波長轉換單元及其制備方法、相關波長轉換片及發光裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及顯示和照明技術領域，具體涉及一種波長轉換單元及其制備方法以及由其制備的波長轉換片及發光裝置。
【背景技術】
[0002]隨著顯示和照明技術的發展，原始的LED或鹵素燈泡作為光源越來越不能滿足顯示和照明高功率和高亮度的需求。采用固態光源如LD(Laser D1de，激光二極管)發出的激發光以激發波長轉換材料的方法能夠獲得各種顏色的可見光，該技術越來越多的應用于照明和顯示中。這種技術具有效率高、能耗少、成本低、壽命長的優勢，是現有白光或者單色光光源的理想替代方案。
[0003]現有技術中的波長轉換裝置，通常以硅膠或環氧樹脂為填充劑，將粉末狀的波長轉換材料(如熒光粉)封裝成層。這種硅膠/樹脂熒光粉層耐熱性差，在高功率激發光的照射下，硅膠/樹脂易老化變形，導致其光透過率下降，嚴重影響了該波長轉換裝置的使用壽命。因此，有研究者提出采用無機填充劑(如玻璃粉)替代硅膠/樹脂，通過燒結過程將波長轉換材料封裝成層，該方法得到的波長轉換裝置耐熱性能好，能夠在高功率激發光照射下不變。
[0004]然而，無機填充劑的導熱性能差，波長轉換材料在激發光的照射下產生的熱量難以通過無機填充劑快速傳導到波長轉換裝置表面并發散，從而導致熱量在波長轉換材料周圍累積并造成溫度升高，而波長轉換材料在高溫下的發光效率下降，進而使得波長轉換裝置的效率下降。
[0005]由于上述各種波長轉換裝置的缺陷，人們致力于尋求一種熱穩定性好、熱導率高的材料作為填充劑用于封裝波長轉換材料。然而這種熱穩定性和熱導率兼備的材料往往透光率低，阻礙了激發光到達波長轉換材料。因此，一種將兼具熱穩定性和熱導率的材料與波長轉換材料結合的結構單元亟待開發。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明一方面提供了一種波長轉換單元，該波長轉換單元為核殼結構的管狀熒光纖維，其中核殼結構的核層為導熱纖維絲，核殼結構的殼層包含突光粉。
[0007]在本發明優選的實施方案中，該導熱纖維絲的熱導率大于等于80W/mK。優選單纖維絲或多纖維絲。優選選自氮化硼纖維絲、氮化鋁纖維絲、碳納米管或碳納米線中的一種或多種。該導熱纖維絲的直徑為1?30 μ m,優選為5?20 μ m。
[0008]在本發明優選的實施方案中，該殼層的厚度小于5 μ m,優選小于1 μ m。
[0009]在本發明優選的實施方案中，該熒光粉的結構式為化aLrOJAh bGab)5012:Ce或(Ca! abSraBab)AlSiN3:Eu，其中 0 彡 a 彡 1，0 彡 b 彡 1，Ln 為鑭系元素。
[0010]本發明另一方面提供了制備本發明所述波長轉換單元的方法，包括:
[0011]步驟一:提供上述導熱纖維絲；
[0012]步驟二:提供波長轉換材料前驅體漿料，將所述導熱纖維絲置于所述波長轉換材料前驅體漿料中，使所述波長轉換材料前驅體在所述導熱纖維絲表面沉積成膜；
[0013]步驟三:燒結所述表面覆蓋波長轉換材料前驅體的導熱纖維絲，得到核殼結構的波長轉換單元。
[0014]本發明另一方面提供了一種波長轉換片，其由本發明所述的波長轉換單元構成，所述波長轉換片包括一個波長轉換單元或多個波長轉換單元的組合。
[0015]在本發明優選的實施方案中，本發明的波長轉換片進一步包括粘接劑，用于將所述波長轉換單元包裹成層，該粘接劑可以為有機粘接劑或無機粘接劑。
[0016]在本發明優選的實施方案中，本發明的波長轉換片中的波長轉換單元在波長轉換片中呈網格狀排布或呈條紋狀排布。
[0017]在本發明優選的實施方案中，本發明的波長轉換片還至少包括一個連接其兩個表面的波長轉換單元。
[0018]本發明再一方面提供了一種發光裝置，其包括一個激發光源，還包括本發明所述的波長轉換片。
