一種基于熒光玻璃的白光led及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于熒光玻璃的白光LED及其制備方法，該制備方法包括：步驟1、將YAG摻Ce3+熒光粉和SiO2玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；步驟2、將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理；步驟3、將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；步驟4、將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件；步驟5、將藍(lán)光LED芯片和熒光玻璃部件依次封裝在封裝載體。本發(fā)明采用熒光玻璃封裝獲得白光LED，可以提高白光LED的耐熱性、穩(wěn)定性，而且可以提高白光LED的光通量和發(fā)光效率，而且制備工藝簡單、生產(chǎn)效率高、成本較低，可廣泛應(yīng)用于LED照明行業(yè)中。
【專利說明】
一種基于熒光玻璃的白光LED及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及白光LED照明領(lǐng)域，特別是涉及一種基于熒光玻璃的白光LED及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]LED白光照明具有傳統(tǒng)白熾燈、熒光燈照明無法比擬的高速響應(yīng)、長壽命、低功耗等優(yōu)勢(shì)，在迎合全球“節(jié)能減排，綠色能源”理念中，獲得了各國政府的大力支持和信心，在 21世紀(jì)的照明行業(yè)中所贏得的市場份額越來越大。
[0003]目前，主流的白光LED照明技術(shù)是由藍(lán)光LED激發(fā)熒光粉產(chǎn)生白光，通過藍(lán)光LED芯片發(fā)出的藍(lán)光貫穿熒光材料，形成擴(kuò)散的白光。這種方式相較于傳統(tǒng)的發(fā)光方式，能大大提高流明效率，且這種白光LED的各項(xiàng)光學(xué)性能指標(biāo)具有較好的穩(wěn)定性，已成為LED白光照明的一大新發(fā)展趨勢(shì)。但是，藍(lán)光LED芯片發(fā)出光線的光能量密度之大，對(duì)封裝工藝提出了極其苛刻的要求。而傳統(tǒng)封裝方法是采用環(huán)氧樹脂或硅膠封裝材料，隨著芯片發(fā)光功率的提高，會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，更易對(duì)傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)所采用的環(huán)氧樹脂或硅膠的破壞，從而導(dǎo)致白光LED出現(xiàn)光色衰減和色溫飄移等問題，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光效率降低、壽命變短?？偟膩碚f，目前的白光LED存在耐熱性差、穩(wěn)定性差等問題。而且目前白光LED的制備過程中，采用的是以 Y203、Al203、Si02為主體原料進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)，這種方式主體原料較多，制備工藝較為復(fù)雜，控制條件較為嚴(yán)苛，生產(chǎn)效率較低，而且成本較高，限制了白光LED的推廣。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于熒光玻璃的白光LED，本發(fā)明的另一目的是提供一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于熒光玻璃的白光LED，包括封裝載體、藍(lán)光LED芯片以及熒光玻璃部件，所述藍(lán)光LED芯片設(shè)在封裝載體上，所述熒光玻璃部件與封裝載體連接且設(shè)置在藍(lán)光LED芯片的上方。
[0006]進(jìn)一步，所述熒光玻璃部件是由YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后通過高溫熔融制成的。
[0007]進(jìn)一步，所述高溫熔融的溫度為1300 ±50°C。[〇〇〇8]進(jìn)一步，所述熒光玻璃部件中，Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻Ce3+ 熒光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。
[0009]進(jìn)一步，所述熒光玻璃部件為片狀、半球形或球泡狀。
[0010]進(jìn)一步，所述藍(lán)光LED芯片的發(fā)光波長為450nm~480nm〇
