本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，尤其涉及一種白光LED封裝器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前大家所熟知的LED電視，都是使用藍光芯片加上黃色熒光粉產(chǎn)生白光的發(fā)光模式。LED電視就是利用白光通過彩色濾光器紅、綠、藍光來生成圖像，透過這樣的背光源讓人眼感受到白光。但問題在白光LED色彩范圍有限，并不足以產(chǎn)生足夠的飽和顏色，且單色光的精準度也不算高，產(chǎn)生的結(jié)果就是LED電視的色域范圍不高，色彩鮮艷度不夠鮮明。

背光一直是LCD屏幕不可或缺的一環(huán)，好的背光源一定需要有好頻譜表現(xiàn)，基本就決定了一片LCD面板的好壞。一般使用白光LED的液晶電視背光通，是通過濾光片所顯示的紅色、綠色不僅亮度低而且不夠純凈。這就導致了液晶電視的色域，受到背光的極大限制。雖然精準的調(diào)光技術(shù)，能夠一定幅度上提升電視的色域范圍，但是提升的空間有限，NTSC色域值能夠達到72%左右，一般最多也就能夠提升5~10%左右。

從近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，與太陽光比較，現(xiàn)在的白光LED燈是有缺陷的，這種人造白光有很多的高能光子(即藍光過多)現(xiàn)象。已經(jīng)有一些醫(yī)學證據(jù)表明藍光過多對人類健康的影響是不利的。

低色溫、大功率白光LED仍是商品化GaN基白光LED發(fā)展的總體趨勢。為適應(yīng)這種趨勢，就要加快紅光熒光粉的研發(fā)進程，這對提升白光LED的顯色指數(shù)具有重要意義。然而，令人遺憾的是，到目前為止，所有紅色熒光粉的性能與藍、綠色熒光粉相比在光通量性能維持方面還相差甚遠，這是白光LED發(fā)展的最大瓶頸所在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種白光LED封裝器件及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種白光LED封裝器件，包括載體和設(shè)于載體上的LED藍光芯片，其特征在于，所述LED藍光芯片上覆有一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層是由量子點顆粒、熒光粉和透明凝膠材料混合后涂覆得到，所述量子點顆粒包括量子點、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層上還覆有透明膠層。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述透明膠層為硅膠層或環(huán)氧樹脂層。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述透明凝膠材料為硅膠或環(huán)氧樹脂。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層的厚度為0.01-1mm。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述LED藍光芯片正裝、倒裝或垂直裝于所述載體上。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述量子點顆粒還包括金屬納米顆粒，所述金屬納米顆粒分布在所述介孔材料中。

在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述金屬納米顆粒為納米金、納米銀或納米鉑。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述阻水阻氧材料為氧化聚乙烯蠟、聚乙烯、聚苯乙烯、聚對二甲苯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述介孔材料為介孔二氧化硅材料、介孔二氧化鈦材料、介孔二氧化鋅材料、分子篩或金屬有機骨架化合物。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述載體為陶瓷基板、高分子材料基板或金屬基板中的任一種。

本發(fā)明還提供了一種如上所述的白光LED封裝器件的制備方法，包括以下步驟：

S1：將LED藍光芯片裝于載體上；

S2：取量子點顆粒、熒光粉、透明凝膠材料混合，涂覆于所述LED藍光芯片上，得到一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，所述量子點顆粒包括量子點、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述S2所述的涂覆是采用噴涂工藝、點膠工藝或模具工藝涂覆。

在一些優(yōu)選的實施方式中，在所述S2后還包括S3：在所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層上再涂覆一層透明膠層。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種白光LED封裝器件，包括載體，設(shè)于載體上的LED藍光芯片，所述LED藍光芯片上覆有一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層是由量子點顆粒、熒光粉和透明凝膠材料混合后涂覆得到，所述量子點顆粒包括量子點、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。本發(fā)明將量子點顆粒與熒光粉混合分散于透明凝膠材料后直接涂覆，進行芯片直接接觸式封裝，大大提高了LED的光效，將所述量子點顆粒用于直接進行LED藍光芯片接觸式封裝，制成白光LED器件，其飽和紅色的顯示指數(shù)R9值為47-99，市場上較優(yōu)質(zhì)的白光LED器件的R9值為通常在-110~-90，本發(fā)明所述LED封裝器件可以完全地表現(xiàn)飽和廣色域顏色，能在高色溫底下達到高顯色指數(shù)與高R9和高R11值，使用量子點LED封裝器件可使NTSC色域值能夠達到110%左右，不僅色彩鮮艷，亮度和能效明顯的大幅度提高。本發(fā)明所述LED封裝器件能發(fā)射出全光譜，即涵蓋整個可見光和紅外光區(qū)，它們能局限量子發(fā)旋光性質(zhì)，并釋放出較小頻寬的色光，發(fā)射出的波長半寬度在20 nm以下，因而呈現(xiàn)出更加飽和的光色，量子效率可達80%，以后還將會有更高的提升空間。

