CN102730980A - 一种高可靠高效率的led封装用荧光玻璃及其制备方法 - Google Patents

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一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃及其制备方法属于LED封装技术领域；以超白玻璃为衬底涂覆荧光玻璃粉浆料，经热处理固化烧结制成，热处理条件为空气气氛下，热处理的温度为350～600℃，热处理时间为20～150分钟，所述浆料组分及质量份数比为：粒度为15～50μm的荧光粉8～20份；低熔点玻璃粉30～70份；松油醇5～20份；非水性丙烯酸树脂2～12份；环己烷3～4份；用于LED封装，水汽透过率(WVTR)低于10-4g/m2·24h，白光LED发光效率为141lm/W，且不受紫外线照射老化影响，便于产业化生产，能实现LED封装过程简单化，降低封装成本，提高使用寿命。

Description

一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于LED封装技术领域，涉及一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃及其制备方法。
背景技术
LED发光固体照明是未来发展的必然趋势，LED的流明效率已经超过200lm/W，普通荧光灯的流明效率为85lm/W，白炽灯的流明效率为15lm/W，因此LED必定会随着成本的降低和效率的提高而进入普通照明领域。LED的理论寿命为10万小时，但目前一般只有1万小时左右，主要原因在于封装材料的老化和失效。
现有技术中，LED的封装材料采用硅胶混合荧光粉，然后涂覆在LED芯片表面，必须预先将荧光粉与硅胶混合均匀，这就要求荧光粉的颗粒粒度要小(小于15μm)又要一致性好，同时还需要添加光散射剂等以提高光的均匀度，否则会导致荧光粉沉降不匀，造成LED出光不均匀和漏光现象，其不足之处在于：硅胶水汽透过率大于30g/m2·24h，硅胶易受紫外线和热的老化作用，从而导致封装材料老化速度加快，进而影响到整个LED的发光效率和使用寿命。另一方面，由于荧光粉的发光效率与荧光粉颗粒的大小成正比，其封装颗粒粒度小于15μm，限制了LED的发光效率，同时，制备过程中荧光粉与硅胶的混合分散性不容易控制，并且荧光粉的涂覆工艺要严格控制，因此制备难度高。
发明内容
解决的技术问题：
提供一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃及其制备方法，荧光玻璃粉浆料涂覆在超白玻璃衬底上并经热处理后，所述荧光玻璃粉浆料固化在超白玻璃衬底上，荧光玻璃粉涂层与超白玻璃衬底形成完整的一体，能克服现有技术中存在的不足，能采用大颗粒(粒度大于15μm)荧光粉，能实现荧光粉颗粒均匀分布，实现LED封装过程简单化，并且封装后具有极低的水汽透过率(小于10-4g/m2·24h)，还能减少紫外线照射对封装材料的老化作用。
采用的技术方案：
一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃的制备方法，具有超白玻璃衬底，其一侧表面上涂覆有荧光玻璃粉浆料，经热处理后，其固化在超白玻璃衬底上，荧光玻璃粉涂层厚度为20～300μm，其与超白玻璃衬底形成完整的一体，荧光玻璃粉浆料的原料组分及质量份数比为，荧光粉8～20份；低熔点玻璃粉30～70份；松油醇5～20份；非水性丙烯酸树脂2～12份；环己烷3～4份，具体制备工艺如下：
第一，将所用量的荧光粉、低熔点玻璃粉、松油醇、非水性丙烯酸树脂及环己烷混合在一起，得荧光玻璃粉浆料，在300～350转/min的转速下搅拌50～90分钟，形成混合均匀的可涂覆浆料；
第二，将“第一”中所制备的可涂覆浆料采用丝网印刷、辊涂或喷涂涂覆在超白玻璃衬底的一侧表面上，之后在空气气氛下对涂覆有可涂覆浆料的超白玻璃进行整体热处理，热处理的温度为350～600℃，热处理时间为20～150分钟，最后制成所述的LED封装用荧光玻璃。
按上述方法制备的LED封装用荧光玻璃，用于封装LED，其水汽透过率小于10～4g/m2·24h，对325nm以下紫外光具有阻挡作用，白光LED发光效率为141lm/W；超白玻璃衬底的一侧表面上涂覆有荧光玻璃粉浆料，经热处理后，其固化在超白玻璃衬底上，荧光玻璃粉涂层厚度为20～300μm，其与超白玻璃衬底形成完整的一体；荧光玻璃粉浆料的原料组分及质量份数比为，荧光粉8～20份；低熔点玻璃粉30～70份；松油醇5～20份；非水性丙烯酸树脂2～12份；环己烷3～4份。
有益效果：
由于本发明中具有超白玻璃衬底，因此水汽透过率小于10-4g/m2·24h，并且对325nm以下紫外光具有阻挡作用，因此，用于封装LED后封装材料不易老化和失效，LED封装后的使用寿命可达5～8万小时；由于所述含荧光粉的混合浆料中不含硅胶，荧光粉易于分散均匀，并且通过涂覆及热处理工艺固定在超白玻璃衬底上，因此，可采用大颗粒荧光粉，其粒度可大于15μm，因此，用于封装LED后，能提高白光LED的发光效率达141lm/W，比现有技术中的白光LED发光效率(130lm/W)提高8％以上；本发明中所述制备方法工艺指标易于控制，便于产业化生产，同时所述LED封装用荧光玻璃能实现LED封装过程简单化，降低封装成本，提高使用寿命。
附图说明
图1、所述LED封装用荧光玻璃的横截面结构示意图；
具体实施方式
如图1所示，1-超白玻璃衬底；2-荧光玻璃粉涂层；3-荧光粉颗粒。所述LED封装用荧光玻璃在制备过程中，经热处理后，荧光玻璃粉涂层2与超白玻璃衬底1形成完整的一体。
本发明中所用原材料的选用及规格如下，并且均为市购：
超白玻璃衬底，厚度1～5mm，水汽透过率(WVTR)小于10-1g/m2·24h，含Fe2O3小于160ppm，可见光透过率大于90％，钢化玻璃、半钢化玻璃或普通玻璃，深圳南方玻璃厂生产。
荧光粉8～20份，优选10～15份，激发波长范围为300～500nm，发射波长范围为400～700nm，荧光粉颗粒粒度为15～50μm，优选15～35μm，荧光粉包括以下各体系材料制备的荧光粉：铈掺杂钇铝石榴石体系(YAG:Ce)，铕掺杂硅酸盐体系(Sr2SiO1:Eu)，铕掺杂氮化物体系(Sr2Si5N8:Eu)，铕掺杂氮氧化物体系(SrSi2N2O2:Eu)，铕掺杂硫化物体系(CaS:Eu)或二种(含二种)以上体系材料制备的荧光粉的组合。
低熔点玻璃粉30～70份，优选40～60份，产品型号：SHBF-160，广州市新稀冶金化工有限公司生产；粒度为微米级，熔点小于600℃。
松油醇(C10H18O)5-20份，优选8～18份。
非水性丙烯酸树脂2～12份，优选4～10份，产品型号：A2-5386C，阿托兹精细化工有限公司生产。
环己烷(C6H12)3～4份。
实施例1.
采用厚度为2mm普通超白玻璃为衬底；将粒度为22μm的铈掺杂钇铝石榴石(YAG:Ce)12份、低熔点玻璃粉50份、松油醇15份、非水性丙烯酸树脂8份、环己烷3.4份混合在一起得荧光玻璃粉浆料，将混合好的荧光玻璃粉浆料在300～350转/min的转速下搅拌70分钟，形成混合均匀得可涂覆浆料，之后以丝网印刷方法将可涂覆浆料印刷到所述超白玻璃衬底一侧的表面上，之后置于高温烧结炉内进行热处理，在360℃下，维持30分钟，荧光玻璃粉浆料即固化在超白玻璃衬底上，荧光玻璃粉涂层厚度为30μm，从而得到所述LED封装用荧光玻璃。
将制备的所述LED封装用荧光玻璃按所需尺寸切割后，即能通过一薄层硅胶封装于LED芯片上方，实现白光LED的封装。
实施例2～9依次按表一中所述的工艺条件，且均按实施例1所述的方法进行。
与现有技术中LED封装后的对比效果如下：
现有技术中LED封装材料采用硅胶与荧光粉混合，其水汽透过率大于30g/m2·24h，白光LED发光效率为130lm/W，并且受紫外线照射老化影响。
采用本发明中所述LED封装用荧光玻璃，其水汽透过率小于10-4g/m2·24h，白光LED的发光效率为141lm/W，并且不受紫外线照射老化影响。
所述荧光玻璃涂层厚度为20～300μm是指经热处理固化烧结后的厚度。
表一原料选用
表一(续)工艺条件
Figure BSA00000743336000061

