CN101931033B

CN101931033B - 一种白光二极管及其制造方法

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Publication number: CN101931033B
Application number: CN2009101081359A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 马文波
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: CN101931033A

Abstract

本发明适用于光电技术领域，提供了一种白光二极管及其制造方法，所述白光二极管包括发光芯片，还包括封装在所述发光芯片发光面之上的含有机荧光材料的多孔玻璃。本发明提供的白光发光二极管，以多孔玻璃作为有机荧光材料的载体进行封装制得白光发光二极管，由于多孔玻璃具有很强的化学惰性，避免了有机荧光材料与其产生光化学反应以及由于这种光化学反应引起的非辐射能量转移，由此可以使有机荧光材料保持较高的发光效率并且的整体稳定性能得到提高，延长了白光二极管的使用寿命。

Description

一种白光二极管及其制造方法

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种白光二极管及其制造方法。

背景技术

随着半导体照明技术(LED)的发展，第四代电光源照明一白光LED器件的开发，成为各国争相研究的焦点。作为传统照明的替代者，白光LED器件以其高效、节能、使用寿命长等特点，预计将有更广阔的前景。

现有白光LED的封装主要采用蓝光芯片和YAG荧光粉封装或紫外芯片和R、G、B三基色荧光粉封装，产生白光。由于可实用的无机荧光材料选择范围窄，且存在光转换效率低的问题，因此一般选用材料种类繁多、波长易于调节且发光效率高的有机荧光材料。但是，处于激发态的有机荧光材料容易与有机的封装材料之间发生光化学反应，造成器件劣化、使用寿命短、发光性质不稳定等缺陷。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种白光二极管及其制造方法，旨在解决现有的白光二极管容易劣化、使用寿命短、发光性质不稳定的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种白光二极管，包括发光芯片，还包括封装在所述发光芯片发光面之上的微孔中含有机荧光材料的多孔玻璃，其中，所述有机荧光材料为罗丹明6G。

本发明实施例的另一目的在于提供一种白光二极管的制造方法，包括下述步骤：

配制有机荧光材料的溶液；

将多孔玻璃浸泡在所述有机荧光材料的溶液中；

将多孔玻璃取出、干燥，得到含有有机荧光材料的多孔玻璃；

将所述含有有机荧光材料的多孔玻璃封装到LED发光芯片的发光面之上；其中，所述有机荧光材料溶液的溶质为罗丹明6G。

本发明实施例提供的白光发光二极管，以多孔玻璃作为有机荧光材料的载体进行封装制得白光发光二极管，由于多孔玻璃具有很强的化学惰性，避免了有机荧光材料与其产生光化学反应以及由于这种光化学反应引起的非辐射能量转移，由此可以使有机荧光材料保持较高的发光效率并且的整体稳定性能得到提高，延长了白光二极管的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的白光二极管的结构原理图；

图2是本发明实施例提供的白光二极管制造方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，白光二极管以有机荧光材料作为光转换物质，以多孔玻璃作为有机荧光材料载体进行封装。

图1示出了本发明实施例提供的白光二极管的结构原理，为了便于描述，仅示出了与本发明相关的部分。

参照图1，白光二极管包括发光芯片1、绝缘材料2、电极3、微孔中含有机荧光材料的多孔玻璃4和引线5，其中绝缘材料2形成一腔室，发光芯片1位于该腔室中，微孔中含有机荧光材料的多孔玻璃4固定在发光芯片1的发光面之上，阳极电极31通过引线5与发光芯片1连接，阴极电极32由发光芯片1的底部引出。

将多孔玻璃在一定浓度的有机荧光材料溶液中浸泡，待其充分吸收该有机荧光材料溶液后，将多孔玻璃取出、干燥，可得到上述含有机荧光材料的多孔玻璃4，本实施例中，选用的多孔玻璃中各成分的重量百分比为：Si0₂为94.0％～98.0％，B₂O₃为1.0～3.0％，Al₂O₃为1.0～3.0％，Na₂O为0～1％，ZrO₂为0～1％，其孔径大小为4纳米(nm)到100纳米(nm)，各孔的体积总和占玻璃总体积的25～40％。

