CN102208514A - 一体化发光件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化发光件及其制备方法，一体化发光件包括透明衬底，衬底上设有一层荧光粉层，所述荧光粉层外覆盖有将荧光粉层固化在衬底上的固化剂层。制备方法为首先在衬底上涂覆一层荧光粉，然后在荧光粉层上涂覆一层固化剂，最后将所述衬底加热固化即制成一体化发光件。本发明的一体化发光件能有效降低荧光粉颗粒对光的散射和反射、发光效率高、发光件的厚度差异不会影响白光LED色温。制备方法工艺简单、易操作、制成的一体化发光件发光效率高。

Description

一体化发光件及其制备方法

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，涉及一种发光材料及其制备方法，尤其涉及一种一体化发光件及其制备方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)因其使用寿命长、高效节能、绿色环保等优点，在固态照明方面显示出了巨大的市场潜力和应用前景。目前使用的LED封装结构都是将蓝光LED芯片固定在支架内，并在蓝光LED芯片上涂覆一层黄色荧光粉，然后在外层填充灌封胶。芯片发出的蓝光激发荧光粉发出黄光，蓝光与黄光混合形成白光。对于集成型的大功率LED而言，芯片的表面温度很高，而上述封装方式中荧光粉颗粒与芯片表面直接接触，在高温作用下，荧光粉容易出现老化现象。

针对上述问题，目前是采用改进了荧光粉的封装技术来解决的。将蓝光芯片固定在支架内，在芯片上方填充一定厚度的灌封胶，同时将掺有荧光粉的发光板放置于灌封胶的上方，由于这种方式使荧光粉远离了具有很高温度的芯片，使得整个发光器件的稳定性能得到提高。但这种掺有荧光粉的发光板，一般的做法是将荧光粉与胶(如硅胶、环氧树脂等)进行混合，使荧光粉均匀分散在胶中，然后固化并加工成一定厚度得到发光板。但是，在这种制备方法中，由于发光板具有一定厚度且荧光粉颗粒均匀的分散其中的，蓝光经由荧光粉激发产生的黄光会再度遇到荧光粉颗粒而发生反射及散射，这会导致发光效率的降低，同时，白光LED的色温对该发光板的厚度非常敏感，在不同批次或同一批次的LED封装中，发光板厚度上的微小差异都会导致封装出的LED出现色温不一致的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种有效降低荧光粉颗粒对光的散射和反射、发光效率高、发光件的厚度差异不会影响白光LED色温的一体化化发光件。

本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种工艺简单、易操作、制成的一体化发光件发光效率高、其厚度差异不会影响白光LED色温的的一体化发光件的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一体化发光件，包括一透明衬底，所述衬底上设有一层荧光粉层，所述荧光粉层上覆盖有用于将所述荧光粉层固化在衬底上的固化剂层。

一体化发光件中，所述衬底是由透光波长为300nm～750nm的硬质材料制成。

一体化发光件中，所述衬底由玻璃、硅胶、环氧树脂、PMMA、热塑性材料或聚氨酯材料制成。

一体化发光件中，所述荧光粉层是由被蓝光LED激发产生黄光的发光材料制成，荧光粉层厚度为10μm～100μm。

一体化发光件中，所述固化剂层经加热将所述荧光粉层固化在所述衬底上。

一体化发光件中，所述固化剂为水玻璃、硅胶、环氧树脂、PMMA、热塑性材料或聚氨酯材料。

一体化发光件的制备方法，所述方法包括以下步骤：

在衬底上涂覆一层荧光粉；

在荧光粉层上涂覆一层固化剂；

将所述衬底加热固化即制成一体化发光件。

所述的一体化发光件的制备方法中，所述将所述衬底加热固化即制成一体化发光件的步骤具体优选为：所述的一体化发光件的制备方法中，将涂覆了荧光粉层和固化剂的衬底置于100～170℃下加热30分钟～5小时固化制得一体化发光件。

所述的一体化发光件的制备方法中，所述荧光粉层是荧光粉通过沉降、喷涂或丝网印刷制备于透明衬底上得到的。

所述的一体化发光件的制备方法中，荧光粉层上涂覆固化剂后，置于130～150℃下加热1～3小时固化即制成一体化发光件。

本发明的一体化发光件是在透明的衬底上设有一层荧光粉层，而荧光粉层外覆盖有将荧光粉层固化在衬底上的固化剂层。其中衬底作为支撑材料具有一定的厚度，但荧光粉以荧光粉层的形式涂覆在透明的衬底表面，因此衬底的厚度不会影响荧光粉的发光效率。本发明的一体化发光件在LED中使用时，有效降低了再度遇到荧光粉颗粒而发生反射及散射的问题。且荧光粉层的厚度可控，可以通过精确控制荧光粉的涂屏量实现对色温一致性的控制。

