CN103396007A

CN103396007A - 一种白光led用荧光玻璃片及其制备方法

Info

Publication number: CN103396007A
Application number: CN2013102884021A
Authority: CN
Inventors: 李栋才; 储昭学
Original assignee: ANHUI LANRUI ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI LANRUI ELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN103396007B

Abstract

本发明公开了一种白光led用荧光玻璃片及其制备方法，其特征在于该荧光玻璃片是由一层透明玻璃衬底层和一层熔结在其表面上的荧光玻璃层构成，其中荧光玻璃层是由基础熔剂玻璃粉加一定比例的荧光粉体的配合料涂覆于玻璃衬底上，经一定温度制度烧制而成；该荧光玻璃片的制备方法特征在于：将荧光玻璃的配合料涂覆在玻璃衬底层上，在一定温度下，于常压空气或N₂气氛条件下烧制而成。本发明的白光led用荧光玻璃的气孔率低、环境稳定性好，尤其适于低热阻、大功率led封装。

Description

一种白光led用荧光玻璃片及其制备方法

技术领域

本发明涉及白光LED用发光玻璃材料及制备领域，尤其是一种高光效、低热阻、大功率白光LED用发光玻璃膜片及其制备方法。

背景技术

目前市场上白光LED商品以蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉最为普遍，已成为白光LED主流。但直接涂覆LED芯片表面的荧光粉易受温度影响出现老化和光衰，且不易分散均匀而出现色斑，一致性难以满足高显色性和背光源等应用要求，因此应用于远场激发的荧光玻璃被认为是解决该问题最有前景的方案。中国专利（CN201010541582）公开了一种高结晶度的YAG荧光玻璃陶瓷及其制备方法。其将Al₂O₃、Y₂O₃、SiO₂、Na₂B₄O₇和R₂O₃组分混合均匀得到配合原料，熔融制备基质玻璃，经退火晶化，得到所述的含YAG荧光体玻璃陶瓷。中国专利（CN200910035588 ）公开了一种钇铝石榴石荧光玻璃及其制造方法和用途，玻璃基质为：Bao-Na₂O-B₂O₃-SiO₂-Al₂O₃，并具有钇铝石榴石荧光粉成分。其制备方法为由初始成分与钇铝石榴石荧光粉混合后，经煅烧、浇铸成形制得。中国专利（CN201010564216）公开了一种稀土激活的白光荧光玻璃材料，由硼磷酸盐玻璃和稀土掺杂物组成，硼磷酸盐玻璃的成分包括氧化锶、氧化硼和氧化磷，稀土掺杂物包括氧化铕和氧化铽，掺杂量为不大于氧化锶摩尔数的5％。该荧光玻璃的制备方法是在固体原料中加入无水乙醇，研磨后干燥得到粉状混合物；然后将其置于坩埚中进行玻璃熔制，再倒入铜模中成型。中国专利（CN200910244934）公开一种被蓝光激发的白光LED用荧光玻璃材料，其化学式为：2SrO-Al₂O₃-xB₂O₃-0.01EuO，其中x＝1.5_~5.0。该发明同时提供一种上述荧光玻璃透镜的制备方法，该方法将原料混合物在还原气氛下，加热到1550_~1700℃熔融并保持1_~5h后，在纯Ar气氛中将所得到的熔融体温度降至1150_~1300℃，再倒入水冷装置中使其快速冷却，得到荧光玻璃中间体，之后将其在H₂气氛中，再次加热到1550_~1700℃熔融并保持0.5_~3h，然后倒入带有水冷的钢质透镜模具中成型并淬火，再经切割、抛光制得。

以上技术发明中一步法制备荧光玻璃,即配合料经高温熔融法、成型制得的荧光玻璃,该工艺熔融温度高,过程不易控制,成型困难;两步法制备荧光玻璃即基础玻璃粉体和荧光粉材料经配合后，同样需熔融、成型后才能制备的荧光玻璃体。以上荧光玻璃的制备方法工艺复杂，所制备荧光玻璃体气泡含量高,发光稳定性差。本发明提供了一种在一层高透光率玻璃衬底层上熔结一层荧光玻璃层材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低气孔率、高环境稳定性、低成本、适于大规模生产的应用于低热阻大功率白光LED 的荧光玻璃片材料及其制备方法。

