專利信息
紫外LED具有體積小、壽命長以及效率高等優點，前幾篇文章中我們也知曉了紫外LED廣泛的應用前景。目前紫外LED除了發光效率較低，處于生產線上游的芯片制作水平有待提高之外，位于中游的封裝技術對LED的特性也有著重要的影響。處于生產線上游的芯片制作企業中，生產設備昂貴、生產材料消耗大、成本高，除了國家支持之外，半導體領域的寡頭公司居多，而處于中游的封裝企業以及下游的燈具等應用型中小企業則占據著不容忽略的數量。這篇文章將對紫外LED的封裝領域來做一定的分析，希望能夠對大家有所啟示。
1 紫外LED申請趨勢
圖1 紫外LED封裝領域專利申請趨勢圖
圖1顯示了紫外LED封裝領域的專利申請趨勢。可以得知，紫外LED封裝領域的申請量總體上呈現持續上升的趨勢，這與近些年封裝技術的逐步改善情況相適應，除此之外，2012年LED行業中很多中小企業倒閉、國際巨頭大裁員事件對LED行業的發展有一定的影響，這同樣也影響了紫外LED封裝領域的申請量，這也與上圖中，2012年申請量的回落點相適應。
2 紫外LED競爭者分析
圖2 紫外LED封裝領域申請人
圖2顯示了紫外LED封裝領域申請量排名前十的申請人，前三位的依然是LG、首爾半導體以及三星，并且前三位的申請量明顯超過了后六位，LG在紫外LED領域的封裝申請量超過了首爾半導體，LG的申請主要涉及封裝結構的設計、熒光粉以及顯示等方面，位列第四的是蘇州大學，蘇州大學涉及的熒光粉的申請居多，除了蘇州大學之外，我國企業京東方、青島杰生（圓融光電）均有出現，其中位列第十的是常以共同申請人出現的兩位企業榮創能源/展晶科技（深圳）。由此可以得知，我國在紫外LED的封裝領域占據著一定的地位。
3 熒光粉及封裝材料基礎專利介紹
紫外LED的封裝涉及到熒光粉、封裝材料以及封裝結構的設計等多個方面，其中，熒光粉能夠改變LED的顏色，并且其在色溫及光效方面影響明顯；封裝結構的設計主要涉及管芯形狀、基座設置、透鏡形狀、支架、反光杯形狀等方面的設計。接下來筆者主要從熒光粉以及封裝材料這兩個方面來進行部分基礎專利的介紹。
3.1 熒光粉基礎專利介紹
申請日為1999年1月13日，公開號為JP2000208818A的發光器件，其公開了采用一種可以吸收紫外光的熒光粉來使LED發出可見光，其采用硅酮樹脂制成透鏡形狀包覆芯片，熒光粉混合在硅酮樹脂中，被引證次數為52次；1999年11月24日由光波公司申請的，公開號為JP2001156338A的可見光發射裝置，其公開了是將熒光粉涂覆在玻璃外殼內來包覆發光芯片，其被引證的次數為29次；2000年03月27日，由通用電氣申請的，專利號為US6522065B1的紫外發光二極管中產生高發光度、高顯色指數白光的單成份熒光粉，其中其熒光粉的組成為A2-2XNa1+XEXD2V3O12，A至少包括鈣、鋇和鍶中的一種，E至少包括銪、鏑、 釤、銩和鉺中的一種，D至少包括鎂和鋅中的一種，且0.01≤X≤0.3，其熒光粉可以混合至封裝材料中，也可以涂在外殼上，該專利共有9個同族，其被引用次數達245次；2000年05月15日，由通用電氣公司申請的，專利號為US6501100B1的用于LED裝置的發白光的熒光材料混合物，其中其熒光材料有兩種，兩種熒光材料發出的光不同。該專利有13件同族，被引用次數達199次；2000年5月15日由通用電氣公司申請的，專利號為US6555958B1的將紫外光轉化為藍-綠光的熒光粉，該專利被引用達132次；2000年05月15日申請，由通用電氣公司持有，專利號為US6621211B1的用于LED的發白光的熒光粉混合物，其熒光粉包含了多種熒光材料，從而能夠發出白光，該專利共有12個同族，其被引用次數達326次；2006年03月17日，由飛利浦公司申請的，公開號為US20070215890A1的用于背光源的帶有熒光片的白光LED，其中光源中含有多個熒光片，多個熒光片之間采用包括硅樹脂或低熔點玻璃來作為粘結劑。該專利有9個同族，被引證167次。
3.2 封裝材料基礎專利介紹
1993年10月29日由東芝申請的，公開號為JP05283545A的紫外線輻射裝置，其中采用紫外線固化的環氧樹脂來封裝；1999年01月13日由ASAHI RUBBER KK申請的，公開號為JP2000208818A的發光裝置，其中采用硅樹脂（silicon resin）來封裝。其被引用52次；1999年4月22日由西門子公司申請的，公開號為DE19918370B4的帶有透鏡的白光LED，其中采用樹脂來封裝，封裝樹脂上粘附有透鏡。該專利有23個同族，其同族主要涉及有中國、德國、日本、臺灣、美國；1999年11月24日由光波公司申請的，公開號為JP2001156338A的可見光發光裝置，其中采用玻璃外殼來封裝芯片。其被引用29次；2000年08月22日由通用電氣申請的，公開號為US6791259B1的包含LED、光散射材料以及發光材料的固態照明系統，其中采用環氧樹脂或硅樹脂來封裝，其樹脂上設置有一層玻璃鈍化層，其樹脂以及玻璃鈍化層中均可設置有散射粒子。該專利有9個同族，被引證492次；2000年12月5日由OKAYA ELECTRIC INDUSTRY CO申請的，公開號為JP2002176201A的半導體發光元件，其中其芯片采用樹脂密封，其樹脂形成一透鏡結構。被引證47次；2001年04月30日申請的，公開號為US20020180351A1的紫外反射器以及同樣能夠減少紫外輻射泄露的紫外基光源，其中其芯片封裝于多層折射率不同的反射材料中，其折射率材料多種，其中包括了多種無機材料。該專利有6個同族，被引證207次，權利要求的數量為63項，該專利已被轉讓；2006年03月17日由飛利浦公司申請的，公開號為US20070215890A1的用于背光源的帶有熒光片的白光LED，其中采用硅樹脂或玻璃作為透鏡來封裝芯片。該專利有9個同族，被引證167次，權利要求的數量為55項；2005年07月13日申請的，公開號為US20060152140A1的發光器件，其中采用包含有熒光粉的玻璃或聚合物來封裝其芯片，該專利有20個同族，被引證162次，權利要求的數量為48項；2011年03月28日申請的，公開號為US20110176328A1的基于紫外的彩色像素的背光系統，其中采用石英玻璃、硼硅酸鹽玻璃、有機玻璃或亞克力作為導光板。其被引證55次。
由此可知，紫外LED的封裝材料經歷著由有機在向無機的轉變，樹脂對紫外光的耐受性較差，而石英玻璃對紫外光的透過率高，但其熱加工溫度高，這些均是制約紫外LED封裝的因素，因此如何既能延長紫外LED的壽命，又能提高外量子效率等，這依然是紫外LED封裝領域面臨的問題。