附圖說明

圖1為實施例1的量子點復(fù)合熒光顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1的量子點顆粒隨LED點亮時間的衰退示意圖；

圖3為實施例1的LED封裝器件的截面圖；

圖4為實施例2的量子點顆粒的熒光強度曲線；

圖5為實施例2的LED封裝器件的截面圖；

圖6為實施例3的LED封裝器件的截面圖；

圖7為實施例4的LED封裝器件的截面圖；

圖8為實施例5的LED封裝器件的截面圖；

圖9為實施例6的LED封裝器件的截面圖。

具體實施方式

實施例1：

量子點顆粒的制備，要實現(xiàn)量子點嵌入介孔材料可以采用以下三種方法，但不限于以下方法：

1、使用物理法將量子點通過物理腫脹和溶劑揮發(fā)的方式嵌入介孔材料；

2、原位生長量子點，即在介孔材料中原位生長量子點；

3、原位生長介孔材料，即在量子點溶液中原位生長介孔材料。

在本實施例中，采用物理法制備量子點顆粒，將量子點通過物理腫脹和溶劑揮發(fā)的方式嵌入介孔材料，具體步驟如下：

1、取介孔材料，介孔材料為介孔二氧化硅，粒徑為30~60μm，介孔孔徑為7~8nm，取1g介孔二氧化硅材料分散在100mL正己烷中，浸泡和活化介孔二氧化硅表面，然后加熱回流，保溫10h，加惰性氣氛保護；

2、量子點為CdSe，平均尺寸為4~6nm，取10mg量子點分散到10mL正己烷中，再將量子點溶液分散到介孔二氧化硅溶液，快速攪拌2h，讓量子點能夠進入介孔二氧化硅；然后撤掉回流設(shè)備，鼓入惰性氣氛，使得溶液幾乎完全揮發(fā)，再加入新的溶液，通過不斷改變濃度的方式，介孔二氧化硅在加熱溶液中腫脹，使得量子點由于濃度差、有效率的進入介孔二氧化硅，反復(fù)腫脹-溶劑揮發(fā)操作，時間為1~10h；正己烷徹底揮發(fā)后，在惰性氣體保護下，自然冷卻，然后在真空干燥箱中干燥，得到量子點-介孔材料粉末；

3、取200mg氧化聚乙烯蠟分散至50mL甲苯，加熱至固體融化，得到澄清透明的溶液；

4、將步驟2的量子點-介孔材料粉末加入到氧化聚乙烯蠟溶液中，快速攪拌，氧化聚乙烯蠟由于濃度差會進入介孔材料，填充量子點和介孔材料之間的間隙，待溶劑蒸發(fā)完全，得到量子點復(fù)合熒光顆粒。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，1是量子點，2是介孔材料（介孔二氧化硅），3是阻水阻氧材料（氧化聚乙烯蠟）。

另外按照步驟1、2制備沒有填充阻水阻氧材料的量子點復(fù)合熒光顆粒作為對比產(chǎn)品。

制備LED封裝器件：取LED藍光芯片垂直裝于載體的碗杯內(nèi)，首先使用銀膠、助焊劑等固晶，所述載體為氮化鋁陶瓷基板，烘烤，然后焊線；取上述制備所得的量子點顆粒和熒光粉混合，分散于透明凝膠材料中，然后再采用點膠工藝將量子點顆粒、熒光粉和透明凝膠材料混合材料涂覆在LED藍光芯片上和載體的碗杯內(nèi)，所述透明凝膠材料為硅膠，得到覆蓋在LED藍光芯片上的一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，烤箱烘烤，得到LED封裝器件，其結(jié)構(gòu)截面圖如圖3。