本发明的一体化发光件的制备方法是首先选用透明的硬质材料为衬底，衬底起到支撑作用，然后在衬底表面涂覆荧光粉层，最后再采用固化剂荧光粉层进行固化处理，整个工艺简单、易操作，荧光粉的涂覆工艺成熟，涂覆厚度可控性好，制备一体化发光件质量稳定。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是为本发明实施例的一体化发光件的结构示意图；

图2是为本发明实施例1中一体化发光件制备方法的流程图；

图3是为本发明实施例8的一体化发光件封装在LED上的剖面图。

具体实施方式

实施例1、如图1所示，一种一体化发光件包括透明的衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的一体化发光件为一体化发光板。所述的衬底3为玻璃板，衬底3厚度为0.5mm。荧光粉层2为YAG:Ce荧光粉层，荧光粉层2厚度为40μm。固化剂为水玻璃。衬底3是由透光波长为300nm～750nm的硬质材料制成，可以是平面板，也可以是其他形状，配合LED形状即可。

一体化发光件的制备方法是采用以下步骤：

(1)在已经制好的衬底上涂覆一层荧光粉；

(2)在荧光粉层上再涂覆一层固化剂；

(3)加热固化即制成一体化发光件。

其中，步骤(3)中的加热温度在100～170℃范围内即可，加热时间在30分钟～5小时内。

在本实施例中，制备包含YAG:Ce荧光粉的一体化发光件工艺流程如图2所示。包括以下步骤：

S0：在涂覆前，需要先制作衬底。本实施例所用的透明衬底是由玻璃制成，将玻璃切割成3×3cm²的玻璃板，然后打磨、抛光即得衬底。玻璃板厚度控制在0.5mm。

S1：利用丝网印刷的方式在所制得的玻璃板上涂覆上一层40μm厚的YAG:Ce荧光粉层，丝网印刷为现有技术，在此不再详述。YAG:Ce荧光粉采用市售商业荧光粉(大连路明发光科技股份有限公司提供，产品型号为LMY-65-C)。

S2：在荧光粉层上面再涂覆一层作为固化剂的水玻璃；

S3：将上述整体置于烘箱中，然后于170℃下保温1小时，固化剂固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。

实施例2、一种一体化发光件，包括透明衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的衬底3为环氧树脂板，衬底3厚度为1mm。荧光粉层2为黄色荧光粉YAG:Ce与红色荧光粉CaS:Eu的混合物层，荧光粉层2厚度为30μm。固化剂为环氧树脂。

本实施例一体化发光件的制备方法同实施例1，不再赘述。不同之处在于，所用荧光粉的涂覆方式为沉降法，沉降法为现有技术，在此不再详述。首先利用沉降法在所制得的环氧树脂板上制备一层30μm厚的荧光粉层，在荧光粉层上面再涂覆一层环氧树脂，将上述整体置于烘箱中，然后于160℃下保温2小时固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。

实施例3、如图1所示，一种一体化发光件包括透明衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的衬底3为硅胶板。荧光粉层2为黄色硅酸盐荧光粉层(黄色硅酸盐荧光粉是大连路明发光科技股份有限公司提供，产品型号为LMS-560-B)，荧光粉层2厚度为20μm。固化剂为硅胶。

在本实施例的一体化发光件的制备方法同实施例1，不再赘述，不同之处在于，所用荧光粉的涂覆方式为喷涂法，喷涂法为现有技术，在此不再详述。首先利用喷涂法在所制得的硅胶板上涂覆一层20μm厚的黄色硅酸盐荧光粉，在荧光粉层上部再涂覆一层硅胶，将上述整体置于烘箱中，在100℃下保温1小时预固化，然后于150℃下保温3小时最终固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。也可以将一体化发光件直接在150℃下保温3小时使得硅胶固化。

实施例4、如图1所示，一种一体化发光件包括透明衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的衬底3为丙烯酸树脂板(PMMA板)。荧光粉层2为黄色YAG:Ce荧光粉层，荧光粉层2厚度为40μm。固化剂为丙烯酸树脂。

本实施例的一体化发光件的制备方法同实施例1，不再赘述，首先利用丝网印刷在所制得的丙烯酸树脂板上涂覆一层40μm厚的YAG:Ce荧光粉，在荧光粉层2上部再涂覆一层丙烯酸树脂，将上述整体置于烘箱中，然后于140℃下保温4小时固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。

实施例5、如图1所示，一种一体化发光件包括透明衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的衬底3为热塑性材料板。荧光粉层2为黄色荧光粉YAG:Ce与红色荧光粉CaS:Eu的混合物层，荧光粉层2厚度为30μm。固化剂为热塑性材料。

在本实施例中，一体化发光件的制备方法同实施例1，不再赘述。不同之处在于，所用荧光粉的涂覆方式为沉降法。首先利用沉降法在所制得的热塑性材料板上沉降一层30μm厚的荧光粉，在荧光粉层2上部再涂覆一层热塑性材料，将上述整体置于烘箱中，然后于130℃下保温5小时固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。

