本發(fā)明涉及一種夾層熒光玻璃及其制備方法和在制備白光LED中的應(yīng)用。

(二)

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)光源作為一種新型綠色照明光源，以其無污染、長(zhǎng)壽命、低損耗、光色純、耐震動(dòng)等特點(diǎn)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。自60年代以來，白光LED新興產(chǎn)業(yè)已成為了照明行業(yè)的新寵，迅速崛起并高速發(fā)展。

目前，白光LED熒光材料主要以無定形熒光粉為主體，商品化白光LED產(chǎn)品以芯片與熒光粉組合形成白光為發(fā)展主流。當(dāng)前，制造高效率、高顯色指數(shù)、低色溫、大功率白光LED已經(jīng)成為L(zhǎng)ED發(fā)展的迫切需求，因此，其中熒光材料的性能(激發(fā)效率、發(fā)光效率、均勻性、物化穩(wěn)定性等)提升尤其重要，而熒光材料中的微晶玻璃結(jié)合了玻璃與晶體的特點(diǎn)，解決了單晶生長(zhǎng)及單晶的缺陷，為具有較好的光學(xué)性能的材料，應(yīng)用于軍事、通信、醫(yī)藥等領(lǐng)域。為了解決這些問題，專利CN1836339A，敘述了在白光LED透鏡表面鍍熒光膜方法，CN101696085A，公開了一種YAG熒光粉均勻分布在鈉硼硅系統(tǒng)玻璃中制備，藍(lán)光激發(fā)的熒光材料。CN101314519公開了一種白光LED用稀土Tb、Eu、Ce將其共摻在硼硅酸鹽玻璃基質(zhì)中在紫外光激發(fā)下發(fā)光；CN101338879，公開利用YAG透明陶瓷制備白光LED的方法，CN101643315，公開白光LED用低熔點(diǎn)熒光玻璃，CN101749642A，一種藍(lán)光激發(fā)的白光LED用熒光玻璃透鏡及其制備方法。CN102557458A公開了一種含稀土摻雜YAG相的微晶玻璃及其制備方法，以SiO₂、B₂O₃、Na₂O、BaO、K₂O、ZnO、CaO和Li₂O為玻璃基質(zhì)材料，熔化融合得到。

CN102730980B、CN102709445A、CN103396007A、CN103043908A、CN103011614A等均公開了由一層玻璃基底和熔結(jié)在其表面的熒光玻璃層所組成的雙層熒光玻璃結(jié)構(gòu)，通常是通過將含有熒光粉的玻璃漿料涂布于玻璃基底表面，然后高溫?zé)Y(jié)而得到。雖然玻璃基底能阻擋芯片對(duì)熒光粉的熱沖擊，但熒光層還是暴露在空氣中，依然存在容易受腐蝕，易老化，影響使用壽命。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種整體式夾層熒光玻璃及其制備方法和在制備白光LED中的應(yīng)用。

下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做具體說明：

本發(fā)明提供了一種夾層熒光玻璃，包括第一玻璃基板、第二玻璃基板和夾在所述第一玻璃基板與第二玻璃基板之間的Ce：YAG熒光玻璃層，第一玻璃基板、Ce：YAG熒光玻璃層和第二玻璃基板之間是直接且緊密牢固地結(jié)合在一起形成一個(gè)整體，所述第一玻璃基板和第二玻璃基板的可見光透過率大于90％且軟化點(diǎn)溫度大于800℃，Ce：YAG熒光玻璃層的熔點(diǎn)在700℃以下，所述第一玻璃基板、第二玻璃基板的折射率相同且與Ce：YAG熒光玻璃層的折射率相近或相同，第一玻璃基板、第二玻璃基板的厚度分別在0.4-3mm，所述Ce：YAG熒光玻璃層的厚度在15-200μm。