Claims (4)

1.一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃的制备方法，具有超白玻璃衬底，其一侧表面上涂覆有荧光玻璃粉浆料，经热处理后，其固化在超白玻璃衬底上，荧光玻璃粉涂层厚度为20～300μm，其与超白玻璃衬底形成完整的一体，荧光坡璃粉浆料的原料组分及质量份数比为，荧光粉8～20份；低熔点玻璃粉30～70份；松油醇5～20份；非水性丙烯酸树脂2～12份；环己烷3～14份，具体制备工艺如下：
第一，将所用量的荧光粉、低熔点玻璃粉、松油醇、非水性丙烯酸树脂及环己烷混合在一起，得荧光玻璃粉浆料，在300～350转/min的转速下搅拌50～90分钟，形成混合均匀的可涂覆浆料；
第二，将“第一”中所制备的可涂覆浆料采用丝网印刷、辊涂或喷涂涂覆在超白玻璃衬底的一侧表面上，之后在空气气氛下对涂覆有可涂覆浆料的超白玻璃进行整体热处理，热处理的温度为350～600℃，热处理时间为20～150分钟，最后制成所述的LED封装用荧光玻璃。
2.根据权利要求1所述的方法制备的一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃，用于封装LED，其水汽透过率小于10-1g/m2·24h，对325nm以下紫外光具有阻挡作用，白光LED发光效率为141lm/W；超白玻璃衬底的一侧表面上涂覆有荧光玻璃粉浆料，经热处理后，其固化在超白玻璃衬底上，荧光玻璃粉涂层厚度为20～300μm，其与超白玻璃衬底形成完整的一体；荧光玻璃粉浆料的原料组分及质量份数比为，荧光粉8～20份；低熔点玻璃粉30～70份；松油醇5～20份；非水性丙烯酸树脂2～12份；环己烷3～4份。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃，其特征在于：超白玻璃的厚度为1～5mm，其水汽透过率(WVTR)需要低于10-1g/m2·24h；荧光粉的激发波长范围为300nm～500nm，发射波长范围为400～700nm，荧光粉的粒度范围为15～50μm。
4.根据权利要求2或3所述的一种高可靠高效率的LED封装用荧光玻璃，其特征在于：所述荧光粉包括以下各体系材料制备的荧光粉，铈掺杂钇铝石榴石体系(YAG:Ce)，铕掺杂硅酸盐体系(Sr2SiO1:Eu)，铕掺杂氮化物体系(Sr2Si5N8:Eu)，铕掺杂氮氧化物体系(SrSi2N2O2:Eu)，铕掺杂硫化物体系(CaS:Eu)或二种(含二种)以上体系材料制备的荧光粉的组合。
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