进一步地，发光芯片1选用波长范围在430nm～490nm的蓝光芯片，优选波长范围在450nm～490nm的蓝光芯片，更优选480nm～490nm的蓝光芯片。

图2示出了本发明实施例提供的白光二极管的制造方法的实现流程，详述如下：

在步骤S201中，配制有机荧光材料的溶液。

其中，溶剂可以为甲醇、氯仿、丙酮、乙醚、正己烷、苯等有机溶剂，只要能溶解该有机荧光材料即可。本实施例中的有机荧光材料为罗丹明6G，若溶剂选用乙醇，则浓度控制在10^-3～10^-6mol/L范围内。

在步骤S202中，将多孔玻璃浸泡在配制的有机荧光材料溶液中。

将多孔玻璃浸入在上步骤中配制得到的有机荧光材料溶液中以充分吸收有机荧光材料溶液，以上文提到的浓度在10^-3～10^-6mol/L范围内的溶液为例，浸泡时间至少为半小时。其中，选用的多孔玻璃的成分的重量百分比、孔径大小、微孔体积比等参数参见上文，此处不再赘述。

在步骤S203中，将多孔玻璃取出、干燥，得到微孔中含有有机荧光材料的多孔玻璃。

在步骤S204中，将含有有机荧光材料的多孔玻璃封装到LED发光芯片的发光面之上。

下面结合具体实施例对上述白光二极管的制造方法和制得的白光二极管的光学参数进行解释说明。

实施例1

将多孔玻璃浸入1×10^-4mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，按照图1的方式进行封装制备白光发光二极管，本发明的白光发光二极管包括半导体发光芯片1、绝缘材料2、电极3、发光材料4、引线5。在本实施例中，半导体发光芯片1的发射主峰波长为468.7nm，发光材料4选择本实施例制备的含有罗丹明6G的多孔玻璃。将该多孔玻璃直接用胶固定于半导体发光芯片之上，得到本发明实施例提供的白光发光二极管。对该白光发光二极管进行测量后的光学参数见表1，其光效为55.07lm/W，色坐标为(0.4198，0.3584)，色温2899K。蓝光芯片发射出的部分蓝光激发含有罗丹明6G的多孔玻璃，使该多孔玻璃发出黄红色光，该黄红色光和蓝光芯片发射出剩余部分的蓝光复合而成白光。

表1：

实施例	光效(lm/W)	色坐标(x，y)	色温(K)
				实施例1	55.07	0.4198，0.3584	2899
实施例2	58.67	0.4138，0.3619	3054
				实施例3	55.77	0.3834，0.3334	3515
实施例4	57.31	0.3612，0.3133	4085
				实施例5	51.83	0.3174，0.2748	6767

实施例2

将多孔玻璃浸入5×10^-5mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，本实施例的白光发光二极管的制造方法同实施例1。这种白光发光二极管的光学参数见表1，其光效为58.67lm/W，色坐标为(0.4138，0.3619)，色温3054K。蓝光芯片发射出的部分蓝光激发含有罗丹明6G的多孔玻璃，使该多孔玻璃发出黄红色光，该黄红色光和蓝光芯片发射出剩余部分的蓝光复合而成白光。

实施例3

将多孔玻璃浸入2×10^-5mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，本实施例的白光发光二极管的制造方法同实施例1。这种白光发光二极管的光学参数见表1，其光效为55.77lm/W，色坐标为(0.3834，0.3334)，色温3515K。蓝光芯片发射出的部分蓝光激发含有罗丹明6G的多孔玻璃，使该多孔玻璃发出黄红色光，该黄红色光和蓝光芯片发射出剩余部分的蓝光复合而成白光。

实施例4

将多孔玻璃浸入1×10^-5mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，本实施例的白光发光二极管的制造方法同实施例1。这种白光发光二极管的光学参数见表1，其光效为57.31lm/W，色坐标为(0.3612，0.3133)，色温4085K。蓝光芯片发射出的部分蓝光激发含有罗丹明6G的多孔玻璃，使该多孔玻璃发出黄红色光，该黄红色光和蓝光芯片发射出剩余部分的蓝光复合而成白光。

实施例5

将多孔玻璃浸入8×10^-6mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，本实施例的白光发光二极管的制造方法同实施例1。这种白光发光二极管的光学参数见表1，其光效为51.83lm/W，色坐标为(0.3174，0.2748)，色温6767K。蓝光芯片发射出的部分蓝光激发含有罗丹明6G的多孔玻璃，使该多孔玻璃发出黄红色光，该黄红色光和蓝光芯片发射出剩余部分的蓝光复合而成白光。