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是:一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，包括:步驟1、將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；步驟2、將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理；步驟3、將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；步驟4、將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件；步驟5、將藍(lán)光LED芯片和熒光玻璃部件依次封裝在封裝載體。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟1中獲得的混合原料中Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%， YAG摻Ce3+焚光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。[0〇13]進(jìn)一步，所述步驟2,其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300 °C進(jìn)行高溫熔融2h后，在800 °C下進(jìn)行退火處理2h。 [〇〇14]進(jìn)一步，所述步驟4中切片處理后獲得的熒光玻璃部件的厚度為0.lmm~0.8mm。 [0〇15]進(jìn)一步，所述步驟2,其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300°C進(jìn)行高溫熔融2h后，通過吹制或拉制方式，制成包括多個(gè)半球形或球泡形的球形結(jié)構(gòu)的熒光玻璃體，然后在800°C下進(jìn)行退火處理2h。
[0016]進(jìn)一步，所述步驟4和步驟5之間還包括以下步驟:將熒光玻璃部件進(jìn)行磨拋處理。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:一種基于熒光玻璃的白光LED，包括封裝載體、藍(lán)光LED芯片以及熒光玻璃部件，所述藍(lán)光LED芯片設(shè)在封裝載體上，所述熒光玻璃部件與封裝載體連接且設(shè)置在藍(lán)光LED芯片的上方。本白光LED采用熒光玻璃封裝獲得，可以提高白光LED的耐熱性、穩(wěn)定性，而且可以提高白光LED的光通量和發(fā)光效率，而且制備工藝簡單、生產(chǎn)效率高、 成本較低，適合推廣應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明的另一有益效果是:本發(fā)明的一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，包括:步驟1、將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料;步驟2、將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理；步驟3、將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體;步驟4、將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件;步驟5、將藍(lán)光LED芯片和熒光玻璃部件依次封裝在封裝載體。本制備方法采用熒光玻璃封裝獲得白光LED，可以提高白光LED的耐熱性、穩(wěn)定性，而且可以提高白光LED 的光通量和發(fā)光效率，而且制備工藝簡單、生產(chǎn)效率高、成本較低，適合推廣應(yīng)用?！靖綀D說明】[〇〇19]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明的一種基于熒光玻璃的白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例三的熒光玻璃部件和YAG: Ce3+熒光粉的XRD衍射譜對(duì)照?qǐng)D；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例三的熒光玻璃部件在光學(xué)顯微鏡和SEM掃描電子顯微鏡下的掃描圖譜；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例三的熒光玻璃部件和YAG:Ce3+熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜對(duì)照?qǐng)D；圖5是本發(fā)明的實(shí)施例四中制備的不同組分比例的熒光玻璃部件在不同波長的芯片激發(fā)下，流明效率隨熒光粉含量變化的關(guān)系圖；圖6是本發(fā)明的實(shí)施例四中制備的不同組分比例的熒光玻璃部件在不同波長的芯片激發(fā)下，色溫隨熒光粉含量變化的關(guān)系圖；圖7是本發(fā)明的實(shí)施例四中制備的不同組分比例的熒光玻璃部件在不同波長的芯片激發(fā)下，顯色指數(shù)隨熒光粉含量變化的關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明的實(shí)施例四中制備的不同組分比例的熒光玻璃部件在不同波長的芯片激發(fā)下，色坐標(biāo)x、y的變化情況隨熒光粉含量變化的關(guān)系圖；圖9是本發(fā)明的實(shí)施例五中在450nm的芯片的激發(fā)下，熒光玻璃部件的溫度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0021 ]參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供了一種基于熒光玻璃的白光LED，包括封裝載體1、藍(lán)光LED芯片2以及熒光玻璃部件3,所述藍(lán)光LED芯片2設(shè)在封裝載體1上，所述熒光玻璃部件3與封裝載體1連接且設(shè)置在藍(lán)光LED芯片2的上方。