光波長轉換材料的封裝方法及結構的制作方法

專利名稱：光波長轉換材料的封裝方法及結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及光波長轉換材料，尤其涉及光波長轉換材料防潮、防氧化 用的封裝方法及結構。
背景技術：
隨著技術的發展和應用領域的擴大，光波長轉換材料的種類越來越 多。目前常用的是熒光粉，其使用壽命受周圍環境，如濕氣、空氣(中的氧氣)的影響較大。 目前已知的光波長轉換材料有熒光粉、染料或納米發光材料。對包括熒光粉在內的這些光 波長轉換材料進行防潮、防氧化的處理至關重要。現有方案主要是在熒光粉顆粒上包覆一層其它材料的薄膜來隔絕空氣，以保護熒 光粉。所述包覆的材料包括氧化硅，氧化鈦，氧化鋁，磷酸鋁等。例如，申請號為98122739 的中國專利申請公開了一種方案，將經過處理的電致熒光粉放入特定配制的有機膠體包膜 液中，經真空干燥和空氣中高溫燒結，在電致熒光材料的表面化學形成氧化物、化合物薄膜 及其復合膜。申請號為200710097598. 0的中國專利申請公開了用透明膠體，例如硅膠或者 環氧膠與熒光粉混合成膜的方案。美國專利申請US 2008/0003160 A1及美國專利US 6，346，326 B1也公開了類似
的方案。上述現有技術的缺點在于，當采用在熒光粉顆粒表面包覆薄膜的方案時，雖能延 長熒光粉使用壽命，但將由于薄膜本身對光線的吸收和反射而使來自熒光粉的發光有所減 弱，另外氧化處理的工藝復雜度高將帶來成本的上升；當采用硅膠或者環氧膠混合成膜的 方案時，雖然有助于提高對熒光粉發光強度的利用效率，但因硅膠或者環氧膠一般并不能 起到隔絕空氣中氧氣和水汽的作用，不利于最大限度地延長熒光粉使用壽命。此外，現有的 混合或薄膜包覆過程中還可能使熒光粉顆粒出現一定的團聚現象、甚至使熒光粉顆粒材料 遭到破壞，均將影響熒光粉成品或熒光膜的發光性能。發明內容本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足之處，而提出一 種封裝方法及結構，來使光波長轉換材料既不降低發光亮度，又能延長使用壽命。為解決上述技術問題，本發明的基本構思為若使用透明材料來整體包裹光波長 轉換材料，將在不改變光波長轉換材料性狀的前提下，有利于保持該材料的發光亮度；基于 此，若使用透明材料，例如玻璃，和隔離填充物一起將所述光波長轉換材料密封起來，使其 與空氣隔離，即可以同時達到延長所述光波長轉換材料使用壽命的目的。作為實現本發明構思的技術方案是，提供一種光波長轉換材料的封裝方法，尤其 是，包括使用填充物將光波長轉換材料合圍在第一、第二空氣隔離介質之間的步驟；及使 用粘附介質將所述第一、第二空氣隔離介質和/或所述填充物密封連接的步驟；其中，所述 第一、第二空氣隔離介質中至少有一個采用透明材料。上述方案中，還包括在所述透明材料上鍍光學薄膜的步驟；所述光學薄膜用來控 制來自所述光波長轉換材料的光的傳播。上述方案中，采用所述透明材料的第一或第二空氣隔離介質包括玻璃片、氧化鋁 片、藍寶石片、石英片或有機玻璃片。 上述方案中，所述填充物或者包括不透水或空氣的金屬、塑料或特制膠帶；或者包括低透水率的膠；或者包括壓敏膠粘劑。上述方案中，還包括在所述第一、第二空氣隔離介質中的一個介質表面貼反光膠 帶或鍍反光膜來反射來自所述光波長轉換材料的光的步驟；該表面貼反光膠帶或鍍反光膜 的介質或者采用不透明的散熱材料，或者與另一所述空氣隔離介質均采用透明材料。上述方案中，還包括使所述填充物的厚度略大于所述光波長轉換材料的厚度，在 所述第一、第二空氣隔離介質間設置一低折射率介質層的步驟。