參照圖3，可以看到，所得的基于白光LED封裝器件包括載體4和垂直裝于載體4碗杯內(nèi)的LED藍光芯片5，所述LED藍光芯片5上覆有一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層6，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6的厚度為0.2mm。

將對比產(chǎn)品按照上述步驟制備LED封裝器件，分析根據(jù)本發(fā)明所述量子點顆粒和對比產(chǎn)品的光轉(zhuǎn)化效率衰退情況，得到光轉(zhuǎn)換效率衰退比率如圖2所示，隨著點亮時間增加，圖中實心圓點表示本發(fā)明所述量子點顆粒（填充有阻水阻氧材料的量子點顆粒），本發(fā)明所述量子點顆粒在一個月內(nèi)光轉(zhuǎn)換效率基本沒有衰退，圖中空心圓點表示對比產(chǎn)品（沒有填充阻水阻氧材料的量子點顆粒）光轉(zhuǎn)換效率逐步消退，一個月后剩余60%左右，這證明在量子點和介孔材料之間的間隙填充阻水阻氧材料后，提高了量子點復(fù)合熒光顆粒的阻隔特性，進而提升其穩(wěn)定性。在量子點和介孔材料之間的間隙填充阻水阻氧材料，可以使得量子點的載體材料更加致密，大大提高了量子點顆粒的阻隔特性，因此提升了量子點顆粒的穩(wěn)定性；所得量子點顆粒具有很高的量子效率；量子點顆粒具有介孔結(jié)構(gòu)，從而大大減小了量子點在量子點顆粒中的聚集帶來的效率衰退或者猝滅；量子點顆粒具有阻擋層結(jié)構(gòu)，提升了量子點能承受的溫度，提高了使用效率，使得量子點顆粒及其LED封裝器件具有優(yōu)異的使用壽命。

實施例2：

含金屬納米顆粒的量子點顆粒的制備，具體步驟為：

1、取1g介孔二氧化鈦和1mL三角形納米金顆粒分散在100mL正己烷中，浸泡和活化介孔二氧化鈦表面，然后加熱回流，保溫10h，加惰性氣氛保護，撤掉回流系統(tǒng)，讓溶劑蒸發(fā)，得到白色的金屬-介孔二氧化鈦復(fù)合顆粒粉末；

2、將得到的復(fù)合顆粒粉末在200℃、惰性氣氛保護下煅燒處理，然后重新分散到50mL甲苯中；

3、取10mg發(fā)射波長在530nm的CdSe/ZnS量子點分散到10mL甲苯，再將量子點溶液分散到步驟2的金屬-介孔二氧化鈦，快速攪拌2h，讓量子點能夠進入介孔二氧化硅；然后撤掉回流設(shè)備，鼓入惰性氣氛，使得溶液幾乎完全揮發(fā)，再加入新的溶液，通過不斷改變濃度的方式，介孔二氧化硅在加熱溶液中腫脹，使得量子點由于濃度差、有效率的進入介孔二氧化鈦，反復(fù)腫脹-溶劑揮發(fā)操作，時間為1~10h；正己烷徹底揮發(fā)后，在惰性氣體保護下，自然冷卻，然后在真空干燥箱中干燥，得到量子點-介孔材料粉末；

4、取100mg聚乙烯分散至50mL氯仿，加熱至固體融化，得到澄清透明的溶液；

5、將步驟3的量子點-介孔材料粉末加入到聚乙烯溶液中，快速攪拌，聚乙烯由于濃度差會進入介孔材料，填充量子點和介孔材料之間的間隙，待溶劑蒸發(fā)完全，得到含納米金的量子點復(fù)合熒光顆粒。