[〇〇22]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述熒光玻璃部件3是由YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后通過高溫熔融制成的。[〇〇23]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述高溫熔融的溫度為1300±50°C。
[0024]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述熒光玻璃部件3是通過以下步驟制備獲得的:將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理；將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件3。
[0025]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述熒光玻璃部件3中，Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻Ce3+熒光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。
[0026]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述熒光玻璃部件3為片狀、半球形或球泡狀。[〇〇27]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述藍(lán)光LED芯片2的發(fā)光波長為450nm?480nm。
[0028]本發(fā)明還提供了一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，包括:步驟1、將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；步驟2、將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理；步驟3、將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；步驟4、將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件3;步驟5、將藍(lán)光LED芯片2和熒光玻璃部件3依次封裝在封裝載體1。
[0029]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟1中獲得的混合原料中Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻Ce3+熒光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。
[0030]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟2，其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300 °C進(jìn)行高溫熔融2h后，在800 °C下進(jìn)行退火處理2h。
[0031]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟4中切片處理后獲得的熒光玻璃部件3的厚度為0.lmm~0.8mm。[〇〇32]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟2，其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300°C進(jìn)行高溫熔融2h后，通過吹制或拉制方式，制成包括多個(gè)半球形或球泡形的球形結(jié)構(gòu)的熒光玻璃體，然后在800°C下進(jìn)行退火處理2h。
[0033]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟4和步驟5之間還包括以下步驟:將熒光玻璃部件3進(jìn)行磨拋處理。[〇〇34]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。[〇〇35]實(shí)施例一參照?qǐng)D1，一種基于熒光玻璃的白光LED，包括封裝載體1、藍(lán)光LED芯片2以及熒光玻璃部件3,所述藍(lán)光LED芯片2設(shè)在封裝載體1上，所述熒光玻璃部件3與封裝載體1連接且設(shè)置在藍(lán)光LED芯片2的上方。熒光玻璃部件3與封裝載體1通過導(dǎo)熱錫膏連接。藍(lán)光LED芯片2的發(fā)光波長為450nm?480nm〇