实施例6、如图1所示，一种一体化发光件包括透明衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的衬底3为聚氨酯材料板。荧光粉层2为黄色硅酸盐荧光粉(大连路明发光科技股份有限公司提供，产品型号为LMS-560-B)，荧光粉层2厚度为10μm。固化剂为聚氨酯。

在本实施例中，一体化发光件的制备方法同实施例1，不再赘述。不同之处在于，所用荧光粉的涂覆方式为喷涂法。首先利用喷涂法在所制得的聚氨酯材料板上制备一层10μm厚的荧光粉层2，在荧光粉层2上部再涂覆一层聚氨酯材料，将上述整体置于烘箱中，然后于100℃下保温4.5小时固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。

实施例7、如图1所示，一种一体化发光件包括透明衬底3，衬底3上设有一层荧光粉层2，所述荧光粉层2外覆盖有将荧光粉层2固化在衬底上的固化剂层1。本实施例的衬底3为玻璃板，衬底3厚度为0.5mm。荧光粉层2为YAG:Ce荧光粉层，荧光粉层2厚度为100微米。固化剂为硅胶。

本实施例一体化发光件的制备方法同实施例1，不再赘述。不同之处在于，用丝网印刷的方式将荧光粉层2制备好了以后，在荧光粉层2上部再涂覆一层硅胶，将上述整体置于烘箱中，在然后于160℃下保温30分钟固化，固化过程使上下材料结合在一起，制得一体化发光件。

实施例8、如图3所示，是一个455nm蓝光LED芯片201固定在基座202上的反光杯203中，在蓝光LED芯片201上填充硅胶204，然后，在硅胶204上覆盖实施7制备的一体化发光件104，随后，将所得LED移至烘箱中，于120℃中保温2小时，使硅胶预固化，后于150℃下保温3小时，使硅胶完全固化，得到白光LED。也可以将LED直接在150℃下保温3小时使得硅胶固化。

相比于现有技术，本发明的一体化发光件是在透明的衬底上设有一层荧光粉层，而荧光粉层外覆盖有将荧光粉层固化在衬底上的固化剂层。其中衬底作为支撑材料具有一定的厚度，但荧光粉以荧光粉层的形式涂覆在透明的衬底表面，因此衬底的厚度不会影响荧光粉的发光效率。本发明的一体化发光件在LED中使用时，LED芯片发出的激发光照射到荧光粉层后，激发荧光粉层发光，由于涂覆的荧光粉层厚度很薄，一般在微米量级，激发光和荧光粉层的被激发光都会快速辐射出去，有效降低再度遇到荧光粉颗粒而发生反射及散射的问题。另外荧光粉层的厚度可控，可以通过精确控制荧光粉的涂屏量实现对色温一致性的控制。

本发明的一体化发光件的制备方法是首先选用透明的硬质材料为衬底，衬底起到支撑作用，然后在衬底表面涂覆荧光粉层，最后再采用固化剂荧光粉层进行固化处理，整个工艺简单、易操作，荧光粉的涂覆工艺成熟，涂覆厚度可控性好，制备一体化发光件质量稳定。

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 (10)

1.一种一体化发光件，其特征在于，包括一透明衬底，所述衬底上设有一层荧光粉层，所述荧光粉层上覆盖有用于将所述荧光粉层固化在衬底上的固化剂层。

2.根据权利要求1所述的一体化发光件，其特征在于，所述衬底是由透光波长为300nm～750nm的硬质材料制成。

3.根据权利要求2所述的一体化发光件，其特征在于，所述衬底由玻璃、硅胶、环氧树脂、PMMA、热塑性材料或聚氨酯材料制成。

4.根据权利要求1所述的一体化发光件，其特征在于，所述荧光粉层是由被蓝光LED激发产生黄光的发光材料制成，荧光粉层厚度为10μm～100μm。

5.根据权利要求1所述的一体化发光件，其特征在于，所述固化剂层经加热将所述荧光粉层固化在所述衬底上。

6.根据权利要求5所述的一体化发光件，其特征在于，所述固化剂为水玻璃、硅胶、环氧树脂、PMMA、热塑性材料或聚氨酯材料。

7.一体化发光件的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在衬底上涂覆一层荧光粉；

在荧光粉层上涂覆一层固化剂；

将所述衬底加热固化即制成一体化发光件。

8.根据权利要求7所述的一体化发光件的制备方法，其特征在于，所述将所述衬底加热固化即制成一体化发光件的步骤为：

将涂覆了荧光粉层和固化剂的衬底置于100～170℃下加热30分钟～5小时固化制得一体化发光件。

9.根据权利要求8所述的一体化发光件的制备方法，其特征在于，所述荧光粉层是荧光粉通过沉降、喷涂或丝网印刷制备于透明衬底上得到的。

10.根据权利要求9所述的一体化发光件的制备方法，其特征在于，荧光粉层上涂覆固化剂后，置于130～150℃下加热1～3小时固化即制成一体化发光件。

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