另外參照以上步驟制備沒有加入納米金的量子點顆粒，當納米金的吸收波長和量子點的發(fā)射波長匹配，且納米金和量子點的間距合適時，金屬顆?？梢酝ㄟ^等離子共振的方式參與發(fā)光，分別分析本發(fā)明所述量子點顆粒（加入納米金的量子點顆粒）和未加入納米金的量子點顆粒，得到圖4，本發(fā)明所述量子點顆粒（加入納米金的量子點顆粒）的熒光強度如曲線1所示，未加入納米金的量子點顆粒的熒光強度如曲線2所示，從圖4中可以看到，本發(fā)明所述量子點顆粒的熒光強度（曲線1）比沒有加入納米金的量子點顆粒（曲線2）要強1.7倍。金屬納米顆?？梢詭椭孔狱c俘獲更多的藍光，提高藍光的利用率。在實際生產(chǎn)中，增加金屬納米顆?？梢垣@得同樣的光轉(zhuǎn)換效果，可以減少量子點的使用，從而降低量子點中重金屬的使用，更加綠色環(huán)保。金屬納米顆粒對提高量子點熒光強度有兩種作用機理：（1）納米金屬顆粒的自由電子在外界電磁場作用下規(guī)則運動而產(chǎn)生的表面等離子體可極大地增強粒子周圍的電磁場，當入射光頻率與金屬顆粒自由電子固有頻率一致時，產(chǎn)生表面等離子體共振，使局域場增強達到最大，這一增強的局域場使金屬顆粒表面附近的量子點的激發(fā)速率得到增強，發(fā)光強度增強；（2）金屬納米顆粒與量子點的耦合輻射過程，量子點與金屬顆粒之間發(fā)生非輻射能量轉(zhuǎn)移，由激發(fā)的量子點耦合為LSPR能量，LSPR反過來輻射到遠場。

制備LED封裝器件：取LED藍光芯片倒裝于載體的碗杯內(nèi)，首先使用銀膠、助焊劑等固晶，所述載體為氧化鋁陶瓷基板，烘烤，然后焊線；取上述制備所得的量子點顆粒和熒光粉混合，分散于透明凝膠材料中，然后再采用點膠工藝將量子點顆粒、熒光粉和透明凝膠材料混合材料涂覆在LED藍光芯片上和載體的碗杯內(nèi)，所述透明凝膠材料為環(huán)氧樹脂，得到覆蓋在LED藍光芯片上的一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，得到LED封裝器件，其結(jié)構(gòu)截面圖如圖5。

參照圖5，可以看到，所得的基于白光LED封裝器件，包括載體4和倒裝于所述載體4碗杯內(nèi)的LED藍光芯片5，所述LED藍光芯片5上覆有一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層6，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6的厚度為0.3mm。

實施例3：

采用如實施例2所述的量子點顆粒的制備方法，采用介孔二氧化鋅材料作為介孔材料，金屬納米顆粒選用納米銀，阻水阻氧材料為聚苯乙烯，制備得到的所述量子點顆粒，包括量子點、金屬納米顆粒、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點和所述金屬納米顆粒分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。

制備LED封裝器件：LED藍光芯片正裝于載體的碗杯內(nèi)，首先使用銀膠、白膠等固晶，所述載體為銅基板，烘烤，然后焊線；取上述制備所得的量子點顆粒和熒光粉混合，分散于透明凝膠材料中，然后再采用點膠工藝將量子點顆粒、熒光粉和透明凝膠材料混合材料涂覆在LED藍光芯片上和載體的碗杯內(nèi)，所述透明凝膠材料為硅膠，得到覆蓋在LED藍光芯片上的一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層；再采用點膠的工藝在量子點顆粒與熒光粉混合膠層上涂覆一層硅膠層，烤箱烘烤，得到LED封裝器件，其結(jié)構(gòu)截面圖如圖6。

參照圖6，可以看到，所得的基于白光LED封裝器件，包括載體4和正裝于所述載體4碗杯內(nèi)的LED藍光芯片5，所述LED藍光芯片5上依次覆有量子點顆粒與熒光粉混合膠層6和透明凝膠層7，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6的厚度為0.2mm，所述透明凝膠層7為硅膠層。在所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6上制備一層透明凝膠層7可以更好地將量子點與外界隔離，能夠增強阻氧阻水效果，進一步提高LED封裝器件的使用壽命。

實施例4：

采用如實施例2所述的量子點顆粒的制備方法，采用分子篩作為介孔材料，金屬納米顆粒選用納米鉑，阻水阻氧材料為聚對二甲苯，制備得到的所述量子點顆粒，包括量子點、金屬納米顆粒、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點和所述金屬納米顆粒分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。