[0036]熒光玻璃部件3是通過以下步驟制備獲得的:將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理，具體為將混合原料放入熔爐中以1300 °C進(jìn)行高溫熔融2h后，在800 °C下進(jìn)行退火處理2h。
[0037]將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件3,切片處理后獲得的熒光玻璃部件3的厚度為0.lmm~0.8mm。切片后，對(duì)熒光玻璃部件3進(jìn)行磨拋處理。[〇〇38]優(yōu)選的，熒光玻璃部件3中，Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻Ce3+熒光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。
[0039]熒光玻璃部件3為片狀、半球形或球泡狀，是在高溫熔融后通過吹制或拉制方式， 制成包括多個(gè)半球形或球泡形的球形結(jié)構(gòu)的。
[0040]實(shí)施例二一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，包括:步驟1、將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；步驟2、將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理;其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300 °C進(jìn)行高溫熔融2h后，在800 °C下進(jìn)行退火處理2h。更詳細(xì)的，步驟2具體為:將混合原料放入熔爐中以1300°C進(jìn)行高溫熔融2h后，通過吹制或拉制方式，制成包括多個(gè)半球形或球泡形的球形結(jié)構(gòu)的熒光玻璃體，然后在800°C下進(jìn)行退火處理2h。
[0041]步驟3、將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；步驟4、將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件3,切片處理后獲得的熒光玻璃部件3的厚度為0.lmm~0.8mm。
[0042]步驟5、將藍(lán)光LED芯片2和熒光玻璃部件3依次封裝在封裝載體1。[〇〇43]優(yōu)選的，步驟1中獲得的混合原料中Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻 Ce3+熒光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。
[0044]優(yōu)選的，步驟4和步驟5之間還包括以下步驟:將熒光玻璃部件3進(jìn)行磨拋處理。[〇〇45]實(shí)施例三取YAG摻Ce3+熒光粉(以下簡稱YAG:Ce3+熒光粉)和Si02玻璃粉體為主體原料，兩者按 YAG: Ce3+熒光粉與Si02玻璃粉體質(zhì)量比為1:8的比例，進(jìn)行稱取配料，配料總量視成品量需求而定，并混合均勻。然后采取高溫熔融法制備熒光玻璃部件3,將混合均勻的料體置于熔爐中，以1300°C高溫反應(yīng)2h，在800°C下退火2h。然后將高溫反應(yīng)并退火后的料體置入石墨盒中，進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體。最后將析晶的熒光玻璃體取出，進(jìn)行切片處理，獲得切片厚度為0.4mm的熒光玻璃部件3,然后對(duì)熒光玻璃部件3進(jìn)行磨拋處理。最后進(jìn)行以下 3個(gè)測試:1、將所得到的成品熒光玻璃部件3和原料YAG:Ce3+熒光粉進(jìn)行XRD測試對(duì)比，所獲得的XRD衍射譜對(duì)照?qǐng)D如圖2所示;2、將熒光玻璃部件3在光學(xué)顯微鏡和SEM掃描電子顯微鏡下進(jìn)行掃描，所獲得的圖譜如圖3所示;3、將焚光玻璃部件3和YAG:Ce3+焚光粉進(jìn)行PL光譜測試，對(duì)比分析兩者的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，所獲得的PL譜測試對(duì)照?qǐng)D如圖4所示。[〇〇46]如附圖2所示，本實(shí)施例由12.5wt%熒光玻璃部件3和YAG: Ce3+熒光粉的XRD衍射譜對(duì)照?qǐng)D分析可知，熒光玻璃部件3在20約為17°?30°之間存在一個(gè)寬峰波包，這是明顯的 Si02非晶相的衍射峰;而在衍射圖譜的其他衍射峰位置，熒光玻璃部件3與YAG: Ce3+熒光粉兩者是相互吻合的。因此說明，Si02玻璃粉體與YAG:Ce3+熒光粉以高溫熔融法制備的Si02-YAG: Ce3+熒光玻璃，其內(nèi)部YAG: Ce3+熒光粉的結(jié)構(gòu)沒有破壞，焚光玻璃同時(shí)具備晶相和玻璃相，內(nèi)部晶相能夠保持原有的優(yōu)良發(fā)光性能。