上述方案中，所述低折射率介質層的厚度小于激發光在波長轉換材料層上的光斑 的外接圓直徑的十分之一。作為實現本發明構思的技術方案還是，提供一種一種光波長轉換材料的封裝結 構，包括光波長轉換材料，尤其是還包括從兩側來夾著所述光波長轉換材料的第一、第二 空氣隔離介質，介于該第一、第二空氣隔離介質之間包圍著所述光波長轉換材料的填充物， 及介于該第一、第二空氣隔離介質之間密封連接該第一、第二空氣隔離介質和/或所述填 充物的粘附介質；所述第一、第二空氣隔離介質中至少有一個采用透明材料。上述方案中，所述粘附介質介于所述第一空氣隔離介質和所述填充物之間，以及 所述第二空氣隔離介質和所述填充物之間。上述方案中，所述粘附介質介于所述第一空氣隔離介質和所述第二空氣隔離介質 之間，包容所述填充物。上述方案中，所述采用透明材料的第一或第二空氣隔離介質表面還包括用來改變 光傳播的光學薄膜層。上述方案中，所述第一、第二空氣隔離介質中的一個介質表面還包括用來反射來 自所述光波長轉換材料的光的反光膜層，該介質或者采用不透明的散熱材料，或者與另一 所述空氣隔離介質均采用透明材料。采用上述各技術方案，在光波長轉換材料最佳兼顧發光亮度和使用壽命的前提 下，具有結構、工藝簡單，易于低成本實現的優點。


圖1是本發明光波長轉換材料封裝結構剖視圖；圖2是圖1結構的A-A剖面圖；圖3是圖1結構的改進結構示意圖；圖4示意了圖1結構在使用中的變形實施例之一；圖5通過壽命曲線圖示意了本發明封裝結構帶來的效果；其中，各附圖標記為1——透明材料層，2——光波長轉換材料，3——填充物， 4——粘附介質，5——第二透明材料層，6——帶反射面的基座，12——低折射率介質層。
具體實施方式
下面，結合附圖所示之最佳實施例進一步闡述本發明。本發明用來封裝光波長轉換材料的方法，包括步驟使用填充物將光波長轉換材料合圍在第一、第二空氣隔離介質之間；使用粘附介質將所述第一、第二空氣隔離介質和/或所述填充物密封連接；其中，所述第一、第二空氣隔離介質中至少有一個采用透明材料。按上述方法進行封裝的結構可以以圖1剖視圖為例作一說明。如圖所示，第一空 氣隔離介質1和第二空氣隔離介質5分別從兩側，例如上、下來夾著所述光波長轉換材料2， 填充物3介于該第一、第二空氣隔離介質之間包圍著所述光波長轉換材料。所述包圍方式可以更詳細地被圖2所示的該結構剖面圖所示意光波長轉換材料2被填充物3圍在中間， 上下再被第一空氣隔離介質1和第二空氣隔離介質5所包圍。粘附介質4介于所述第一、第二空氣隔離介質之間，用來密封連接所述第一空氣 隔離介質1、第二空氣隔離介質5或所述填充物3，使所述光波長轉換材料2被徹底密封，與 空氣隔絕。該結構可以如圖1所示，將粘附介質4介于所述第一空氣隔離介質1和所述填 充物3之間，以及所述第二空氣隔離介質5和所述填充物3之間。所述填充物3可以是不透水或空氣的金屬、塑料或特制膠帶。因為一般光波長轉 換材料所在層的厚度很小，與現有技術相比，本封裝結構與外界接觸的絕大部分采用了空 氣隔離介質，故所述填充物與外界的接觸面比較小，所述填充物3還可以采用對透水率要 求不高的材料，例如膠水，包括Epo-tek公司提供的353ND型膠水或可在一定條件下固化的 環氧樹脂膠水。所述粘附介質4包括膠水或壓敏膠粘劑。所述壓敏膠粘劑為一種可受壓粘 結的特制雙面膠。實際上，為了簡化生產工藝，在對性能要求不苛刻的場合下，可以將所述粘附介質 4和所述填充物3合而為一，例如統一為壓敏膠粘劑，既避免膠水污染所述光波長轉換材料 2，又達到密封的初衷。