一种LED灯条及其制造方法与流程

本发明创造涉及LED照明技术领域，特别涉及一种LED灯条及其制造方法。

背景技术：

在LED照明领域，有时候需要使用到一些LED灯条来作为发光组件，例如公开号为CN 104075170A的专利文件所公开的LED灯芯柱（即LED灯条），其即是由多根小型的LED灯管作为灯芯，通过这些灯芯组成一个类白炽灯的发光结构，即由LED灯管替代传统的钨丝。不言自明的，LED灯管必须能够360度发光才能够达到类似钨丝的发光效果，否则最终整灯的发光将极不均匀。对于如何实现360度发光，目前业内有多种技术方案，对于LED灯条的具体结构，可以参考公开号为CN104075170A的专利文件，但是无论何种技术方案，其最终都必须对LED灯条进行点胶操作，即用胶水将LED灯条包覆起来，这一方面是出于LED灯条出光效果的考虑，另一方面也是LED灯条的绝缘需求。

目前，LED灯条的基板大多为扁平板状，其包括正反两面以及两个侧面，目前的点胶方法一般是令胶头的尺寸与待点胶的面的尺寸严格匹对，然后对每个面（正面、反面和两个侧面）分别进行点胶，每个面点胶完成后都需要进行烘烤以上胶水变干，也就是说，对于一个LED灯条，在现有技术中，其需要进行四次点胶、四次烘烤后才能完成点胶作业，这不仅效率低下，而且浪费了胶水。

为此，专利号为201410595907.7 的中国专利提供了一种新的点胶头和点胶方法，将传统的四次点胶变为两次点胶，大幅的减少了点胶的次数，提高了四次效率。然而，这种方法实际上还是要对基板的侧面进行点胶，其主要是从设备角度进行改良来使得在正面点胶的时候顺带对侧面进行点胶，因此其胶水使用量仍然较多，存在胶水浪费的情况。因此，有必要研发一种不需要对基板的侧面进行点胶就能够实现灯条侧面发光的LED灯条结构。

技术实现要素：

本发明创造在于避免上述现有技术中的不足之处，目的之一在于提供一种不需要对基板侧面进行点胶就能够达到侧面发光效果的LED灯条；为此，目的之二在于提供分别用于上述灯条的底胶层和顶胶层所用的胶；进而，目的之三在于提供一种所述LED灯条的生产工艺。

发明思路：在现有的灯条结构中，荧光胶都包覆于固定有LED晶体的基板的四周，而正是基板厚度等原因，导致点胶时需要进行四次点胶。然而本申请的发明人认识到，实际上荧光胶并非一定要完全包覆基板，荧光胶的作用是在于让LED晶体发出的蓝光变为白光，并将两面发光的LED晶体的部分光线折射到灯条的侧面，因此荧光胶仅仅需要完全包覆LED晶体并形成能够供光线折射的折射体就可以实现其功能，并不一定要包覆基板。但现有的LED灯条结构都将LED晶体固定在基板上，这不可避免的导致现有的灯条在点胶时需要将基板也完全包覆在内。因此要减少点胶次数的重点在于将LED晶体从基板上剥离开来，使LED晶体直接被荧光胶包覆。对此，发明人经过分析后认为，基板的作用仅仅是作为LED灯条的骨架作用，晶体并不是一定要固定在基板上，因此可以将晶体固定至荧光胶体中，在将荧光胶体固定于基板，这样基板就继续能够发挥其骨架作用，LED晶体的点胶也会变得更加简单。当然，该技术相应的会面临的问题是：现有工艺中第一个生产步骤就是将LED晶体固定至基板上（即固晶步骤，这也是导致现有产品的结构都是将LED晶体固定在基板上的一个原因），然后再进行点胶，然而先固晶再点胶的方案明显不能够达到将晶体与基板玻璃的目的，而现有的封装胶也都是对应于上述传统工艺而进行的设计，其透光率、折射率和力学性能也不能满足本发明新设计的要求；因此必须适应性的对底胶层和顶胶层的封装胶以及生产工艺也进行改进。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种LED灯条，包括透明基板，还包括形成于透明基板的顶面的底胶层，所述底胶层的顶面设置有双面发光的LED晶体，所述底胶层中混合有荧光粉，且所述底胶层令所述LED晶体底面发出的光线部分被折射至所述底胶层的侧面并从底胶层的侧面射出；