[〇〇47]熒光粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%的熒光玻璃部件3在光學(xué)顯微鏡和SEM掃描電子顯微鏡下的掃描圖譜如附圖3所示。圖3中，將SEM掃描電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡的掃描圖譜疊加顯示，底部圖片為光學(xué)顯微鏡的掃描圖譜，右上角的小面積區(qū)域的圖片為SEM掃描電子顯微鏡的掃描圖譜，從光學(xué)顯微鏡的掃描圖譜中可以看出，熒光粉呈均勻狀態(tài)分布在玻璃基質(zhì)中。 從SEM電子顯微鏡的掃描圖譜可以看出熒光粉顆粒性狀整體保持均一性，形貌完好，粒徑約在10?1 5mi左右，與熒光粉的初始狀態(tài)保持一致。
[0048]YAG:Ce3+熒光粉和Si02-YAG:Ce3+熒光玻璃部件3的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜對(duì)照?qǐng)D如附圖4所示。由圖可看出，兩種樣品PL譜的峰值位置較為吻合:激發(fā)波長均在藍(lán)光部分有一個(gè)峰值，為465nm，與此相對(duì)應(yīng)的發(fā)射波長為535nm。通過熒光玻璃部件3和純YAG:Ce3+熒光粉的PL譜對(duì)照，可以看出兩者激發(fā)和響應(yīng)關(guān)系基本保持一致，不會(huì)因?yàn)椴ＡЩ|(zhì)的存在而發(fā)生很大變化。這同樣能說明，高溫熔融法制備的熒光玻璃部件3仍然保留了發(fā)光主體YAG: Ce3+熒光粉的熒光響應(yīng)特性。
[0049]實(shí)施例四取YAG摻Ce3+熒光粉(以下簡稱YAG:Ce3+熒光粉)和Si02玻璃粉體為主體原料，兩者按 YAG: Ce3+熒光粉與Si02玻璃粉體質(zhì)量比為3:17，1:8，1:10，2:23(8%)，3:47的比例，分別進(jìn)行稱取配料，所有組的配料總量視該組分成品量需求而定，并將每組原料組成混合均勻。
[0050]采取高溫熔融法依次制備不同組分的熒光玻璃部件3。每組混合均勻的料體均按照以下步驟依次進(jìn)行:將料體置于熔爐中，以1300°C高溫反應(yīng)2h，在800°C下退火2h。然后將高溫反應(yīng)并退火后的料體置入石墨盒中，進(jìn)行冷卻析晶，獲得熒光玻璃體。最后將析晶的熒光玻璃體取出，進(jìn)行切片處理，獲得切片厚度為〇.2mm的熒光玻璃部件3，然后對(duì)熒光玻璃部件3進(jìn)行磨拋處理。[〇〇51]將磨拋處理的不同組分的熒光玻璃部件3依次與不同波長的藍(lán)光LED芯片2(依次為以下5個(gè)波段的芯片:450-452nm，452-454.2nm，455-457.5nm，457.5-459.9nm，464-466.9nm，平均波段分別為450.88nm，453.8nm，456.lnm，458.54nm，465.2nm)組合封裝制成白光LED照明器件，熒光玻璃部件3與封裝載體1之間以導(dǎo)熱錫膏連接。將采用不同組分的熒光玻璃部件3封裝獲得的白光LED，依次置入浙大三色LED光色電參數(shù)測試機(jī)3190-JCH中進(jìn)行光通量、色溫、顯色指數(shù)和色坐標(biāo)相關(guān)光學(xué)性能的測試。五種不同波長的藍(lán)光LED芯片2激發(fā)不同組分的熒光玻璃部件3時(shí)，熒光玻璃部件3中熒光粉含量變化與流明效率變化的關(guān)系圖如圖5所示。由圖中可以看出，整體上同一波長的激發(fā)下，熒光玻璃部件3中熒光粉含量從 6%增加至8%時(shí)，不同組的流明效率均有較大提升；熒光粉含量從8%增加至12.5%的過程中， 流明效率變化趨勢(shì)不大;熒光粉含量從12.5%增加至15%時(shí)，流明效率略有降低。這可能是因?yàn)椋瑹晒獠ＡР考?中熒光粉含量增加，激發(fā)光子能被更多的熒光粉吸收，量子效率增加，轉(zhuǎn)換效率相應(yīng)提高，流明效率增大；當(dāng)激發(fā)功率一定，熒光粉濃度繼續(xù)增加時(shí)，量子轉(zhuǎn)換效率逐漸趨于飽和，導(dǎo)致光通量增加幅度不大;繼續(xù)增大熒光粉濃度，使得熒光玻璃的光的透過率減弱，流明效率相應(yīng)降低。由圖5可以看出，平均波長為485.54nm的藍(lán)光芯片激發(fā)熒光粉含量為10%的熒光玻璃時(shí)，能得到234.81 lm/W的流明效率。熒光玻璃部件3可以實(shí)現(xiàn)LED器件流明效率的大幅度提升，在基于熒光玻璃技術(shù)的白光LED封裝結(jié)構(gòu)中，反向發(fā)射的熒光被芯片吸收的概率和比例降低，從而可以提高器件的光通量和發(fā)光效率。另外，玻璃基質(zhì)相比于傳統(tǒng)封裝用有機(jī)樹脂具有更好的透過率，也能在一定程度上提升器件的發(fā)光效率。[〇〇52]五種不同波長的藍(lán)光LED芯片2激發(fā)不同組分的熒光玻璃部件3時(shí)，熒光玻璃部件3 中熒光粉含量變化與色溫變化變化的關(guān)系圖如圖6所示。