制備LED封裝器件：LED藍光芯片垂直裝于載體上，首先使用銀膠、共金等固晶，所述載體為鋁基板，烘烤，然后焊線；取上述制備所得的量子點顆粒和熒光粉混合，分散于透明凝膠材料中，然后再采用噴涂工藝將量子點顆粒、熒光粉和透明凝膠材料混合材料涂覆在LED藍光芯片上，所述透明凝膠材料為硅膠，得到覆蓋在LED藍光芯片上的一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層；再采用噴涂的工藝在量子點顆粒與熒光粉混合膠層上涂覆一層硅膠層，烤箱烘烤，得到LED封裝器件，其結(jié)構(gòu)截面圖如圖7。

參照圖7，可以看到，所得的基于白光LED封裝器件，包括載體4和垂直裝于所述載體4上的LED藍光芯片5，所述LED藍光芯片5上依次覆有量子點顆粒與熒光粉混合膠層6和透明凝膠層7，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6的厚度為0.01mm，所述透明凝膠層7為硅膠層。在所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6上制備一層透明凝膠層7可以更好地將量子點與外界隔離，能夠增強阻氧阻水效果，進一步提高LED封裝器件的使用壽命。

實施例5：

采用如實施例2所述的量子點顆粒的制備方法，采用金屬有機骨架化合物作為介孔材料，金屬納米顆粒選用納米鉑，阻水阻氧材料為聚碳酸酯，制備得到的所述量子點顆粒，包括量子點、金屬納米顆粒、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點和所述金屬納米顆粒分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。

制備LED封裝器件：LED藍光芯片倒裝于載體上，首先使用銀膠、錫膏、共金等固晶，所述載體為PPA基板，烘烤，然后焊線；取上述制備所得的量子點顆粒和熒光粉混合，分散于透明凝膠材料中，然后制作模具，采用直接壓模成型工藝在LED藍光芯片上制備一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，即，制備一個模具，將量子點顆粒、熒光粉、透明凝膠混合材料注入模具中，然后將LED單元倒扣于所述模具中，所述LED藍光芯片完全沒入混合材料中，固化脫模，在所述LED藍光芯片上覆了一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，烤箱烘烤；再制作模具，采用直接壓模成型工藝用硅膠材料在量子點顆粒與熒光粉混合膠層上制備一層硅膠層，烤箱烘烤，得到LED封裝器件，其結(jié)構(gòu)截面圖如圖8。

參照圖8，可以看到，所得的基于白光LED封裝器件，包括載體4和倒裝于所述載體4上的LED藍光芯片5，所述LED藍光芯片5上依次覆有量子點顆粒與熒光粉混合膠層6和透明凝膠層7，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6的厚度為1mm，所述透明凝膠層7為硅膠層。

實施例6：

采用如實施例2所述的量子點顆粒的制備方法，采用介孔二氧化硅材料作為介孔材料，金屬納米顆粒選用納米金，阻水阻氧材料為聚甲基丙烯酸甲酯，制備得到的所述量子點顆粒，包括量子點、金屬納米顆粒、介孔材料和阻水阻氧材料，所述量子點和所述金屬納米顆粒分布在所述介孔材料中，在所述量子點和所述介孔材料之間的間隙填充有所述阻水阻氧材料。

制備LED封裝器件：LED藍光芯片正裝于載體上，首先使用銀膠、白膠等固晶，所述載體為PCT基板，烘烤，然后焊線；取上述制備所得的量子點顆粒和熒光粉混合，分散于透明凝膠材料中，再采用噴涂工藝將量子點顆粒、熒光粉、透明凝膠混合材料涂覆在LED藍光芯片上，所述透明凝膠材料為硅膠，得到覆蓋在LED藍光芯片上的一層量子點顆粒與熒光粉混合膠層，烤箱烘烤；再采用噴涂工藝在量子點顆粒與熒光粉混合膠層上制備一層硅膠層，烤箱烘烤，得到LED封裝器件，其結(jié)構(gòu)截面圖如圖9。

參照圖9，可以看到，所得的基于白光LED封裝器件，包括載體4和倒裝于所述載體4上的LED藍光芯片5，所述LED藍光芯片5上依次覆有量子點顆粒與熒光粉混合膠層6和透明凝膠層7，所述量子點顆粒與熒光粉混合膠層6的厚度為0.1mm，所述透明凝膠層7為硅膠層。