本發(fā)明涉及一種三明治狀的Ce：YAG微晶玻璃片的制備方法，該微晶玻璃片可直接與光源進行封裝匹配，簡化工藝、節(jié)約成本，可實現(xiàn)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。

背景技術：

白光LED作為逐步替代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈的新一代固體照明光源，因其發(fā)光效率高、壽命長、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，顯示了巨大的市場潛能和應用前景。當前商業(yè)化的白光LED主要是是通過藍光InGaN芯片和黃色熒光粉的組合來實現(xiàn)的，其工作原理就是InGaN芯片發(fā)出的藍光部分被黃色熒光粉吸收，被激發(fā)的熒光粉發(fā)出黃光，而未被吸收的藍光則穿過熒光粉層與熒光粉發(fā)出的黃光復合，從而得到白光。目前采用硅膠或樹脂包裹熒光粉來進行封裝，因熒光粉材料緊貼芯片發(fā)熱源，芯片溫度升高熱輻射會降低熒光粉性能，同時由于熱輻射和短波輻射會加速封裝材料老化使其透過率降低，這些問題會導致LED壽命縮短、光效下降、色坐標偏移等。此外，熒光粉在硅膠中分布不均勻、折射率不匹配等問題同樣也會影響LED的光學性能。

盡管LED的商業(yè)化發(fā)展已經(jīng)走過了半個多世紀，特別是InGaN藍光芯片的發(fā)明加速了固態(tài)器件實現(xiàn)白光LED的可能性。目前用樹脂或硅膠包裹熒光粉封裝的商業(yè)白光LED存在的導熱性能差、較高的熱膨脹系數(shù)、較低的熱和化學穩(wěn)定性等問題，大大限制了其在室內(nèi)照明、汽車大燈等大功率LED上的應用。Ce：YAG微晶玻璃、單晶熒光材料、熒光陶瓷等固體熒光材料因堅硬、耐熱、耐潮濕、耐腐蝕等優(yōu)點，在提高白光LED的熱穩(wěn)定性、壽命、發(fā)光效率等方面取得一些進展，正引起國內(nèi)外學者的廣泛關注和研究。特別是Ce：YAG微晶玻璃較單晶熒光材料與熒光陶瓷的制備成本低(相對較低燒制溫度，能耗少)、周期短、工藝技術簡單，對制備無環(huán)氧樹脂、壽命長、大功率的白光LED器件具有潛在的應用價值和更廣闊的發(fā)展空間，研究它有比較實用的意義和價值。目前Ce：YAG微晶玻璃還未被證實商業(yè)化。

用Ce：YAG微晶玻璃封裝的白光LED與環(huán)氧樹脂包裹的Ce：YAG熒光粉相比，具有壽命長、光效高、導熱性好、機械強度好等優(yōu)點。目前采用Ce：YAG微晶玻璃作為固體熒光材料用于白光LED的專利如下：“白光LED用低熔點熒光玻璃及其制備方法(中國專利號CN 101643315B)”，“用于白光LED Ce：YAG微晶玻璃及其制備方法(中國專利號CN 103183473A)”,“一種Ce：YAG微晶玻璃及其在白光LED中的應用(中國專利號CN 104529166A)”，“一種透明Ce：YAG微晶玻璃及其在白光LED中的應用(中國專利號CN 104529170A)”，“一種金屬增強的Ce：YAG微晶玻璃及其制備方法(中國專利號CN 103319092A)”。它們都是將Ce：YAG微晶相均勻鑲嵌在玻璃中形成Ce：YAG微晶玻璃。已經(jīng)公開的Ce：YAG微晶玻璃的封裝方法都是將制備好的熒光玻璃切割成片后再與LED芯片光源相匹配，這種封裝方法在一定程度上優(yōu)化了市場主流LED的封裝工藝，但仍然存在缺點。比如熒光玻璃與芯片直接接觸后產(chǎn)生的熱輻射會降低熒光粉性能，制備出的熒光玻璃是大塊狀，難以切割加工，并且切割的邊角料難再回收利用，造成資源浪費，限制了其在工業(yè)上大規(guī)?；a(chǎn)，延阻了Ce：YAG微晶玻璃市場商業(yè)化的進程。

