雙層結構遠程的熒光體、制備方法及遠程led器件的制作方法
【專利摘要】本發明涉及LED白光照明技術領域，尤其是涉及一種雙層結構遠程的熒光體、制備方法及具有該雙層結構熒光體的遠程LED器件。該種雙層結構遠程的熒光體，包括鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，該鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃表面覆蓋有一層含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠層。上述雙層結構遠程的熒光體在基體玻璃和硅膠中分別均勻鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉和CASN：Eu紅色熒光粉的雙層結構遠程的熒光體，硅膠層表面平整光滑，并且與微晶玻璃層結合緊密；遠程熒光體制備工藝簡單、成本低廉，無毒無污染，具有良好的熱學和化學穩定性，該熒光體構建的遠程LED器件，通電后器件發射明亮的暖白光。
【專利說明】
雙層結構遠程的熒光體、制備方法及遠程LED器件
技術領域
[0001]本發明涉及LED白光照明技術領域，尤其是涉及一種雙層結構遠程的熒光體、制備方法及具有該雙層結構熒光體的遠程LED器件。
【背景技術】
[0002]作為第四代固態照明光源的白光LED具有高效節能，綠色環保，使用壽命長等優點，已滲透至通用照明的各個領域。由于其具有重大的經濟和社會效益，世界各國紛紛將之納入國家戰略性計劃。
[0003]當下，主流白光LED的封裝方法主要是采用點膠工藝將混合YAG:Ce黃色熒光粉的硅膠直接涂覆在藍光GaN芯片上，然后經加熱固化成型。眾所周知，LED光源在發光的同時也產生大量熱量，特別是，對于大功率LED而言，隨著LED輸出功率的增加，正向電流If增大，芯片產生的高溫甚至可達100-150Γ。傳統封裝材料主要使用硅膠等有機聚合物，其熱導率低、熱穩定和化學穩定較差。在長時間使用過程中，這些弊端會逐漸顯現一一材料老化變黃，導致白光LED的光衰和色漂移。如何解決這一難題是發展長壽命、高功率白光LED技術的關鍵。近年來，人們提出采用無機發光材料，如Y3A15012:Ce3+透明陶瓷、玻璃陶瓷、熒光粉微晶玻璃(PiG)來取代有機封裝材料。由于玻璃/陶瓷無機基體具有優良的熱學和化學穩定性，將有望大幅延長現行白光LED的使用壽命。其中，利用低溫共燒法將熒光粉和低熔點玻璃在小于1000度熔融條件下均勻混合制得的微晶玻璃被認為是一類最有希望的無機封裝材料。
[0004]為解決上述問題，中國科學院福建物構所申請的中國發明專利CN201310123356.X提供了一種“用于白光LED的Ce:YAG微晶玻璃及其制備方法”，該專利中PiG熒光轉換體具有十分優異的發光性能，其耦合藍光芯片構建的白光LED器件的光效可達到124流明/瓦。然而，該熒光材料的發射光譜中缺少紅光成分，相應器件的色溫較高(6674K)、顯色指數較低
(70)，無法滿足室內照明應用中的需求。如何設計研發出一種新型暖白光LED用無機光轉換微晶玻璃是各國研究人員面臨的一個亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種雙層結構遠程的熒光體、制備方法及具有該雙層結構熒光體的遠程LED器件。
[0006]為實現上述目的，一種雙層結構遠程的熒光體，其特征在于:包括鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，該鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃表面覆蓋有一層含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠層。
[0007]進一步的，含有CASN = Eu紅色熒光粉為CASN = Eu紅色熒光粉的含量為硅膠的10-50wt% ο
[0008]進一步的，含有CASN = Eu紅色熒光粉為CaAlSiN3 = Eu2+紅色熒光粉。
[0009]—種雙層結構遠程的熒光體的制備方法，制作上述的雙層結構遠程的熒光體，包括如下步驟:
[0010]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃；
[0011]步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按一定比例混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0012]步驟3，將步驟2制得含有CASN= Eu紅色熒光粉的硅膠涂覆在步驟I制備的鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃上，隨后將其移入干燥箱中固化成型，得到所需的雙層結構的遠程熒光體。
[0013]進一步的，步驟2中CASN:Eu紅色熒光粉和硅膠的質量比為10-50:50-90。
[0014]進一步的，步驟3中含有CASN= Eu紅色熒光粉的硅膠采用旋涂、噴涂或絲網印刷涂覆在鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃上。
[0015]進一步的，步驟3干燥箱的固化溫度為100-200°C，固化時間為1-4小時。
[0016]進一步的，步驟3干燥箱的固化溫度為150°C，固化時間為2小時。
[0017]—種具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體和發光芯片，其特征在于:還包括權上述的遠程熒光體，所述發光芯片為藍光芯片，所述藍光芯片設置于鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃下方，含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠層覆蓋于鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃的上表面。
[0018]優化的，發光芯片為460納米藍光芯片。
[0019]由上述對本發明的描述可知，本發明提供的雙層結構遠程的熒光體、制備方法及具有該雙層結構熒光體的遠程LED器件；
[0020]雙層結構遠程的熒光體在基體玻璃和硅膠中分別均勻鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉和CASN: Eu紅色熒光粉的雙層結構遠程的熒光體，其中，硅膠層表面平整光滑，并且與微晶玻璃層結合緊密；
[0021]雙層結構遠程的熒光體制備工藝簡單、成本低廉，無毒無污染，具有良好的熱學和化學穩定性，可應用于構建遠程LED器件；