如附圖6所示，熒光粉含量增加時(shí)， 色溫大小單調(diào)遞減，其變化率逐漸減小，規(guī)律性較為明顯。這個(gè)變化趨勢(shì)的原因可以解釋為:藍(lán)光LED芯片2發(fā)出的光分為兩部分，一部分藍(lán)光激發(fā)焚光粉產(chǎn)生黃光，另一部分藍(lán)光與激發(fā)產(chǎn)生的黃光復(fù)合成白光。當(dāng)熒光粉的含量增加，使得藍(lán)光激發(fā)熒光粉而產(chǎn)生黃光增加， 能用于和黃光復(fù)合成白光的藍(lán)光減少，因此出射的白光紅移，色溫降低。根據(jù)這個(gè)變化趨勢(shì)，可以預(yù)測熒光玻璃加入相應(yīng)的熒光粉含量以得到所要求的色溫。而隨著熒光玻璃部件3 中熒光粉含量的增加，不同激發(fā)波長下的色溫逐漸趨于一致，激發(fā)波長越來越成為影響色溫的次要因素，色溫主要由熒光粉含量決定。整體來看，激發(fā)熒光玻璃得到的色溫處于一個(gè)高色溫狀態(tài)。[〇〇53]五種不同波長的藍(lán)光LED芯片2激發(fā)不同組分的熒光玻璃部件3時(shí)，熒光玻璃部件3 中熒光粉含量變化與顯色指數(shù)CRI的變化的關(guān)系圖如圖7所示。從圖中可以看出，顯色指數(shù) CRI與熒光粉含量變化大致呈現(xiàn)線性負(fù)相關(guān):增加熒光粉含量，會(huì)降低顯色指數(shù)。綜合不同組數(shù)據(jù)來看，基于熒光玻璃封裝獲得的白光LED，其顯色指數(shù)整體水平不高，呈現(xiàn)低顯色指數(shù)的現(xiàn)象。這可能是熒光玻璃的低顯色性問題。因此，本發(fā)明適用于高亮度、高光效要求的白光LED，暫不適用于高顯色指數(shù)要求的白光LED。
[0054]五種不同波長的藍(lán)光LED芯片2激發(fā)不同組分的熒光玻璃部件3時(shí)，色坐標(biāo)x與y的變化關(guān)系隨熒光玻璃部件3中熒光粉含量變化的關(guān)系圖如圖8所示。如附圖8所示，圖中色坐標(biāo)中x與y呈現(xiàn)較為良好的線性變化關(guān)系:不同波長激發(fā)下的色坐標(biāo)呈現(xiàn)大致相同的線性變化率，熒光粉含量增加時(shí)，色坐標(biāo)x與y線性正相關(guān)；同一熒光粉含量下，不同組別色坐標(biāo)的位置區(qū)別不大。整體來看，激發(fā)熒光玻璃部件3產(chǎn)生白光的色坐標(biāo)均處于(0.33,0.33)附近， 尤其是熒光粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%的熒光玻璃，能得到(0.3279，0.3448)的色坐標(biāo)，表現(xiàn)良好。
[0055]實(shí)施例五取YAG摻Ce3+熒光粉(以下簡稱YAG:Ce3+熒光粉)和Si02玻璃粉體為主體原料，兩者按 YAG:Ce3+熒光粉與Si02玻璃粉體質(zhì)量比為3:97的比例，進(jìn)行稱取配料，配料總量視成品量需求而定，并混合均勻。采取高溫熔融法制備熒光玻璃部件3,將混合均勻的料體置于熔爐中， 以1300 °C高溫反應(yīng)2h，在800 °C下退火2h。然后將高溫反應(yīng)并退火后的料體置入石墨盒中，進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體。最后將析晶的熒光玻璃體取出，進(jìn)行切片處理，獲得切片厚度為0.5mm的熒光玻璃部件3,然后對(duì)熒光玻璃部件3進(jìn)行磨拋處理。采用功率約為 8.7w、波長為450nm的藍(lán)光LED芯片2激發(fā)熒光玻璃部件3，用Fluke Ti 100紅外線熱像儀探測熒光玻璃部件3的溫度變化情況，每隔20s記錄一次，所測得的熒光玻璃部件3的溫度變化與時(shí)間變化的關(guān)系圖如圖9所示。如附圖9所示，在激光照射熒光玻璃20s后，熒光玻璃發(fā)光區(qū)域的溫度呈現(xiàn)驟升趨勢(shì)。照射100s之后，溫度隨時(shí)間的上升趨勢(shì)逐漸趨緩至平穩(wěn)狀態(tài)，最大溫差約為20.7°C。在照射200s時(shí)關(guān)閉激光源，熒光玻璃的表面溫度驟降，直至恢復(fù)與室溫同一的狀態(tài)。由此可見，相比于有機(jī)封裝材料硅膠，無機(jī)熒光玻璃散熱性能更為優(yōu)異，具有更高的熱穩(wěn)定性，在反復(fù)高溫輻射下，性能損耗率較低。這也是熒光玻璃用于白光LED封裝具有穩(wěn)定性、長壽命的一大特征。
[0056]綜合上述實(shí)施例，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:(1)本發(fā)明專利采用熔融法，可沿用任何一種玻璃的成型方法來成型熒光玻璃部件3， 如壓制、壓延、吹制、拉制、澆鑄等，以制成如平面片狀、半球狀等各種合適的封裝形式。與通常的陶瓷成型工藝相比，適合合成形狀復(fù)雜、尺寸精密的制品，便于機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)；制品組成均勻，無氣孔。[〇〇57](2)本發(fā)明專利直接采用YAG: Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體，通過固相反應(yīng)熔融法完成熒光玻璃部件3的制備，從產(chǎn)業(yè)化角度來看，制備所需原料更便捷可行，制備工藝更易于行事，更易適應(yīng)市場產(chǎn)業(yè)化需求。