性荧光粉复合材料混合；所述粉末填充物为熔凝石英、荧石、玻璃微珠中的一种或多种。进一步的，步骤②所述LED芯片为蓝光LED芯片、红光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、紫光LED芯片中的一种或多种；可为单个LED芯片，或一组LED芯片的组合。进一步的，步骤②所述的基板，其材质可为铝、铜、合金、碳化硅、氮化铝、环氧树脂。进一步的，步骤③所述的涂覆方式可为旋涂、喷涂、沉积、印刷。进一步的，步骤④所述的外磁场为具有一定形状的磁铁，可为马蹄状、球状、圆环状、平面状中的一种或多种；可为单个磁铁，或一组磁铁的组合。进一步的，步骤③所得的磁性荧光粉胶，在步骤④所得外磁场的作用下，将具有不同磁性大小的磁性荧光颗粒吸附到胶体中的不同位置，待其分布稳定后，同步进行热固化，实现不同发光性质的荧光粉分层排布。进一步的，步骤⑥所述外围光学部件为外表面为自由曲面的透镜，用于控制光线和实现均匀照明的要求；其内表面可为矩形状、半球状或圆柱状；所述透镜的材质为聚碳酸酯、硅胶或玻璃中一种或多种。一种磁性荧光粉复合材料，以四氧化三铁为磁性核，二氧化硅为耦合剂，掺杂稀土的无机荧光材料为外壳的磁性荧光双功能复合物；所述磁性核粒径为50~200nm；所述耦合剂具有良好的生物相容性，能够减少四氧化三铁对荧光粉的淬灭作用，厚度为10~20nm；进一步的，所述荧光材料为红色荧光粉、绿色荧光粉、黄色荧光粉、蓝光荧光粉中的一种或多种，厚度为20~40nm；进一步的，所述的磁性荧光粉复合材料，不同发光性质的掺杂稀土的无机荧光材料应包覆不同粒径大小的磁性核，以得到具有磁性大小不同的磁性荧光双功能复合物；进一步的，所述不同粒径大小的磁性核通过在四氧化三铁的制备过程中加入表面改性剂获得；所述表面改性剂为盐酸、过氧化氢、氯化铁或油酸。进一步的，所述不同磁性大小的磁性荧光双功能复合物还可以通过耦合剂包覆一个或两个或三个或不同数目的磁性核得到。进一步的，所述红色荧光粉为以硫化物体系、氮化物体系或钨/钼酸盐体系为主体的荧光材料；所述绿色荧光粉为以硫代镓酸盐体系、氮氧化物体系或硅酸盐体系为主体的荧光材料；所述蓝色荧光粉为以YAG、TAG、氮氧化物体系、卤磷酸盐体系或硅酸盐体系为主体的荧光材料。进一步的，所述磁性荧光双功能复合物可通过溶胶-凝胶法、微乳热法、共沉淀法或溶剂热法方式制备。本专利技术提供一种荧光粉平面涂覆的改进方法，具有以下优点：1、LED光源激发多种具有不同发光性质的荧光粉发出不同波长的光，光谱分布更广；2、采用具有磁性的荧光复合材料，利用外磁场的作用实现同种类荧光粉均匀分布、不同种类荧光粉分层排布的可控效果，一次性完成多层荧光粉的制备，提高生产效率，同时解决荧光粉沉淀的问题；3、通过表面改性或包覆不同数量磁芯的方法实现磁性大小不同的磁性荧光粉的制备；4、利用磁场作用使荧光粉位于封装胶的不同位置高度，可实现远程涂覆工艺，底层的封装胶直接作为LED芯片的保护胶，同时将芯片和荧光粉层分隔开，避免因芯片的热量直接传导至荧光粉层导致其加速老化、可靠性降低的问题。5、利用磁性荧光粉与外磁场的配合，通过一次涂覆实现保护胶与荧光粉层的制备，因此荧光粉层与保护胶之间的粘合性更佳优越，后期不易脱落；利用磁性荧光粉与外磁场的配合，通过改变不同荧光粉的磁性大小，实现多层荧光粉的一次性涂覆，改善出光性能。附图说明附图1为本专利技术的实施例一结构示意图。附图2为本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性荧光粉复合材料的平面涂覆方法，其特征在于包括如下步骤：① 制备磁性荧光粉复合材料，并将其按一定比例与封装胶混合均匀； ② 将倒装LED芯片固定在封装基板上，形成连通的电路；③ 将步骤①所得的磁性荧光粉胶混合物涂覆在芯片上；④ 利用外磁场的作用，将具有不同发光性质的荧光粉颗粒集中在硅胶的不同位置高度上，待其分布稳定后进行固化；⑤ 安装外围光学部件。

【技术特征摘要】
1.一种磁性荧光粉复合材料的平面涂覆方法，其特征在于包括如下步骤：①制备磁性荧光粉复合材料，并将其按一定比例与封装胶混合均匀；②将倒装LED芯片固定在封装基板上，形成连通的电路；③将步骤①所得的磁性荧光粉胶混合物涂覆在芯片上；④利用外磁场的作用，将具有不同发光性质的荧光粉颗粒集中在硅胶的不同位置高度上，待其分布稳定后进行固化；⑤安装外围光学部件。2.根据权利要求1所述的平面涂覆方法，其特征在于：步骤①所述的封装胶是环氧类胶体或硅胶类胶体，可直接与磁性荧光粉复合材料混合；或加入粉末状填充物得到折射率改善的胶体，再将之与磁性荧光粉复合材料混合；所述粉末填充物为熔凝石英、荧石、玻璃微珠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的平面涂覆方法，其特征在于：步骤②所述LED芯片为蓝光LED芯片、红光LED芯片、黄光LED芯片、绿光LED芯片、紫光LED芯片中的一种或多种；可为单个LED芯片，或一组LED芯片的组合。4.根据权利要求1所述的平面涂覆方法，其特征在于：步骤②所述的基板，其材质可为铝、铜、合金、碳化硅、氮化铝、环氧树脂。5.根据权利要求1所述的平面涂覆方法，其特征在于：步骤③所述的涂覆方式可为旋涂、喷涂、沉积、印刷。6.根据权利要求1所述的平面涂覆方法，其特征在于：步骤④所述的外磁场为具有一定形状的磁铁，可为马蹄状、球状、圆环状、平面状中的一种或多种；可为单个磁铁，或一组磁铁的组合。7.根据权利要求1所述的平面涂覆方法，其特征在于：步骤③所得的磁性荧光粉胶，在步骤④所得外磁场的作用下，将具有磁性大小不同的磁性荧光颗粒吸附到胶体中的不同位置，待其分布稳定后，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立勉，李立群，李妙姿，陈育，黄梓龙，文尚胜，吴露锶，辜月纯，余奕伟，苏彬锋，
申请(专利权)人：广东金源照明科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44