以光波長轉換層厚度為0. 1mm為例，若直接使用膠水為所述填充物 3和粘附介質4，當膠水的流動性比較好時，很可能在實際操作中難以控制而污染到光波長 轉換材料；此外，與圖1結構相比，膠水與外界的接觸面相對較大(圖1中可以將所述膠水 與外界接觸的厚度縮小到0. 005mm)，從而空氣和水汽的透過率相對比較大，密封的效果會 差些。圖3所示的一種改進結構則將比圖1產生更好的效果。與圖1相比，圖3結構中 所述粘附介質4介于所述第一空氣隔離介質1和所述第二空氣隔離介質5之間，包容著所 述填充物3。選擇使所述填充物3的厚度略大于所述光波長轉換材料2的厚度，則可以在 所述第一、第二空氣隔離介質1、5與所述光波長轉換材料2間設置至少一低折射率介質層 12。該低折射率介質層可以是稀薄的空氣層，或是層，或是惰性氣體層，其折射率小于所述 光波長轉換材料的折射率。該低折射率介質層還可以是折射率小于1. 38的低折射率環氧 樹脂層。這樣，來自光波長轉換材料層的大角度出射光線(包括受激發光和激發光)將被 全反射回所述光波長轉換材料層2，經光波長轉換材料的散射而被改變出射角度，以期達到 被二次利用，最終有助于提高光波長轉換效率。另外，當粘附介質4為膠水時，如圖中所示， 基于毛細現象所述膠水最多也只會滲透入所述填充物3與所述第一、第二空氣隔離介質1、 5之間的間隙，而不會溢染到所述光波長轉換材料2。以封裝熒光粉為例，試驗驗證所述低折射率介質層的厚度小于預定程度時，例如 激發光在該熒光粉層上的光斑的外接圓直徑的十分之一，對受激發光亮度的提高效果尤佳。本發明封裝方法及結構中，所述第一、第二空氣隔離介質1、5中至少有一個采用 透明材料，將有利于保持光波長轉換材料的出射光亮度。因此，所述第一、第二空氣隔離介 質1、5可以是玻璃片、氧化鋁片、藍寶石片、石英片或有機玻璃片，由不透空氣和水汽的致 密材料構成，或由其它透水率低的透明材料構成的介質也將在本發明的保護范圍內。如圖1及圖3所示的結構中，所述第一、第二空氣隔離介質1、5可以均采用透明材 料，及均呈片狀。這樣封裝起來的光波長轉換材料可以便于被各種產品所直接使用，并且易于更換，更能避免光波長轉換材料在運輸過程中及使用前受潮或氧化。在使用中，適用于激 發光從一側射入，受激發光從另一側射出的場合。針對激發光與受激發光從同側射入和射出的場合，本發明方法或結構可以改進如 圖4所示。例如在所述第二空氣隔離介質5 (該第二空氣隔離介質5甚至采用透明材料) 的表面貼反光膠帶(例如3M公司可提供的一種膠帶)或鍍反光膜來反射來自所述光波長 轉換材料的光。所述反光膜可以是金屬鍍膜、介質反光膜或金屬_介質混合的反光膜。為 與圖1及3相區別，圖4中用帶反射膜層的介質6來取代所述第二空氣隔離介質5。該介 質6還可以是由不透明的導熱材料(例如但不限于金屬或硅)構成的散熱基座，靠近所述 光波長轉換材料2的一側包括反光膜層。所述反光膜層甚至可以被該散熱基座的拋光面所 取代。本發明方法還包括在所述透明材料上鍍光學薄膜的步驟；所述光學薄膜用來控制 來自所述光波長轉換材料的光的傳播，包括改變部分光的傳播方向或選擇光的出射波長范 圍。在例如圖1、3、4結構中第一空氣隔離介質1的外表面包括一光學薄膜層，例如具有角 度選擇功能的濾光膜，可以允許預定入射角度范圍內的受激發光出射，從而提高所述光波 長轉換材料的出射光亮度。甚至所述第一空氣隔離介質1采用有色玻璃，可以控制出射光 的發光顏色。本發明經實驗驗證，如圖5所示，以熒光粉為例，未經密封的熒光粉隨著時間延 長，轉化效率下降得很快。400小時后轉化效率只有原來的20%。而采用本發明方法封裝 后，1000小時后轉化效率仍有原來的95%以上，可見使用壽命及轉換效率均有極大改善。 而現有技術的薄膜包覆方法，據文獻公開，要包覆兩層或以上的氧化物薄膜才有類似的效 果，但無疑要損失部分出射光亮度，同時處理工藝復雜、成本較高。