实施例6

将多孔玻璃浸入3×10^-5mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，按照图1的方式进行封装制备白光发光二极管。在本实施例中，半导体发光芯片的发射主峰波长为430nm，发光材料选择本实施例制备的含有罗丹明6G的多孔玻璃。将该多孔玻璃直接用胶固定于半导体发光芯片之上，得到本发明实施例提供的白光发光二极管。

实施例7

将多孔玻璃浸入5×10^-6mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，按照图1的方式进行封装制备白光发光二极管。在本实施例中，半导体发光芯片的发射主峰波长为450nm，发光材料选择本实施例制备的含有罗丹明6G的多孔玻璃。将该多孔玻璃直接用胶固定于半导体发光芯片之上，得到本发明实施例提供的白光发光二极管。

实施例8

将多孔玻璃浸入1×10^-3mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，按照图1的方式进行封装制备白光发光二极管。在本实施例中，半导体发光芯片的发射主峰波长为485nm，发光材料选择本实施例制备的含有罗丹明6G的多孔玻璃。将该多孔玻璃直接用胶固定于半导体发光芯片之上，得到本发明实施例提供的白光发光二极管。

实施例9

将多孔玻璃浸入1×10^-5mol/L的罗丹明6G乙醇溶液，充分吸收该溶液后取出、干燥，得到多孔玻璃，按照图1的方式进行封装制备白光发光二极管。在本实施例中，半导体发光芯片的发射主峰波长为490nm，发光材料选择本实施例制备的含有罗丹明6G的多孔玻璃。将该多孔玻璃直接用胶固定于半导体发光芯片之上，得到本发明实施例提供的白光发光二极管。

通过对部分实施例(1-5)得到的白光二极管的光学参数测量后可知，本发明实施例提供的白光发光二极管具有较高的发光效率，光效＞40lm/W，在半导体照明与显示领域具有广阔的应用前景，并且由色坐标、色温等数据也可看出，通过调整罗丹明6G乙醇溶液的浓度，可以很方便地调节白光LED的色温，并且可以获得理想的白光发射，使其发射白光的色坐标接近理想白光的色坐标(0.33，0.33)。

本发明实施例提供的白光发光二极管，以多孔玻璃作为有机荧光材料罗丹明6G的载体进行封装制得白光发光二极管，由于多孔玻璃具有很强的化学惰性，避免了有机荧光材料罗丹明6G与其产生光化学反应以及由于这种光化学反应引起的非辐射能量转移，由此可以使罗丹明6G保持较高的发光效率并且的整体稳定性能得到提高，延长了白光二极管的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种白光二极管，包括发光芯片，其特征在于，还包括封装在所述发光芯片发光面之上的微孔中含有机荧光材料的多孔玻璃，其中，所述有机荧光材料为罗丹明6G。

2.如权利要求1所述的白光二极管，其特征在于，所述多孔玻璃中各成分的重量百分比为：SiO₂为94.0％～98.0％，B₂O₃为1.0～3.0％，Al₂O₃为1.0～3.0％，Na₂O为0～1％，ZrO₂为0～1％。

3.如权利要求1所述的白光二极管，其特征在于，所述多孔玻璃中各孔的体积总和占玻璃总体积的25～40％。

4.如权利要求1所述的白光二极管，其特征在于，所述多孔玻璃中微孔的孔径大小为4nm～100nm。

5.如权利要求1所述的白光二极管，其特征在于，所述发光芯片为蓝光芯片，波长范围为430nm～490nm。

6.一种白光二极管的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

配制有机荧光材料的溶液；

将多孔玻璃浸泡在所述有机荧光材料的溶液中；

7.如权利要求6所述的白光二极管的制造方法，其特征在于，所述多孔玻璃中各成分的重量百分比为：SiO₂为94.0％～98.0％，B₂O₃为1.0～3.0％，Al₂O₃为1.0～3.0％，Na₂O为0～1％，ZrO₂为0～1％；所述多孔玻璃中微孔的体积占玻璃总体积的25～40％；所述多孔玻璃中微孔的孔径大小为4nm～100nm。

8.如权利要求6所述的白光二极管的制造方法，其特征在于，所述有机荧光材料溶液的溶剂为有机溶剂。

9.如权利要求8所述的白光二极管的制造方法，其特征在于，所述有机荧光材料溶液为罗丹明6G的乙醇溶液，浓度范围为10^-3～10^-6mol/L。

10.如权利要求9所述的白光二极管的制造方法，其特征在于，所述多孔玻璃在罗丹明6G的乙醇溶液中至少浸泡半小时。