[0022]具有雙層結構熒光體的遠程LED器件，通電后器件發射明亮的暖白光，這種遠程封裝結構能提取由于背向發射而損失的光子，從而有效提高整體光輸出和發光效率，相比于近程涂覆工藝，遠程封裝結構的設計，使LED芯片和熒光粉兩個熱源有效分離，避免了熱疊加，改善了 LED芯片和熒光粉的散熱環境，從而降低LED燈具各部件(主要是LED芯片和熒光粉)的工作溫度，使光效得到大大提高;此外通過調節紅色熒光粉在硅膠中的濃度，可以實現不同色溫需求。
【附圖說明】
[0023]圖1為雙層結構遠程熒光體樣品的斷面結構掃描電鏡圖。
[0024]圖2為雙層結構遠程熒光體的制備方法的工藝流程圖。
[0025]圖3為具體實施例1至5具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件的結構示意圖。
[0026]圖4為具體實施例1具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件的電致發光圖譜圖。
【具體實施方式】
[0027]以下通過【具體實施方式】對本發明作進一步的描述。
[0028]參照圖1所示，一種雙層結構遠程的熒光體，包括鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃I，該鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃I表面覆蓋有一層含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠層2;
[0029]鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃玻璃基體的組分及含量(摩爾百分比)如下:S12 24-27mol%^TeO2 22_26mol%、ZnO 15_18mol%、Ae20 6-9moI % ^GeO212-15moI % ^B2O3 9-12mol%、Ba0 2.1-0.9mol %、Ti02 2.7-3.Imol %，其中Ae選自 Li，Na或K。
[0030]微晶玻璃中的YAG: Ce熒光粉為Y3Al5O12: Ce3+黃色熒光粉，Y3Al5O12: Ce3+黃色熒光粉的含量(質量比)為基體玻璃的5_8wt% ;
[0031]CASN = Eu紅色熒光粉為CaAlSiN3 = Eu2+紅色熒光粉，CaAlSiN3 = Eu2+紅色熒光粉的含量為硅膠的10-50wt%。
[0032]參照圖1、2所示，一種雙層結構遠程的熒光體的制備方法，包括如下步驟:
[0033]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃；
[0034]步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按一定比例混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0035]步驟3，將步驟2制得的混有紅色熒光粉的熒光粉硅膠涂覆在步驟I制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中，在100-200°C溫度條件下固化1-4小時成型，得到所需的雙層結構熒光體。
[0036]參照圖3所示，一種具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體，發光芯片和遠程熒光體，所述發光芯片為藍光芯片，所述藍光芯片設置于鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃下方，有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠層覆蓋于鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃的上表面。
[0037]具體實施例一:
[0038]參照圖1至圖4所示，具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體100，發光芯片200和遠程熒光體300，所述發光芯片100為納米藍光芯片，在460納米藍光激發下，雙層結構熒光體300發射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍光組合產生明亮的暖白光，發光效果圖與電致發光譜分別如圖4，色度坐標為(0.3490，0.3845)，色溫為4959K，顯色指數為69.8，光效為109.4流明/瓦。
[0039]其中遠程熒光體300使用下述方法制備:
[0040]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，
[0041 ] 1.1將分析純5102、了602、2110、恥20)3、6602、!13803、830、1^02粉體原料，按照263102-24Te02-17Zn0-6Na2C03-12Ge02-10H3B03-2Ba0-3Ti02(摩爾百分比)配比準確稱量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩禍中，放入電阻爐中加熱到1250°C后保溫2小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅玻璃，
[0042]1.2將獲得的前驅玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5?1%的￥46:(^熒光粉，再進一步研磨2小時后置于坩禍中，隨后放入電阻爐中加熱到700°C后保溫I小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，
[0043]1.3，將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280°C退火以消除內應力，并對其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；
[0044]步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按10:90(質量比)比例混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0045]步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150°C條件下2小時固化成型，得到所需的雙層結構遠程的熒光體。
[0046]雙層結構熒光體的斷面結構掃面電鏡結果表明，硅膠層表面平整光滑，并且與微晶玻璃層結合緊密。
[0047]具體實施例二:
[0048]參照圖2、圖3所示，具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體100，發光芯片200和遠程熒光體300，所述發光芯片100為納米藍光芯片，在460納米藍光激發下，雙層結構熒光體300發射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍光組合產生明亮的暖白光，色度坐標為(0.3635,0.3888)，色溫為4519K，顯色指數為71.9，光效為105.0流明/瓦。
