一种白光LED及其制备方法技术

本发明专利技术属于LED封装领域，并具体公开了一种白光LED及其制备方法，该白光LED包括基板、LED芯片和透光壳体，LED芯片设置在基板表面，其上涂覆有由胶体基质、荧光粉和量子点复合材料混合而成的荧光胶体，量子点复合材料由量子点颗粒和高导热系数材料颗粒复合而成；透光壳体设置在基板上方，将LED芯片和荧光胶体密封在内，其与荧光胶体之间填充有封装胶。该方法包括：在基板上表面安装LED芯片，将荧光胶体点涂在LED芯片上方，加热固化；将透光壳体嵌套在LED芯片和荧光胶体上方；在荧光胶体与透光壳体的空隙处填充封装胶固化后获得白光LED。本发明专利技术可有效降低白光LED的工作温度，降低荧光粉和量子点用量，减少成本。

【技术实现步骤摘要】
一种白光LED及其制备方法
本专利技术属于LED封装领域，更具体地，涉及一种白光LED及其制备方法。
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，通常将黄色荧光粉和红色量子点溶液与胶体基质均匀混合后，点涂在蓝光LED芯片上，固化后制备得到白光LED。然而，经过研究发现，荧光粉和量子点在光致发光的同时会产生热量，这部分热量无法通过胶体基质及时地导出，最终热量在白光LED内部聚集，导致白光LED内部温度过高，其将严重降低白光LED的发光效率与寿命。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种白光LED及其制备方法，其目的在于降低白光LED的工作温度，提高器件可靠性，并且降低荧光粉和量子点用量，减少成本。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种白光LED，其包括基板、LED芯片和透光壳体，其中：所述LED芯片设置在基板表面，其上涂覆有荧光胶体，该荧光胶体由胶体基质、荧光粉和量子点复合材料混合而成，所述量子点复合材料由量子点颗粒和高导热系数材料颗粒复合而成；所述透光壳体设置在基板的上方，并将LED芯片和荧光胶体密封在内，该透光壳体与荧光胶体之间填充有封装胶。作为进一步优选的，所述荧光粉占荧光胶体的质量分数为1％～50％，量子点复合材料占荧光胶体的质量分数为1％～20％。作为进一步优选的，所述高导热系数材料颗粒具体为不吸收光的且在中性溶液中表面带负电荷的材料。作为进一步优选的，所述高导热系数材料颗粒优选为氮化硼、氮化铝或氧化铝。作为进一步优选的，所述高导热系数材料颗粒的形状优选为棒状或片状。作为进一步优选的，所述量子点颗粒占量子点复合材料的质量分数为0.1％～1％。作为进一步优选的，所述量子点颗粒由核层、壳层与表面配体组成，所述核层优选为CdSe、CdTe、CdS、ZnSe或ZnTe，所述壳层优选为ZnS、GaP、GaAs、InP或InAs，所述表面配体优选为带金属阳离子的有机化合物。按照本专利技术的另一方面，提供了一种所述白光LED的制备方法，其包括以下步骤：S1.在基板上表面安装LED芯片，然后将由胶体基质、荧光粉和量子点复合材料混合而的荧光胶体点涂在LED芯片上方，并加热固化；S2.将透光壳体嵌套在LED芯片和荧光胶体的上方，以将LED芯片和荧光胶体密封在内；S3.在荧光胶体与透光壳体的空隙处填充封装胶，固化后即制备获得所述白光LED。作为进一步优选的，所述量子点复合材料采用如下步骤制备：S11.在配置量子点颗粒溶液时，使得量子点颗粒表面带正电荷；S12.将高导热系数材料颗粒溶解在三氯甲烷溶剂中，使其处于中性环境，且表面带负电荷；S13.将步骤S11配置的量子点颗粒溶液加入步骤S12配置的溶液中以形成混合溶液，将混合溶液加热并搅拌，使混合溶液中的溶剂完全挥发，在此过程中量子点颗粒通过静电力的作用吸附在高导热系数材料颗粒的表面，形成量子点复合材料。作为进一步优选的，步骤S13中的加热温度为50℃～90℃。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于本专利技术将量子点颗粒附着在高导热系数材料表面制备成量子点复合材料，再将量子点复合材料用于制备白光LED，从而具有下列有益效果：1、本专利技术将量子点颗粒附着在高导热系数材料例如氮化硼的表面而得到量子点复合材料，显著地提升了荧光胶体的导热系数，从而可以把量子点和荧光粉产生的热量迅速地通过荧光胶体、LED芯片、热沉向下导出，降低白光LED的工作温度，与现有方法制备的LED相比，可将工作温度降低至少20℃，显著提高LED的光学稳定性与寿命。2、本专利技术采用不吸收光的在中性溶液中表面带负电荷且具有高导热系数的材料与量子点颗粒复合制备量子点复合材料，其对光的吸收效应小，可以增强光在荧光胶体内的散射，提高LED芯片发射光的转换效率，进而减小荧光粉和量子点的用量，节约成本。3、本专利技术由于将量子点溶液制备成了量子点复合材料粉体，因此在生产中不需要去除量子点溶液中的溶剂，可以更加方便地调控量子点的用量，简化了生产工艺流程，提高生产效率。附图说明图1为本专利技术的量子点复合材料制备流程图；图2为本专利技术的白光LED制备方法流程图；图3为本专利技术实施例1制备的白光LED结构示意图；图4为本专利技术实施例2制备的白光LED结构示意图；图5为本专利技术实施例7制备的白光LED结构示意图；图6为本专利技术实施例8制备的白光LED结构示意图；图7(a)和(b)为采用本专利技术方法制备的白光LED与常规白光LED的性能对比结果。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：101-热沉、102-模塑料、103-引线框架、104-LED芯片、105-金线、106-荧光胶体、107-封装胶、108-透光壳体、109-注胶孔、110-表面带正电荷的量子点溶液、111-棒状氮化硼、112-加热设备、113-量子点复合材料、114-点胶设备、115-硅基板。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术实施例提供的一种白光LED，包括基板115、LED芯片104和透光壳体108，其中，LED芯片104设置在基板115表面，该LED芯片104上涂覆有荧光胶体106，该荧光胶体由胶体基质、荧光粉和量子点复合材料113混合而成，量子点复合材料由量子点颗粒和高导热系数材料颗粒复合而成；透光壳体108设置在基板115的上方，并将LED芯片104和荧光胶体106密封在内，该透光壳体108与荧光胶体之间填充有封装胶107，该封装胶通过透光壳体上的注胶孔109填充至透光壳体内部的空隙处。具体的，荧光粉占荧光胶体的质量分数为1％～50％，量子点复合材料占荧光胶体的质量分数为1％～20％，以将白光LED的色温大范围调控，实现从暖白光(3000K)到冷白光(8000K)的调控，并且可以获得较高的显色指数(CRI>90)。具体的，荧光粉为YAG荧光粉，胶体基质为硅胶或环氧树脂，荧光粉的发光波长为500nm～600nm。进一步的，高导热系数材料颗粒具体为白色或透明的(即不吸收光的)且在中性溶液中表面带负电荷的材料，例如氮化硼、氮化铝或氧化铝。由于高导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光LED，其特征在于，包括基板(115)、LED芯片(104)和透光壳体(108)，其中：所述LED芯片(104)设置在基板(115)表面，其上涂覆有荧光胶体(106)，该荧光胶体由胶体基质、荧光粉和量子点复合材料混合而成，所述量子点复合材料由量子点颗粒和高导热系数材料颗粒复合而成；所述透光壳体(108)设置在基板(115)的上方，并将LED芯片(104)和荧光胶体(106)密封在内，该透光壳体(108)与荧光胶体之间填充有封装胶(107)。