上述目的通过以下方案实现：

该荧光玻璃片是由一层透明玻璃衬底层和一层熔结在其表面上的荧光玻璃层构成,其中荧光玻璃层是由基础熔剂玻璃粉加一定比例的荧光粉体的配合料涂覆于玻璃衬底上,经一定温度制度烧制而成,荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉的质量化学百分组成为SiO₂:15_~55、B₂O₃:5_~20、P₂O₃:0_~30、Al₂O₃:0.5_~5、ZnO:0.5_~8、BaO:1_~9、SrO:1_~8、K2O: 1_~6、Na₂O:2_~15、Li₂O:0_~5,荧光玻璃层所用荧光材料采用市售的YAG基、TAG基、硅酸盐基或氮氧化物基黄色荧光粉体材料;该荧光玻璃片的制备方法特征在于:(1) 选择软化温度大于580℃,透光率大于90%的薄平板玻璃作为衬底材料;(2)荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉制备：首先根据其化学组成制备配合料，将其配合料加热到1000~1150℃熔融，水淬，球磨至300目筛下即制得；（3）荧光玻璃层的配合料制备：将所制备的基础熔剂玻璃粉与所选黄光荧光粉体按质量百分比50%~98%：50~2%充分混合即制得；（4）将荧光玻璃的配合料涂覆在透明玻璃衬底层上,于常压空气或N₂气氛条件下以4~10℃/min加热到550~850℃下,保温5~30min后自然降温至80℃以下取出。

该白光led用荧光玻璃的制备方法，其特征在于：

（1）所述的白光led用荧光玻璃片，其特征在于荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉的质量化学百分组成为SiO₂:15_~55、B₂O₃:5_~20、P₂O₃:0_~30、Al₂O₃:0.5_~5、ZnO:0.5_~8、BaO:1_~9、SrO:1_~8、K2O: 1_~6、Na₂O:2_~15、Li₂O:0_~5;

(2) 所述的白光led用荧光玻璃片其制备方法特征在于荧光玻璃层的配合料所用基础熔剂玻璃粉与所选黄色光荧光粉体优化配比范围为75%~90%：25~10%;

(3) 所述的白光led用荧光玻璃片其制备方法特征在于荧光玻璃配合料涂覆在玻璃衬底层上,于常压空气或N₂气氛下以4~10℃/min，优化加热温度范围为620~780℃,优化保温时间为10~15min,自然降温至室温取出。

本发明的有益效果为：

所制备的白光led用荧光玻璃片气孔率低、体色均匀、环境稳定性好、可造操作性强、玻璃层厚度可控、成本低、可大规模生产。

具体实施方式

实施例1：荧光玻璃片材料及制备

（1）玻璃衬底层选择市售1.1mm厚,透光率大于93%的载玻片玻璃作为衬底层。

（2）荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉体的制备:按重量化学百分组成SiO₂:45、B₂O₃: 16、Al₂O₃:3、ZnO:7、BaO:8、SrO:6、K₂O:6、Na₂O:9组成配料，其中组成氧化物B₂O₃由硼酸引入；组成氧化物BaO、SrO、K2O、Na₂O由碳酸盐引入；组成氧化物Al₂O₃由Al(OH)₃引入；组成氧化物SiO₂、、ZnO直接由氧化物引入。配合料充分球磨混合，于1150℃熔融，保温1小时，水淬，球磨至300目筛下待用。

（3）荧光材料选择市售led用300目筛下YAG基黄光荧光粉。

（4）将所制备的基础熔剂玻璃粉体与所准备的荧光粉体按质量比80%：20%充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上,将涂好的样品放入马弗炉内,以5℃/min加热到680℃下,保温10min后自然降温至室温即烧成制品。

所制备的荧光玻璃片的熔结荧光玻璃层表面平整, 体色均匀,无肉眼可见气泡,呈亮黄色，半透明。

实施例2：改变实施例1（2）中的基础熔剂玻璃和其熔制温度，基础玻璃重量化学百分组成为SiO₂:40、B₂O₃: 18、Al₂O₃:3、ZnO:8、BaO:9、SrO:4、K₂O:8、Na₂O:10；熔制温度为1100℃; 改变实施例1（4）中将所制备的基础熔剂玻璃粉体与所准备的黄光YAG 荧光粉体质量为85%：15%,充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上,于650℃下，于常压空气气氛烧制15分钟后，自然降温即制得荧光玻璃片。其余工艺步骤同实施例1。

实施例3：改变实施例1（2）中的基础熔剂玻璃和其熔制温度，基础玻璃重量化学百分组成为SiO₂:40、B₂O₃: 18、Al₂O₃:3、ZnO:8、BaO:9、SrO:4、K2O:8、Na₂O:6、Li₂O:4；其中组成Li₂O由Li₂CO₃引入。熔制温度为1050℃; 改变实施例1（4）中将所制备的基础玻璃粉体与所准备的黄光YAG 荧光粉体质量比为90%：10%充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上,于620℃下，于常压空气气氛烧制20分钟后，自然降温即制得制品。其余工艺步骤同实施例1。