[0049]上述遠程熒光體300使用下述方法制備:
[0050]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，
[0051 ] 1.1將分析純5102、了602、2110、恥20)3、6602、!13803、830、1^02粉體原料，按照243102-24Te02-17Zn0-7Na2C03-12Ge02-10H3B03-3Ba0-3Ti02(摩爾百分比)配比準確稱量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩禍中，放入電阻爐中加熱到1300°C后保溫2小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅玻璃，
[0052]1.2，將獲得的前驅玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt %的YAG: Ce熒光粉，再進一步研磨2小時后置于坩禍中，隨后放入電阻爐中加熱到690°C后保溫I小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，
[0053]1.3將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280 °C退火以消除內應力，并對其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；
[0054]步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按20:80(質量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0055]步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150°C條件下2小時固化成型，得到所需的雙層結構的遠程熒光體。
[0056]具體實施例3:
[0057]參照圖2、圖3所示，具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體100，發光芯片200和遠程熒光體300，所述發光芯片100為納米藍光芯片，在460納米藍光激發下，雙層結構熒光體300發射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍光組合產生明亮的暖白光，色度坐標為(0.3883，0.3977)，色溫為3947K，顯色指數為74.8，光效為97.2流明/瓦。
[0058]上述遠程熒光體300使用下述方法制備:
[0059]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，
[0060]1.1將分析純5102、了602、2110、恥20)3、6602、113803、830、1^02粉體原料，按照265102-24Te02-15Zn0-6Na2C03-13Ge02-10H3B03-2Ba0-4Ti02(摩爾百分比)配比準確稱量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩禍中，放入電阻爐中加熱到1250°C后保溫2小時使之熔融，而后，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅玻璃，
[0061 ] 1.2將獲得的前驅玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt %的￥六6: Ce熒光粉，再進一步研磨2小時后置于坩禍中，隨后放入電阻爐中加熱到650°C后保溫I小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，
[0062]1.3將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280 °C退火以消除內應力，并對其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；
[0063]步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按30:70(質量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0064]步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150°C條件下2小時固化成型，得到所需的雙層結構熒光體。
[0065]具體實施例4:
[0066]參照圖2、圖3所示，具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體100，發光芯片200和遠程熒光體300，所述發光芯片100為納米藍光芯片，在460納米藍光激發下，雙層結構熒光體300發射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍光組合產生明亮的暖白光，色度坐標為(0.4183，0.4049)，色溫為3346K，顯色指數為77.3，光效為93.9流明/瓦。
[0067]上述遠程熒光體300使用下述方法制備:
[0068]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，
[0069]1.1將分析純5102、了602、2110、恥20)3、6602、!13803、830、1^02粉體原料，按照263102-22Te02-17Zn0-6Na2C03-12Ge02-llH3B03-3Ba0-3Ti02(摩爾百分比)配比準確稱量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩禍中，放入電阻爐中加熱到1300°C后保溫2小時使之熔融，而后，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅玻璃，
[0070]1.2將獲得的前驅玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5?1%的￥46:(^熒光粉，再進一步研磨2小時后置于坩禍中，隨后放入電阻爐中加熱到700°C后保溫I小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，
[0071 ] 1.3將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280 °C退火以消除內應力，并對其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；