本發(fā)明中，所述第一玻璃基板、第二玻璃基板的折射率相同且與Ce：YAG熒光玻璃層的折射率越接近越好，最好是相同，這樣有助于提高光線的透過率。

本發(fā)明中，所述第一玻璃基板和第二玻璃基板可選擇可見光透過率大于90％的普通鈉鈣硅玻璃、鋼化玻璃或K9光學(xué)玻璃等。

本發(fā)明中，所述Ce：YAG熒光玻璃層的厚度在15～200μm，如果太薄，則不滿足光學(xué)發(fā)光要求；如果太厚，則不利于得到白光。

本發(fā)明中，優(yōu)選Ce：YAG熒光玻璃層的熔點(diǎn)在550-700℃之間。

本發(fā)明中，所述Ce：YAG熒光玻璃層優(yōu)選由以下組成的原料制成，其中各原料組分的含量以質(zhì)量百分比表示：

進(jìn)一步，所述夾層熒光玻璃由第一玻璃基板、第二玻璃基板和夾在所述第一玻璃基板與第二玻璃基板之間的Ce：YAG熒光玻璃層組成。

本發(fā)明提供了一種所述夾層熒光玻璃的制備方法，包括如下步驟：

(1)玻璃料漿制備：將制備Ce：YAG熒光玻璃層所需的包括Ce：YAG熒光粉在內(nèi)的原料按配比混合，研磨均勻，將研磨好的玻璃料與溶劑以質(zhì)量比0.2-0.5：1進(jìn)行混合，并充分?jǐn)嚢柚频貌ＡЯ蠞{；

(2)絲網(wǎng)印刷：將第一玻璃基板置于絲網(wǎng)印刷的模具下，然后把步驟(1)制得的玻璃料漿置于絲網(wǎng)模具下，然后進(jìn)行印刷，得到單面印有玻璃料漿的第一玻璃基板；按照同樣的操作，得到單面印有玻璃料漿的第二玻璃基板；

(3)烘干處理：將步驟(2)制得的單面印有玻璃料漿的第一玻璃基板和單面印有玻璃料漿的第二玻璃基板置于精密退火爐中，用8-9小時(shí)從室溫升到200-300℃，并在200-300℃溫度下保溫1-2小時(shí)，隨后冷卻，關(guān)閉精密退火爐，自動(dòng)降溫至室溫，得到單面覆有玻璃干料的第一玻璃基板和單面覆有玻璃干料的第二玻璃基板；

(4)熱處理：使步驟(3)制得的第一玻璃基板的玻璃干料面和第二玻璃基板的玻璃干料面疊合，置于燒結(jié)爐中，用1-2h從室溫升溫至低于第一玻璃基板和第二玻璃基板的軟化點(diǎn)但能使玻璃干料熔融的溫度，并在該溫度下進(jìn)行保溫3-10min，隨后隨爐冷卻至室溫得到夾層熒光玻璃。

進(jìn)一步，步驟(1)中，溶劑優(yōu)選去離子水。

進(jìn)一步，步驟(2)中，絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)模具的目數(shù)是100-300目，優(yōu)選100目。

進(jìn)一步，步驟(2)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)熒光玻璃層的厚度要求選擇絲網(wǎng)印刷的次數(shù)。