其中，所述底胶层所用的封装胶为环氧封装胶，所述环氧封装胶包括A组分胶和B组分胶，所述A组分胶由下列组分组成：环氧树脂混合体100份，所述混合体由10-15wt%的端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、22-26 wt %的对氨基苯酚环氧树脂和59-68 wt %的缩水甘油酯类环氧树脂三种环氧树脂组成，亚磷酸三乙酯6-8份，邻苯二甲酸二乙酯10-12份，DOP增塑剂11-13份，UV-9紫外线吸收剂3-5份，γ-巯丙基三甲氧基硅烷5-7份，-400目透明氧化铝填料30-40份；所述B组分以A组分中环氧树脂混合体100份计由下列组分组成：苯乙烯马来酸酐共聚物2份，2-苯基咪唑5份，二甲基苄胺4-6份，环烷油2-4份，透明白炭黑28-30份；丙二醇二缩水甘油醚22-24份；所述底层胶为取A组分胶和B组分胶按照1:1混合，然后混入荧光粉，涂覆基板后于85-95℃固化30-50分钟而成。

所述环氧封装胶的A组分胶的制备方法为：按上述配比称取原料，先将端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、对氨基苯酚环氧树脂和缩水甘油酯类环氧树脂三种环氧树脂在大约110-120℃下搅拌混合均匀，然后保持该温度加入-400目透明氧化铝填料混合60-90分钟；再将温度将至70-80℃，加入亚磷酸三乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、DOP增塑剂、UV-9紫外线吸收剂和γ-巯丙基三甲氧基硅烷混合100-120分钟，冷却至常温后包装；B组分胶的制备方法为：在约60-65℃下将苯乙烯马来酸酐共聚物、2-苯基咪唑、二甲基苄胺搅拌混合20-30分钟，然后在该温度下加入透明白炭黑再搅拌50-60分钟，最后加入环烷油和丙二醇二缩水甘油醚混合80-90分钟后，冷却至常温进行包装。

其中，所述LED晶体的顶面覆盖有顶胶层，所述顶胶层也混合有荧光粉；所述顶胶层所用的封装胶为有机硅胶；所述有机硅胶包括甲组分胶和乙组分胶，其中甲组分胶由下列成分组成：硅氧烷混合体100份，其中所述硅氧烷混合体由80wt%α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、10wt%α,ω-二羟基聚二甲基二苯硅氧烷和10wt%γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷组成，甲基硅油10-12份，纳米二氧化钛粉6-8份，30-50μm石英玻璃粉 8-10份，乙炔基环己醇0.8-1.0份；所述乙组份胶是以相对于硅氧烷混合体100份由下列重量份比的原料组成：乙基三甲氧基硅烷40-60份，二乙烯三胺6-8份，苯基硅油20-25份、气相二氧化硅微粉6-8份，增粘剂9-10份和二辛基二月桂酸锡0.2-0.4份，铂-甲基苯基聚硅氧烷0.8-1.0份；所述顶层胶为选取所述甲组分胶和乙组分胶，然后按照2:1的比例混合后，再加入荧光粉搅拌均匀，均匀涂覆LED晶体的顶面后室温固化即可。

其中，所述的有机硅胶中的甲组分胶的制备方法为：按照上述比例，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基二苯硅氧烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷投入真空捏合机中共混，控制捏合温度约为60-75℃，真空度约为0.01-0.03MPa，共混20-30分钟，共混结束后转入反应釜中搅拌冷却至室温，然后再加入甲基硅油，纳米二氧化钛粉，30-50μm石英玻璃粉和乙炔基环己醇，搅拌转速为850-950转/分，搅拌混合60-80分钟，得到甲组分胶；乙组分胶的制备方法为：按上述比例，将所有组分原料同时投入到反应釜中搅拌混合，保持真空度约为0.01-0.03MPa、搅拌转速为850-950转/分，搅拌混合约60-80分钟，混合结束后，得到乙组分胶。