[0072]步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按40:60(質量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0073]步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150°C條件下2小時固化成型，得到所需的雙層結構熒光體。
[0074]具體實施例5，
[0075]參照圖2、圖3所示，具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體100，發光芯片200和遠程熒光體300，所述發光芯片100為納米藍光芯片，在460納米藍光激發下，雙層結構熒光體300發射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍光組合產生明亮的暖白光，色度坐標為(0.4572,0.4139),色溫為2763K，顯色指數為80.2，光效為78.7流明/瓦。
[0076]上述遠程熒光體300使用下述方法制備:
[0077]步驟I，制備鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，
[0078]1.1將分析純3池、了602、2110、恥20)3、6602、!13803、830、1^02粉體原料，按照253102-24Te02-16Zn0-6Na2C03-12Ge02-10H3B03-3Ba0-4Ti02(摩爾百分比)配比準確稱量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩禍中，放入電阻爐中加熱到1250°C后保溫2小時使之熔融，而后，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅玻璃；
[0079]1.2將獲得的前驅玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5?1%的￥46:(^熒光粉，再進一步研磨2小時后置于坩禍中，隨后放入電阻爐中加熱到680°C后保溫I小時使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃；
[0080]1.3獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280 0C退火以消除內應力，并對其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；
[0081 ] 步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN = Eu紅色熒光粉和硅膠按50:50(質量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡；
[0082]步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150°C條件下2小時固化成型，得到所需的雙層結構熒光體。
[0083]上述僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護范圍的行為。
【主權項】
1.一種雙層結構遠程的熒光體，其特征在于:包括鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，該鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃表面覆蓋有一層含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠層。2.根據權利要求1所述的雙層結構遠程的熒光體，其特征在于:所述含有CASN:Eu紅色熒光粉為CASN = Eu紅色熒光粉的含量為硅膠的10-50wt%。3.根據權利要求1或2所述的雙層結構遠程的熒光體，其特征在于:所述含有CASN:Eu紅色熒光粉為CaAlSiN3 = Eu2+紅色熒光粉。4.一種雙層結構遠程的熒光體的制備方法，其特征在于，制作權利要求1-3任意一項所述的雙層結構遠程的熒光體，包括如下步驟: 步驟I，制備鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃； 步驟2，制備含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN: Eu紅色熒光粉和硅膠按一定比例混合并攪拌均勻，而后在真空環境下去除氣泡； 步驟3，將步驟2制得含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠涂覆在步驟I制備的鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃上，隨后將其移入干燥箱中固化成型，得到所需的雙層結構的遠程熒光體。5.根據權利要求4所述的雙層結構遠程的熒光體的制備方法，其特征在于:步驟2中CASN: Eu紅色熒光粉和硅膠的質量比為10-50:50-90。6.根據權利要求4所述的雙層結構遠程的熒光體的制備方法，其特征在于:所述步驟3中含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠采用旋涂、噴涂或絲網印刷涂覆在鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃上。7.根據權利要求4所述的雙層結構遠程的熒光體的制備方法，其特征在于:所述步驟3干燥箱的固化溫度為100-200 °C，固化時間為1-4小時。8.根據權利要求5所述的雙層結構遠程的熒光體的制備方法，其特征在于:所述步驟3干燥箱的固化溫度為150 °C，固化時間為2小時。9.一種具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，包括殼體和發光芯片，其特征在于:還包括權利要求1-3所述的遠程熒光體，所述發光芯片為藍光芯片，所述藍光芯片設置于鑲嵌YAG:Ce黃色熒光粉的微晶玻璃下方，含有CASN = Eu紅色熒光粉的硅膠層覆蓋于鑲嵌YAG: Ce黃色熒光粉的微晶玻璃的上表面。10.根據權利要求9所述的具有雙層結構的遠程熒光體的遠程LED器件，其特征在于:所述發光芯片為460納米藍光芯片。
【文檔編號】H01L33/64GK106058016SQ201610597032
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610597032.3, CN 106058016 A, CN 106058016A, CN 201610597032, CN-A-106058016, CN106058016 A, CN106058016A, CN201610597032, CN201610597032.3
【發明人】林澤斌, 陳文耀
【申請人】福建省德化縣騰興陶瓷有限公司