進(jìn)一步，步驟(3)中，優(yōu)選用9小時(shí)升溫至200℃。

進(jìn)一步，步驟(3)中，優(yōu)選在200℃溫度下保溫2小時(shí)。

進(jìn)一步，步驟(1)中，所述Ce：YAG熒光玻璃層優(yōu)選由以下組成的原料制成，其中各原料組分的含量以質(zhì)量百分比表示：

步驟(4)中，用1-2h從室溫升溫至550-700℃，并在該溫度下進(jìn)行保溫3-10min。

更進(jìn)一步，步驟(4)中，優(yōu)選用1小時(shí)升溫至550℃，保溫10min。

本發(fā)明所制備的夾層熒光玻璃的厚度是可調(diào)控的，并可進(jìn)行切割、研磨和拋光。

本發(fā)明還提供所述的夾層熒光玻璃作為應(yīng)用材料在白光LED器件制備中的應(yīng)用，直接將夾層熒光玻璃與藍(lán)光芯片組裝成光源，無需用AB膠進(jìn)行點(diǎn)裝，達(dá)到使封裝工藝簡(jiǎn)化的目的。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)相比于兩層結(jié)構(gòu)的熒光玻璃，本發(fā)明制備的夾層熒光玻璃是三明治結(jié)構(gòu)，這種夾層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠很好的對(duì)熒光玻璃層起到保護(hù)作用，避免其與空氣直接接觸，抗腐蝕、抗老化，防止芯片過高的溫度對(duì)熒光層的熱沖擊，以達(dá)到其使用壽命更長(zhǎng)；尤其在是大功率的LED上應(yīng)用時(shí)候能夠耐住更高的溫度。

(2)本發(fā)明所制得的夾層熒光玻璃，通過絲網(wǎng)印刷工藝并對(duì)制備工藝步驟和參數(shù)的控制，可以很好地控制熒光玻璃層的厚度和熒光粉的均勻分布，相比于流延等工藝能更圓滿解決熱處理過程中容易發(fā)生的熒光玻璃層開裂或者不夠均勻的問題，制得了玻璃基板表面與熒光層完美結(jié)合的夾層熒光玻璃。

(3)本發(fā)明制備夾層熒光玻璃的工藝采用既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保綠色的去離子水作為溶劑，且熱處理溫度較低，對(duì)設(shè)備要求也較低，可以減少經(jīng)濟(jì)成本，有利于工業(yè)擴(kuò)大化生產(chǎn)。

(4)本發(fā)明制得的夾層熒光玻璃應(yīng)用于白光LED可優(yōu)化封裝LED結(jié)構(gòu)，在封裝上無需加工切割就可以適配任何形狀的芯片，可有效簡(jiǎn)化封裝工藝。

(四)附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為玻璃基板，2為玻璃料漿層；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1和3為玻璃基板，2為熒光玻璃層；

圖3為實(shí)施例一樣品的X射線衍射(XRD)圖；

圖4為實(shí)施例二樣品的X射線衍射(XRD)圖；

圖5為實(shí)施例三樣品的X射線衍射(XRD)圖；

圖6為實(shí)施例一樣品的發(fā)射光譜；

圖7為實(shí)施例二樣品的發(fā)射光譜；

圖8為實(shí)施例三樣品的發(fā)射光譜；

圖9為本發(fā)明一個(gè)側(cè)面剖析熒光玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，，其中1和3為玻璃基板，2為熒光玻璃層；

圖10為本發(fā)明不同規(guī)格形狀的熒光玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1和3為玻璃基板，2為熒光玻璃層。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但絕非限制本發(fā)明。

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

實(shí)施例1

如圖1所示，該圖所述的是通過100目的絲網(wǎng)將Ce：YAG玻璃料漿1印刷在厚度為0.4mm的φ50玻璃板1上，同樣的操作工藝，得到同樣的玻璃板2，然后將制得的兩塊玻璃板樣品分別置于精密退火爐中，用9小時(shí)從室溫升到200℃，并在200℃溫度下保溫2小時(shí)，隨后冷卻至50℃，關(guān)閉精密退火爐，自動(dòng)降溫至室溫得到玻璃料漿烘干在玻璃板上。再將兩塊烘干的玻璃板樣品合并一起置于燒結(jié)爐中用1h從室溫升溫至550℃，并在550℃溫度下進(jìn)行保溫10min，隨后隨爐冷卻至室溫得到Ce：YAG熒光層厚度為20μm且透過率為80％以上的夾層玻璃，其結(jié)構(gòu)如如圖2所示。

其中，所述的φ50的玻璃板是K9光學(xué)玻璃。

所述的Ce：YAG熒光玻璃料漿1，是按照質(zhì)量百分比組成為：PbO：35份、B₂O₃：15份、SiO₂：9份、ZnO：4份和Ce：YAG熒光粉：30份精確稱量，然后放入瑪瑙研缽中,混合研磨均勻，將研磨好的玻璃料與去離子水以質(zhì)量比2：1進(jìn)行混合，并充分的攪拌制得料漿。隨后對(duì)制得的夾層玻璃，與3328的藍(lán)光LED芯片匹配，進(jìn)行測(cè)試，得到其光效達(dá)到了72.45lm/W，色溫為5902K，顯色指數(shù)為70.9。