其中，所述增粘剂可以为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-胺乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷中一种或多种。

其中，所述底胶层混合的荧光粉的浓度大于等于所述顶胶层混合的荧光粉的浓度。

其中，所述底胶层的硬度大于所述顶胶层的硬度。

其中，所述底胶层的硬度大于Shore D 80 。

其中，所述透明基板是玻璃基板。

还提供一种LED灯条制造方法，包括：

底胶层涂覆步骤：在透明基板的顶面涂覆一层混有荧光粉的上述环氧封装胶底胶层并固化；

固晶步骤：在底胶层的顶面固定能够双面发光的LED晶体，令所述LED晶体底面发出的光线部分被底胶层折射至所述底胶层的侧面并从底胶层的侧面射出。

其中，在LED晶体的顶面覆盖上述有机硅胶顶胶层，所述顶胶层也混合有荧光粉。

其中，所述底胶层涂覆步骤包括：整体涂覆步骤：在整片的透明基板的顶面涂覆一层混有荧光粉的底胶层并固化；

切割步骤：将已涂覆有底胶层的透明基板切割为条状的透明基板。

为了实现本发明的结构设计，并达到较好的效果，本发明的上述环氧封装胶和有机硅胶分别采用了全新的设计。具体为：其中对于环氧封装胶，发现现有的采用一种或两种环氧树脂作为基的胶水性能不能满足使用需要，从而在大量实验的基础上，通过优化设计，考虑不同环氧树脂的性能差异，从而获得了上述采用三种环氧树脂复配的方案，且经过大量正交实验，发现采用本发明的上述配比可以达到基础胶体的协同作用效果，使得力学性能比现有技术提高20%，而含量配比不在上述范围内，则没有这种显著的效果；因此，对于本发明的上述环氧封装胶，A组分采用10-15wt%的端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、22-26 wt %的对氨基苯酚环氧树脂和59-68 wt %的缩水甘油酯类环氧树脂三种环氧树脂，这三种树脂的这样的比例，对于本发明至关重要，此外，A组分中采用透明氧化铝和B组分中的透明白炭黑一则保证了高透明、高亮度性能，二则发现，二者的配合可以提高折射率；同时限定的上述比例，对于胶的力学性能也至关重要；而A组分和B组分中的其余组分也是根据上述两种重要组分的选取后根据胶体的性能和工艺需要而进行的严格的遴选后获得的。并且确定了各自适宜的含量，从而总体上保证了胶的各项技术效果（下面详述）。基于类似的思路和考虑，对于有机硅胶，也是发现现有的一种或两种硅氧烷组成的胶体不能满足本发明的需要，从而结合上述所用的三种硅氧烷的优势，而进行复配基础胶体，且经过大量正交实验，发现采用本发明的上述配比可以达到基础有机硅胶体的协同作用效果，使得力学性能比现有技术提高约12%，更重要的是保证了高折射率和高透光性能，而含量配比不在上述范围内，则没有这种显著的效果；因此，对于本发明的上述有机硅胶，其中甲组分中的所述硅氧烷混合体由80wt%α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、10wt%α,ω-二羟基聚二甲基二苯硅氧烷和10wt%γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷组成，采用这三种硅氧烷，并严格限定这样的比例，对于本发明至关重要，此外，甲组分中采用纳米二氧化钛粉和石英玻璃微粉以及乙组分中的气相二氧化硅是提高折射率的关键组分；同时对于胶的力学性能也至关重要；而甲组分和乙组分中的其余组分也是根据上述两种重要组分的选取后根据胶体的性能和工艺需要而进行的严格的遴选后获得的。并且确定了各自适宜的含量，从而总体上保证了胶的各项技术效果（下面详述）。同时，根据上述技术方案，本发明还针对两种胶体的基础胶的特征，而提供了两种胶的制备方法，所述制备方法的各步骤，参数也是经过大量实验进行验证后获得的，保证了胶体的混匀性，组分之间协同技术效果的发挥。

总之，本发明从改进的LED灯条结构设计出发，开发了两种全新的封装胶体系，两种封装胶采用不同的体系，对应底胶层和顶胶层不同的使用性能需求。两种胶均通过组分的复配选择、含量比例的限定而实现了本发明上述改进结构的设计要求，并且，经实践验证使用，两种胶的性能优异，配合使用效果理想，取得了意料不到的技术效果。