[〇〇58](3)本發(fā)明專利在高溫1300°C情況下熔融制備Si02-YAG:Ce3+熒光玻璃時(shí)，YAG:Ce3+熒光粉的結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞，熒光玻璃同時(shí)具備晶相和玻璃相，內(nèi)部晶相能夠保持原有的優(yōu)良發(fā)光性能。[〇〇59](4)本發(fā)明專利所制備的熒光玻璃部件3用于LED白光照明封裝，使得熒光粉與芯片的距離增大，可以降低熒光粉受到芯片的輻射作用，從而降低熒光粉的溫度，提高熒光玻璃的耐熱性能，白光LED的穩(wěn)定性也得到相應(yīng)提高。
[0060](5)本發(fā)明專利所制備的白光LED結(jié)構(gòu)中，反向發(fā)射的熒光被芯片吸收的概率和比例降低，從而可以提高白光LED器件的光通量和發(fā)光效率的大幅度提升。另外，玻璃基質(zhì)相比于傳統(tǒng)封裝用有機(jī)樹脂具有更好的透過率，也能在一定程度上提升白光LED器件的發(fā)光效率。
[0061](6)本發(fā)明專利制備的無機(jī)熒光玻璃部件3相比于有機(jī)封裝材料硅膠，散熱性能更為優(yōu)異，具有更高的熱穩(wěn)定性，在反復(fù)高溫輻射下，性能具有不退性。
[0062]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于熒光玻璃的白光LED，其特征在于，包括封裝載體、藍(lán)光LED芯片以及熒光玻 璃部件，所述藍(lán)光LED芯片設(shè)在封裝載體上，所述熒光玻璃部件與封裝載體連接且設(shè)置在藍(lán) 光LED芯片的上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熒光玻璃的白光LED，其特征在于，所述熒光玻璃部 件是由YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后通過高溫熔融制成的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熒光玻璃的白光LED，其特征在于，所述熒光玻璃部 件中，Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻Ce3+熒光粉的質(zhì)量百分比為3%?15%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于熒光玻璃的白光LED，其特征在于，所述熒光玻璃部 件為片狀、半球形或球泡狀。5.—種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，其特征在于，包括:步驟1、將YAG摻Ce3+熒光粉和Si02玻璃粉體混合均勻后獲得混合原料；步驟2、將混合原料放入熔爐中進(jìn)行高溫熔融后，進(jìn)行退火處理；步驟3、將退火處理后的料體放入石墨盒中進(jìn)行冷卻析晶后，獲得熒光玻璃體；步驟4、將熒光玻璃體進(jìn)行切片處理后獲得多個(gè)獨(dú)立的熒光玻璃部件；步驟5、將藍(lán)光LED芯片和熒光玻璃部件依次封裝在封裝載體。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，其特征在于，所述 步驟1中獲得的混合原料中Si02玻璃粉體的質(zhì)量百分比為85%?97%，YAG摻Ce3+熒光粉的質(zhì)量 百分比為3%?15%。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，其特征在于，所述 步驟2,其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300 °C進(jìn)行高溫熔融2h后，在800 °C下進(jìn)行退火處理2h。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，其特征在于，所述 步驟4中切片處理后獲得的熒光玻璃部件的厚度為0.lmm~0.8mm。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，其特征在于，所述 步驟2,其具體為:將混合原料放入熔爐中以1300°C進(jìn)行高溫熔融2h后，通過吹制或拉制方式，制成包括 多個(gè)半球形或球泡形的球形結(jié)構(gòu)的熒光玻璃體，然后在800°C下進(jìn)行退火處理2h。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于熒光玻璃的白光LED的制備方法，其特征在于，所述 步驟4和步驟5之間還包括以下步驟:將熒光玻璃部件進(jìn)行磨拋處理。
【文檔編號(hào)】C03C4/12GK106016179SQ201610318561
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】何苗, 黃波, 鄭樹文, 李述體
【申請(qǐng)人】華南師范大學(xué)