流延法作為一種生產(chǎn)制備工藝，目前已經(jīng)在陶瓷、塑料、玻璃等產(chǎn)業(yè)中廣泛應用。采用流延法制備不同形狀的三明治狀微晶玻璃片改進了微晶玻璃的制備工藝，能有效解決目前純Ce：YAG微晶玻璃直接接觸芯片、難以切割、浪費邊角料、與不同尺寸光源匹配難等問題。鑒于此，三明治狀的Ce：YAG微晶玻璃片非常適合作為一種新型的熒光材料。目前公開的文獻及專利，沒有涉及到利用三明治狀的Ce：YAG微晶玻璃片作為大功率LED封裝的固態(tài)熒光材料。借助流延法制備微晶玻璃片簡化了工序、節(jié)約成本，可實現(xiàn)大批量、大尺寸、多形狀的工業(yè)化生產(chǎn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種材料組分獨特、透明度高、光學性能優(yōu)異的三明治狀Ce：YAG微晶玻璃片的制備方式，該方法實現(xiàn)了三明治狀玻璃片熔制溫度低、制備方法簡單、不同形狀的玻璃片直接與光源匹配、可在工業(yè)上實現(xiàn)批量化生產(chǎn)的要求，其產(chǎn)品具有物理化學性質穩(wěn)定、發(fā)光效率高、高度均勻性、壽命長、熱導率高的優(yōu)點。

本發(fā)明可以通過以下技術方案得以實現(xiàn)：

一種用流延法制備三明治狀的Ce：YAG微晶玻璃片的方法，包括下列步驟：

(1)混合漿料調(diào)制：玻璃原料由下述有效材料組成：ZnO、Sb₂O₃、TeO₂、Li₂O、K₂0和Ce:YAG熒光粉；以玻璃原料的總摩爾數(shù)為100％計，各有效材料的含量以摩爾分數(shù)表示為：

將玻璃原料在研缽里充分混合、研磨后，將混合料與蒸餾水以質量比1：0.05-0.2混合調(diào)制成混合漿料；

(2)混合漿料的流延：將混合漿料在流延機上均勻涂敷在厚度為0.1-0.5mm并與光源尺寸、形狀相匹配的白玻璃片上，根據(jù)需要控制混合漿料的懸濁度與流延的速度和刀片的厚度；

(3)三明治狀微晶玻璃片的烘干和燒制：將被涂敷的白玻璃片置于200-300℃真空干燥箱中，烘干6-9小時，水分蒸發(fā)后在混料表層蓋上同樣形狀、尺寸的白玻璃片，呈三明治狀的玻璃夾片放于馬弗爐中燒結，設置馬弗爐的溫度為600-800℃，保溫1-4小時，然后隨爐自然冷卻至室溫形成厚度為0.4-1.5mm的三明治狀的Ce：YAG微晶玻璃片。

進一步，ZnO含量優(yōu)選為10-20mol％，更優(yōu)選為12-16mol％。

進一步，Sb₂O₃含量優(yōu)選為10-25mol％，更優(yōu)選為15-23mol％。

進一步，Te₂0含量優(yōu)選為25-40mol％，更優(yōu)選為32-40mol％。

進一步，Li₂0含量優(yōu)選為6-13mol％，更優(yōu)選為6-8mol％。

進一步，K₂0含量優(yōu)選為10-15mol％，更優(yōu)選為12-13mol％。

進一步，Ce:YAG熒光粉含量優(yōu)選為5-20mol％，更優(yōu)選為12-20mol％。

進一步，所采用的白玻璃片的透過率須大于90％、折射率須接近夾層玻璃基體折射率或者Ce:YAG熒光粉的折射率，減少光損失；且其軟化點溫度須高于800℃，保持在600-800℃燒結玻璃時的力學強度，白玻璃優(yōu)選K9、鈉鈣硅、鈉鈣鋁玻璃，此白玻璃厚度優(yōu)選0.3-0.5mm。

進一步，為保持混合漿料涂敷在白板玻璃表面的均勻性，流延刀片的速度可通過流延設備調(diào)控,優(yōu)選為0.02-0.05m/s，更優(yōu)選為0.04m/s。

進一步，流延刀片的厚度可通過調(diào)節(jié)刀片上螺旋測微器控制，為保持較強的發(fā)光強度和微晶玻璃與兩白玻璃片間較好的吸附強度，刀片厚度優(yōu)選為0.1-0.5mm,更優(yōu)選為0.2-0.3mm。