【技术特征摘要】
1.一种白光LED，其特征在于，包括基板(115)、LED芯片(104)和透光壳体(108)，其中：所述LED芯片(104)设置在基板(115)表面，其上涂覆有荧光胶体(106)，该荧光胶体由胶体基质、荧光粉和量子点复合材料混合而成，所述量子点复合材料由量子点颗粒和高导热系数材料颗粒复合而成；所述透光壳体(108)设置在基板(115)的上方，并将LED芯片(104)和荧光胶体(106)密封在内，该透光壳体(108)与荧光胶体之间填充有封装胶(107)。2.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述荧光粉占荧光胶体的质量分数为1％～50％，量子点复合材料占荧光胶体的质量分数为1％～20％。3.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述高导热系数材料颗粒具体为不吸收光的且在中性溶液中表面带负电荷的材料。4.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述高导热系数材料颗粒优选为氮化硼、氮化铝或氧化铝。5.如权利要求1所述的白光LED，其特征在于，所述高导热系数材料颗粒的形状优选为棒状或片状。6.如权利要求1-5任一项所述的白光LED，其特征在于，所述量子点颗粒占量子点复合材料的质量分数为0.1％～1％。7.如权利要求1-6任一项所述的白光LED，其特征在于，所述量子点颗粒由核层、壳层与表面配体组...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小兵，谢斌，余兴建，蓝威，周姝伶，张晓钰，王梦，王佳雯，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42