本发明创造的有益效果：

1.本发明提供的LED灯条包括形成于透明基板的顶面的底胶层，所述底胶层的顶面设置有双面发光的LED晶体，所述底胶层中混合有荧光粉。照明时，LED晶体底面发出的光线中，正向射出的部分被底胶层的荧光粉转变为白光后，从底胶层的底面入射至透明基板，再从透明基板的底面射出；侧向射出的部分则在被底胶层的荧光粉转变为白光后，由底胶层折射至底胶层的侧面，然后从底胶层的侧面射出，LED晶体顶面发出的光线也能够朝底胶层的顶面所朝向的方向射出，因此，该灯条在不需要对透明基板的侧面进行点胶的情况下就能够实现侧面发光。

2.本发明全新设计了底胶层和顶胶层用胶用胶，分别采用环氧封装胶和有机硅胶，两种胶根据本发明的改进结构分别独立设计，并相互配合使用。总体上，两种胶均具有高亮度、高透明性以及高折射率的光学特性，且底胶层高强度、高硬度的机械性能和良好的耐候性（耐氧化、紫外线），顶胶层具有高弹性、高韧性、适宜的硬度的机械性能以及良好的耐候性（防水、耐紫外线）；并且两种胶的相容性好，热膨胀系数相互匹配，界面粘接牢固，冷热循环不开裂。按照相关标准，测定两种胶的性能参数为：环氧封装胶，按GB/T 528-2009测试，其拉伸强度可达5.2-5.8MPa，伸长率为320-370%，硬度（shore D）大于80；有机硅胶：100％拉伸伸长模量为0.95-1.05MPa，硬度（shore D）大于55，断裂伸长率550-650％。环氧封装胶，光学性能为透光率96-97%，折射率1.45-1.46，亮度（1m）6380-6390，有机硅胶：光学性能为透光率97-8%，折射率1.46-1.47，亮度（1m）6390-6400。

3.在生产工艺方面，本发明改变了传统的先固晶在点胶的常规方法，生产时先在LED基板点胶形成底胶层，然后才在底胶层上进行固晶，因此使得LED晶体底面发出的光线能够从底胶层的侧面射出，使得LED灯条能够达到侧面发光的效果，自然也就不需要对透明基板的侧面进行点胶。

附图说明

利用附图对本发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明创造一种LED灯条的结构示意图。

在图1中包括有：

1——玻璃基板、2——底胶层、3——LED晶片、4——顶胶层。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明创造作进一步描述。

本发明创造一种LED灯条的具体实施方式，如图1所示，包括玻璃基板1，玻璃基板1的上方形成有底胶层2，该底胶层2的的厚度约为0.05-0.7MM，硬度约为Shore D 80，底胶层2是由混合有荧光粉的胶水固话而成的，底胶层2的上表面固设有能够双面发光的LED晶片3，在LED晶片3的表面，涂设有顶胶层4，顶胶层4的硬度可以相对底胶层2软一些，顶胶层4中同样混合油荧光粉，且其荧光粉底胶层的浓度2≧荧光粉4的浓度。

照明时，LED晶体底面发出的光线中，正向射出的部分被底胶层2的荧光粉转变为白光后，从底胶层2的底面入射至透明基板，再从透明基板的底面射出；侧向射出的部分则在被底胶层2的荧光粉转变为白光后，由底胶层2折射至底胶层2的侧面，然后从底胶层2的侧面射出，LED晶体顶面发出的光线则被顶胶层4中的荧光粉转为白光后透过顶胶层4射出。因此，该灯条在不需要对透明基板的侧面进行点胶的情况下就能够实现侧面发光。

上述LED灯条的制造方法如下：

A步骤：在整片的玻璃基板1上均匀的涂覆胶水，然后将其送入烘烤箱中烘烤，烘烤温度为85-95℃，时间为30-50分钟；从而使胶水固化形成底胶层2；采用上述烘烤温度和时长，能够使胶水固化形成的底胶层2的硬度达到更高的强度，从而满足固晶的需求；