權利要求
一種光波長轉換材料的封裝方法，其特征在于，包括使用填充物將光波長轉換材料合圍在第一、第二空氣隔離介質之間的步驟；使用粘附介質將所述第一、第二空氣隔離介質和/或所述填充物密封連接的步驟；其中，所述第一、第二空氣隔離介質中至少有一個采用透明材料。
2.根據權利要求1所述光波長轉換材料的封裝方法，其特征在于，還包括在所述透明材料上鍍光學薄膜的步驟；所述光學薄膜用來控制來自所述光波長轉換材 料的光的傳播。
3.根據權利要求1或2所述光波長轉換材料的封裝方法，其特征在于采用所述透明材料的第一或第二空氣隔離介質包括玻璃片、氧化鋁片、藍寶石片、石英 片或有機玻璃片。
4.根據權利要求1所述光波長轉換材料的封裝方法，其特征在于，包括在所述第一、第二空氣隔離介質中的一個介質表面貼反光膠帶或鍍反光膜來反射來自 所述光波長轉換材料的光的步驟；該表面貼反光膠帶或鍍反光膜的介質或者采用不透明的散熱材料，或者與另一所述空 氣隔離介質均采用透明材料。
5.根據權利要求1所述光波長轉換材料的封裝方法，其特征在于，包括使所述填充物的厚度略大于所述光波長轉換材料的厚度，在所述第一、第二空氣隔離 介質間設置一低折射率介質層的步驟。
6.根據權利要求5所述光波長轉換材料的封裝方法，其特征在于所述低折射率介質層的厚度小于激發光在波長轉換材料層上的光斑的外接圓直徑的 十分之一。
7.一種光波長轉換材料的封裝結構，包括光波長轉換材料，其特征在于還包括從兩側來夾著所述光波長轉換材料的第一、第二空氣隔離介質，介于該第一、第 二空氣隔離介質之間包圍著所述光波長轉換材料的填充物，及介于該第一、第二空氣隔離 介質之間密封連接該第一、第二空氣隔離介質和/或所述填充物的粘附介質；所述第一、第 二空氣隔離介質中至少有一個采用透明材料。
8.根據權利要求7所述光波長轉換材料的封裝結構，其特征在于所述粘附介質介于所述第一空氣隔離介質和所述填充物之間，以及所述第二空氣隔離 介質和所述填充物之間。
9.根據權利要求7所述光波長轉換材料的封裝結構，其特征在于所述粘附介質介于所述第一空氣隔離介質和所述第二空氣隔離介質之間，包容所述填 充物。
10.根據權利要求7所述光波長轉換材料的封裝結構，其特征在于所述第一、第二空氣隔離介質中的一個介質表面還包括用來反射來自所述光波長轉換 材料的光的反光膜層，該介質或者采用不透明的散熱材料，或者與另一所述空氣隔離介質 均采用透明材料。
全文摘要
一種光波長轉換材料的封裝結構，包括光波長轉換材料，尤其還包括從兩側來夾著所述光波長轉換材料的第一、第二空氣隔離介質；采用封裝方法包括使用填充物將光波長轉換材料合圍在第一、第二空氣隔離介質之間的步驟；及使用粘附介質將所述第一、第二空氣隔離介質和/或所述填充物密封連接的步驟；其中，所述第一、第二空氣隔離介質中至少有一個采用透明材料。采用本發明，光波長轉換材料兼顧了提高發光亮度和延長使用壽命的目的，并具有易低成本實現的優點。
文檔編號C09K11/02GK101805602SQ200910105388
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月18日 優先權日2009年2月18日
發明者吳忠威, 李屹, 楊毅 申請人:繹立銳光科技開發(深圳)有限公司