所制备的荧光玻璃片的熔结荧光玻璃层表面平整, 体色均匀,无肉眼可见气泡,呈黄色，半透明。

实施例4：改变实施例1（2）中的基础熔剂玻璃和其熔制温度，基础玻璃重量化学百分组成为SiO₂:25、B₂O₃: 13、P₂O₅：29、Al₂O₃:3、ZnO:1、BaO:1、SrO:1、K₂O:8、Na₂O:15、Li₂O:4；其中组成氧化物P₂O₅由磷酸二氢铵引入、组成Li₂O由Li₂CO₃引入，熔制温度为1000℃; 改变实施例1（4）中将所制备的基础玻璃粉体与所准备的黄光YAG 荧光粉体质量比为75%：25%,充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上,于550℃下，于常压空气气氛烧制15分钟后，自然降温即制得制品。其余工艺步骤同实施例1。

所制备的荧光玻璃片的熔结荧光玻璃层表面平整, 体色均匀,无肉眼可见气泡,呈汝黄色，半透明。

实施例5: 改变实施例1（4）中所制备的基础熔剂玻璃粉体与所准备的荧光粉体按质量比50%：50%充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上，于680℃下，于常压空气气氛烧制10分钟后，自然降温即制得制品。其余工艺步骤同实施例1。

所制备的荧光玻璃片的熔结荧光玻璃层表面呈烧结状, 体色均匀,无肉眼可见气泡,呈黄色，半透明。

实施例6：改变实施例1（1）高透光率玻璃衬底层选择市售高光透过率的石英玻璃。改变实施例1（4）中所制备的基础玻璃粉体与所准备的荧光粉体质量比为85%：15%,充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上后,于820℃下，于常压空气气氛烧制5分钟后，自然降温即制得制品。其余工艺步骤同实施例1。

所制备的荧光玻璃片的熔结荧光玻璃层表面有裂纹,无肉眼可见气泡,呈黄色，半透明。

实施例7：改变实施例1（3）荧光材料选择市售led用300目筛下TAG基黄光荧光粉。其余工艺步骤同实施例1。

实施例8：改变实施例1（3）荧光材料选择市售led用300目筛下硅酸盐基黄色荧光粉。其余工艺步骤同实施例1。

实施例9：改变实施例1（3）荧光材料选择市售led用300目筛下氮氧化物基黄光荧光粉体。改变实施例1（4）将所制备的基础熔剂玻璃粉体与所准备的荧光粉体质量比为90%：10%,充分混合后，涂覆在所选玻璃衬底层上,将涂好的样品放入管式炉内,以 5ml/min通入氮气以后，以8℃/min加热到680℃下,保温10min后自然降温至室温即烧成制品，其余工艺步骤同实施例1。

Claims

1.一种白光led用荧光玻璃片及其制备方法，其特征在于该荧光玻璃片是由一层透明玻璃衬底层和一层熔结在其表面上的荧光玻璃层构成,其中荧光玻璃层是由基础熔剂玻璃粉加一定比例的荧光粉体的配合料涂覆于玻璃衬底上,经一定温度制度烧制而成,荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉的质量化学百分组成为SiO₂:15_~55、B₂O₃:5_~20、P₂O₃:0_~30、Al₂O₃:0.5_~5、ZnO:0.5_~8、BaO:1_~9、SrO:1_~8、K2O: 1_~6、Na₂O:2_~15、Li₂O:0_~5,荧光玻璃层所用荧光材料采用市售的YAG基、TAG基、硅酸盐基或氮氧化物基黄色荧光粉体材料;该荧光玻璃片的制备方法特征在于:(1) 选择软化温度大于580℃,透光率大于90%的薄平板玻璃作为衬底材料;(2)荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉制备：首先根据其化学组成制备配合料，将其配合料加热到1000~1150℃熔融，水淬，球磨至300目筛下即制得；（3）荧光玻璃层的配合料制备：将所制备的基础熔剂玻璃粉与所选黄光荧光粉体按质量百分比50%~98%：50~2%充分混合即制得；（4）将荧光玻璃的配合料涂覆在透明玻璃衬底层上,于常压空气或N₂气氛条件下以4~10℃/min加热到550~850℃下,保温5~30min后自然降温至80℃以下取出。

2.一种如权利要求1所述的白光led用荧光玻璃片，其特征在于荧光玻璃层所用基础熔剂玻璃粉的质量化学百分组成为SiO₂:15_~55、B₂O₃:5_~20、P₂O₃:0_~30、Al₂O₃:0.5_~5、ZnO:0.5_~8、BaO:1_~9、SrO:1_~8、K2O: 1_~6、Na₂O:2_~15、Li₂O:0_~5。

3.一种如权利要求1所述的白光led用荧光玻璃片其制备方法特征在于荧光玻璃层的配合料所用基础熔剂玻璃粉与所选黄色光荧光粉体优化配比范围为75%~90%：25~10%。

4.一种如权利要求1所述的白光led用荧光玻璃片其制备方法特征在于荧光玻璃配合料涂覆在玻璃衬底层上,于常压空气或N₂气氛下以4~10℃/min，优化加热温度范围为620~780℃,优化保温时间为10~15min,自然降温至室温取出。