實(shí)施例2

該實(shí)施例中，是將實(shí)施例1中的Ce：YAG熒光玻璃料漿1換成Ce：YAG熒光玻璃料漿2，其余同實(shí)施例1，不再贅述。

所述的Ce：YAG熒光玻璃料漿2，是按照質(zhì)量百分比組成為：PbO：40份、B₂O₃：10份、SiO₂：6份、ZnO：4份和Ce：YAG熒光粉：10份精確稱量，然后放入瑪瑙研缽中,混合研磨均勻，將研磨好的玻璃料與去離子水以質(zhì)量比2.5：1進(jìn)行混合，并充分的攪拌制得料漿。隨后對(duì)制得的的夾層玻璃，與3328的藍(lán)光LED芯片匹配，進(jìn)行測(cè)試，與3328的藍(lán)光LED芯片匹配，進(jìn)行測(cè)試，得到其光效達(dá)到了58.45lm/W，色溫為7425K，顯色指數(shù)為76.8。

實(shí)施例3

該實(shí)施例中，是將實(shí)施例1中的用9小時(shí)從室溫升到200℃，并在200℃溫度下保溫2小時(shí)，隨后冷卻至50℃，關(guān)閉精密退火爐，自動(dòng)降溫至室溫得到玻璃料漿烘干在厚度為1mm玻璃板上。再將兩塊烘干的玻璃板樣品合并一起置于燒結(jié)爐中用1h從室溫升溫至550℃，并在550℃溫度下進(jìn)行保溫10min，改成用8小時(shí)從室溫升到250℃，并在250℃溫度下保溫1小時(shí)，隨后冷卻至50℃，關(guān)閉精密退火爐，自動(dòng)降溫至室溫得到玻璃料漿烘干在玻璃板上。再將兩塊烘干的玻璃板樣品合并一起置于燒結(jié)爐中用1h從室溫升溫至600℃，并在600℃溫度下進(jìn)行保溫5min，隨后隨爐冷卻至室溫得到Ce：YAG熒光層厚度為40μm且透過率為70％以上的夾層玻璃，其余同實(shí)施例1，不再贅述。

隨后對(duì)制得的夾層玻璃，與3328的藍(lán)光LED芯片匹配，進(jìn)行測(cè)試，得到其光效達(dá)到了77.45lm/W，色溫為5502K，顯色指數(shù)為65.4。

實(shí)施例4

該實(shí)施例中，是將上述例子中得到的Ce：YAG熒光夾層玻璃直接扣在藍(lán)光芯片上組成光源結(jié)構(gòu)。

所述的光源結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)在于封裝工藝簡(jiǎn)單，降低成本。

實(shí)施例5：對(duì)制備的夾層熒光玻璃的光譜性質(zhì)測(cè)試

實(shí)施例1、2和實(shí)施例3得到的夾層熒光玻璃處理后的XRD圖分別如圖3、圖4和圖5所示，其結(jié)果如下：得到的樣品XRD衍射峰與YAG晶相的標(biāo)準(zhǔn)圖的主要衍射峰都相符，無其它雜質(zhì)相；實(shí)施例1、2和實(shí)施例3樣品在藍(lán)光460nm激發(fā)下的發(fā)射波長(zhǎng)為都在538nm左右，分別是圖6、圖7和圖8，它與Ce:YAG晶體的熒光光譜相似，熒光強(qiáng)度在540nm左右，適用于封裝白光LED.

本發(fā)明還可以具有多種實(shí)施例，如可以根據(jù)熒光玻璃料厚度的要求，可以增加印刷次數(shù)，以及根據(jù)封裝精元的要求，用不同玻璃板的形狀以及厚度，以及更換在配比范圍內(nèi)的原料等替換上述實(shí)施例的各部件。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種變動(dòng)或變形不脫本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利和要求等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。