[0019]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0020]本發明的波長轉換單元為核殼結構的管狀熒光纖維單元，其中該核殼結構的核層由導熱纖維絲組成，該核殼結構的殼層由熒光粉組成。當激發光入射于該波長轉換單元時，可以直接照射到熒光粉上，不會被導熱纖維絲遮擋；同時，熒光粉受激發產生的熱量可以直接沿核層的導熱纖維絲迅速地傳導并發散到外界，從而改善了整體散熱。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明波長轉換片的結構示意圖。
[0022]1:波長轉換片；
[0023]2:波長轉換單元；
[0024]3:突光粉膜殼層；
[0025]4:導熱纖維絲核層。
[0026]圖2為本發明由網格狀排列的波長轉換單元構成的波長轉換片的結構示意圖。
[0027]圖3為本發明由條紋狀排列的波長轉換單元構成的波長轉換片的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明，但不作為對本發明的限定。
[0029]實施例1本發明波長轉換片的結構及其工作原理
[0030]如圖1所示，波長轉換片1包括波長轉換單元2，波長轉換單元2為核殼結構，其包括熒光粉膜殼層3和導熱纖維絲核層4。
[0031]激發光源發出的激發光入射于波長轉換片1后，照射在波長轉換單元2上，波長轉換單元2為核殼結構，其中殼層3由熒光粉組成，核層4由導熱纖維絲組成。殼層3的熒光粉被激發光照射后，吸收激發光而發射受激光，同時放出熱量，而后熱量通過核層4的導熱纖維絲傳導并發散出去。導熱纖維絲在波長轉換片1中形成了導熱網絡，相對于現有技術，熱量通過封裝材料傳播到波長轉換片表面再進行發散，極大地提升了波長轉換片的導熱性倉泛。
[0032]在本實施例中，導熱纖維絲的導熱性能直接影響本發明波長轉換片的散熱效果，要達到理想的散熱效果，導熱纖維絲需具有較高的熱導率，以防止熱量在波長轉換材料附近積累。優選地，核層4的導熱纖維絲的熱導率大于等于80W/mK，對應此熱導率的材料可以為氮化硼或氮化鋁等氮化物陶瓷材料，或者為碳納米管或碳納米線，除此之外，導熱纖維絲也可以是以上各材料的組合。
[0033]在本實施例中，導熱纖維絲不能太細，否則將難以在其表面制備熒光粉殼層以形成核殼結構，而且導熱纖維絲的直徑越小，其沿熱量傳播方向的熱阻越大；同時，導熱纖維絲也不能太粗，否則將對入射光造成遮擋，阻礙激發光在波長轉換片內的傳播，使得波長轉換片遠離激發光光入射位置的部分得不到激發光照射，導致波長轉換片的發光效率下降。優選地，本實施例中導熱纖維絲的直徑為1?30 μ m，該參數下，既能滿足制備核殼結構的條件和低熱阻，又能保證波長轉換片的發光效率。更優選地，導熱纖維絲的直徑為5?20 μ m。
[0034]在本實施例中，導熱纖維絲為單纖維絲。以單導熱纖維絲為核層4的波長轉換單元2，波長轉換材料產生的熱發散到外界的過程中的熱阻僅包括單導熱纖維絲的材料熱阻和殼層3與核層4的界面熱阻，因此單纖維絲作為導熱纖維絲具有導熱性好的優點。在其他情況下，例如難以得到足夠大的直徑的單纖維絲時，導熱纖維絲也可以為多纖維絲，即多個單纖維絲的簇合結構。多纖維絲結構既可以彌補單纖維絲直徑不夠大的缺陷，還可以增強導熱纖維絲的機械強度。盡管如此，與單纖維絲相比，多纖維絲增加了各纖維絲之間的界面熱阻，而且制備較為復雜。此外，對于某些材料，例如碳納米管，本身在制備過程中就易產生多纖維絲結構，可以直接以其作為導熱纖維絲。
[0035]殼層3為突光粉層,突光粉具有可以吸收一定波長的激發光,并發射峰值波長大于激發光的受激光的特性。在本實施例中，熒光粉優選為結構式如化aLna)3(Al1 bGab)5012:Ce或(Cai abSraBab)AlSiN3:Eu所示的熒光粉，其中0彡