[发明专利]制造发光二极管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造包括光学元件的发光二极管(LED)的方法，该方法包括:提供可固化的液态聚硅氧烷/TiO₂复合物，所述复合物的折射率为大于1.61至1.7，该复合物在室温和常压条件下是液态的;提供半导体发光二极管管芯(diode die)，该二极管管芯具有一个面，所述半导体发光二极管管芯通过所述面发光;使得所述半导体发光二极管管芯与所述可固化液态聚硅氧烷/TiO₂复合物接触;以及，使得所述可固化液态聚硅氧烷/TiO₂复合物固化，形成光学元件;所述光学元件的至少一部分与所述面相邻。

背景技术

发光二极管(LED)装置通常包括被光学透明的热稳定材料包封的LED管芯。所述包封材料通常用于实现以下三种功能中的至少一种，即(1)帮助将发光二极管结合入装置中;(2)为发光二极管脆弱的配线提供保护;(3)在高折射率的管芯和低折射率的空气之间作为折射中间介质。在一些LED装置中,将预先形成的塑料透镜或玻璃透镜固定或者粘合在其中安装有LED管芯的封装上。然后将可固化液体密封剂材料注入所述LED管芯和塑料透镜(或者玻璃透镜)之间的空腔之内，然后进行固化，从而完全密封所述LED管芯。

因此，人们选择高折射率聚合物作为透镜和密封剂材料，用于发光二极管装置应用。例如，在制造LED装置的时候,制造商需要在几万小时的操作过程中在可见光区域具有高透射率、高折射率(即折射率约等于或高于1.60)和极佳热稳定性的光学聚合物。通过使用高折射率材料可以在相同的驱动电流之下显著改进从LED管芯的光提取效率,由此使得LED装置更为节能。另外，LED装置工业使用液态预聚物，在将大部分装置已经组装之后，使得所述液态预聚物原位固化。因此，所述固化的聚合物体系必须表现出很小的收缩，必须能够在不会对组装的装置造成破坏的条件下发生固化。

通常用来对LED管芯进行包封的材料包括环氧树脂和硅酮。常规的环氧树脂在长时间受到紫外光辐照或者经历升高温度的加热条件的时候，会表现出很差的光稳定性(也即是说，它们容易随着时间推移而变黄)。这种变黄会导致随着时间推移，从LED装置输出的光减少。另一方面，常规的硅酮具有高得多的热稳定性和光稳定性。因此，硅酮正在成为LED装置的主要密封剂。但是，常规的硅酮密封剂的折射率范围在1.41-1.57(在550纳米检测)。另外，已经证明很难在不降低其他关键性能(例如非固化状态下的流动性)的前提下获得约高于1.6的折射率(在550纳米测得)。

Conner等人在美国专利申请公开第2009/0039313号中公开了一组液态预聚物。Conner等公开了一种(硫代)苯氧基苯基苯基硅烷组合物，该组合物包含式I所示的(硫代)苯氧基苯基苯基硅烷：

Ph²-Q-Ph¹-Si(Ph³)(OR)₂(I)

式中：Ph¹是苯环，包括Ph²-Q-、--Si(Ph³)(OR)₂和四个氢原子作为取代基;Ph²-Q是(硫代)苯氧基，其中Ph²是苯基，Q选自氧原子、硫原子、以及它们的组合;Ph²-Q位于Ph¹苯环上与Si原子为邻位、间位或对位关系的一个位置;Ph³是苯基;R独立地选自氢原子,C_1-10烃基,及其组合;所述C_1-10烃基独立地选自:直链、支链或环状的C_1-10烷基;苯基;取代的苯基;芳基烷基;及其组合。

随着半导体发光二极管(LED)管芯在以下所示的各类应用中的比重日益增加，例如：固态照明、航空照明、车辆照明(例如刹车灯、转向信号灯和方向灯)以及交通灯;人们始终需要改进的制造方法，具体来说，需要大规模生产方法。因此，人们越来越多地需要使用在线模塑工艺，将可固化液态密封剂材料直接模塑在LED管芯之上。在这些在线模塑工艺中，将可固化液态密封剂材料注入或者装入包括LED管芯的模具腔内(或者注入或装入浸没LED管芯的模具腔内)，然后使得所述密封剂材料固化，所述密封剂材料包封所述LED管芯，同时形成透镜，所述透镜用来控制从LED管芯发射的光的形状。通过所述在线模塑工艺，省去了预先制造透镜并将透镜组装入LED装置的步骤。因此，所述在线模塑工艺可以更廉价地大规模制造LED装置。