B步骤：根据灯条的宽度需要，将前述整片的玻璃基板1切割为条状的玻璃基板1；

C步骤：在底胶层2的顶面固晶（固定LED晶体）并焊线（焊接导电跳线）；

D步骤：在LED晶体的顶面涂覆胶水，以使胶水常温固化形成顶胶层4，该步骤的胶水、烘烤过程可以仿照传统的点胶步骤。

本发明底胶层的环氧树脂胶的优选实施例、制备方法及应用方法为：

所述环氧封装胶包括A组分胶和B组分胶，所述A组分胶由下列组分组成：环氧树脂混合体100份，所述混合体由13wt%的端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、24wt %的对氨基苯酚环氧树脂和63 wt %的缩水甘油酯类环氧树脂三种环氧树脂组成，亚磷酸三乙酯7份，邻苯二甲酸二乙酯11份，DOP增塑剂12份，UV-9紫外线吸收剂4份，γ-巯丙基三甲氧基硅烷6份，-400目透明氧化铝填料35份；所述B组分以A组分中环氧树脂混合体100份计由下列组分组成：苯乙烯马来酸酐共聚物2份，2-苯基咪唑5份，二甲基苄胺5份，环烷油3份，透明白炭黑29份；丙二醇二缩水甘油醚23份。

所述环氧封装胶的A组分胶的制备方法为：按上述配比称取原料，先将端羟基聚二甲基硅氧烷改性环氧树脂、对氨基苯酚环氧树脂和缩水甘油酯类环氧树脂三种环氧树脂在115℃下搅拌混合均匀，然后保持该温度加入-400目透明氧化铝填料混合75分钟；再将温度将至75℃，加入亚磷酸三乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、DOP增塑剂、UV-9紫外线吸收剂和γ-巯丙基三甲氧基硅烷混合110分钟，冷却至常温后包装；B组分胶的制备方法为：在60℃下将苯乙烯马来酸酐共聚物、2-苯基咪唑、二甲基苄胺搅拌混合25分钟，然后在该温度下加入透明白炭黑再搅拌60分钟，最后加入环烷油和丙二醇二缩水甘油醚混合80-90分钟后，冷却至常温进行包装。

所述环氧封装胶的应用方法为：取A组分胶和B组分胶按照1:1混合，然后混入荧光粉，涂覆基板后于85-95℃固化40分钟。

本发明顶胶层的有机硅胶的优选实施例、制备方法及应用方法为：

所述有机硅胶包括甲组分胶和乙组分胶，其中甲组分胶由下列成分组成：硅氧烷混合体100份，其中所述硅氧烷混合体由80wt%α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、10wt%α,ω-二羟基聚二甲基二苯硅氧烷和10wt%γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷组成，甲基硅油11份，纳米二氧化钛粉7份，30-50μm石英玻璃粉 9份，乙炔基环己醇0.9份；所述乙组份胶是以相对于硅氧烷混合体100份由下列重量份比的原料组成：乙基三甲氧基硅烷50份，二乙烯三胺7份，苯基硅油23份、气相二氧化硅微粉7份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷10份和二辛基二月桂酸锡0.3份，铂-甲基苯基聚硅氧烷0.9份；

其中，所述的有机硅胶中的甲组分胶的制备方法为：按照上述比例，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基二苯硅氧烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷投入真空捏合机中共混，控制捏合温度为65℃，真空度约为0.01-0.03MPa，共混25分钟，共混结束后转入反应釜中搅拌冷却至室温，然后再加入甲基硅油，纳米二氧化钛粉，30-50μm石英玻璃粉和乙炔基环己醇，搅拌转速为900转/分，搅拌混合70分钟，得到甲组分胶；乙组分胶的制备方法为：按上述比例，将所有组分原料同时投入到反应釜中搅拌混合，保持真空度约为0.01-0.03MPa、搅拌转速为900转/分，搅拌混合约75分钟，混合结束后，得到乙组分胶。

所述有机硅胶应用于顶层胶的方法为：选取所述甲组分胶和乙组分胶，然后按照2:1的比例混合后，再加入荧光粉搅拌均匀，均匀涂覆LED晶体的顶面后室温固化即可。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。