本發(fā)明制備的三明治狀微晶玻璃片可直接與光源匹配封裝，制備白光LED。

與現(xiàn)有白光LED的封裝技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過三明治式設計將熒光材料Ce:YAG微晶玻璃封裝在三明治夾層中，通過控制流延的刀片厚度和調(diào)節(jié)Ce:YAG微晶玻璃的成分使其在相對較低的溫度下燒制成光電參數(shù)較好的三明治微晶玻璃，具有以下優(yōu)勢：

(1)這種設計減少了主流LED熒光粉與藍光芯片的直接接觸，延長白光LED的使用壽命。

(2)本發(fā)明的Ce:YAG微晶玻璃的成分使得其具有較低熔點，并且微晶玻璃基質的折射率與熒光粉的折射率接近。

(3)本發(fā)明制備與光源相匹配的不同形狀的三明治狀微晶玻璃片，不用切割，直接封裝，節(jié)約了成本、簡化了工藝。本發(fā)明制備的三明治狀微晶玻璃可以大規(guī)模用于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

下面結合不同附圖和實例對本發(fā)明做進一步詳細說明，但絕非限制本發(fā)明。

附圖1為實施例1流延法制備的三明治狀微晶玻璃片的晶圓模型圖。

附圖2為實施例1流延法制備的三明治狀微晶玻璃片晶圓模型封裝的結構示意俯視圖。

附圖3為實施例2流延法制備的三明治狀微晶玻璃片的方形模型圖。

附圖4為實施例2流延法制備的三明治狀微晶玻璃片方形封裝的結構示意俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但絕非限制本發(fā)明。

本發(fā)明實施例使用的Ce:YAG熒光粉生產(chǎn)廠家是江門市科恒實業(yè)股份有限公司，型號：L-552。

實施例1：

將分析純的ZnO，Sb₂O₃，Te₂0，Li₂0，K₂O，Ce:YAG，按12ZnO:17Sb₂O₃:37Te₂0:6Li₂0:13K₂O:15Ce:YAG熒光粉(摩爾比)的配比精確稱量后置于瑪瑙研缽中，在瑪瑙研缽中混合研磨后得到的混合料與蒸餾水按照94:6質量比混合調(diào)制成漿料，用流延機均勻涂在Φ50*3mm大小的K9晶圓玻璃片上，螺旋測微儀設置0.2mm為流延刀片的厚度、流延的速度控制為0.04m/s，在200℃的真空干燥箱烘干6小時，冷卻取出，在混料表層蓋上Φ50*3mm的K9晶圓玻璃片，呈三明治狀的玻璃夾片放于電阻爐中加熱到650℃后保溫1小時，然后隨爐冷卻至20℃形成透明低熔點、厚度為6.2mm、透過率達到72％的三明治狀的微晶玻璃晶圓模型片(附圖1)。如圖1所示，微晶玻璃1均勻的夾在白玻璃片2之間，該微晶玻璃片呈夾層三明治狀的模型。

將流延法制備的低熔點三明治狀的微晶玻璃晶圓模型片(附圖1)與光源匹配進行封裝的結構示意俯視圖如附圖2。該模型中，制備好的夾層三明治狀微晶玻璃片4覆蓋在光源(藍光芯片)3上進行白光LED封裝測試，光效達到了112.8lm/W，色溫為5216K，顯色指數(shù)為74.2。

實施例2：

將分析純的ZnO，Sb₂O₃，Te₂0，Li₂0，K₂O，Ce:YAG，按16ZnO:15Sb₂O₃:35Te₂0:6Li₂0:13K₂O:15

Ce:YAG熒光粉(摩爾比)的配比精確稱量后置于瑪瑙研缽中，在瑪瑙研缽中混合研磨后得到的混合料與蒸餾水按照94:6質量比混合調(diào)制成漿料，用流延機均勻涂在在50*50mm的方形K9白玻璃片上，螺旋測微儀設置0.3mm為流延刀片的厚度、流延的速度控制為0.04m/s。在200℃的真空干燥箱烘干6小時，冷卻取出蓋片后直接放入電阻爐中加熱到620℃后保溫1小時，然后隨爐冷卻至20℃形成透明低熔點、厚度為6.3mm、透過率達到69％的三明治狀的微晶玻璃方形片(附圖3)。如圖3所示，微晶玻璃1均勻的夾在白玻璃片2之間，該微晶玻璃片呈夾層三明治狀的模型。

如附圖4，制備好的三明治狀微晶玻璃方形片4覆蓋在藍光芯片3上面，如上述，進行封裝不再重述。測試光效為119.5lm/W，色溫為5450K，顯色指數(shù)為71.6。