CN107763568A

CN107763568A - 一种关于led远程激发荧光粉层的制备方法

Info

Publication number: CN107763568A
Application number: CN201710802740.0A
Authority: CN
Inventors: 夏鼎智
Original assignee: Northern Light (liaoning) Technology Co Ltd
Current assignee: Northern Light (liaoning) Technology Co Ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2018-03-06

Abstract

本发明公开了一种关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：（1）配制氧化铝悬浮液；（2）配置粘结剂；（3）配置表面活性剂；（4）配置荧光粉粉浆：根据所需要的发光特性，称取一定质量的荧光粉，加入在步骤（1）、（2）、（3）中配置的三种溶液，充分搅拌均匀，得到所需要的荧光粉粉浆；（5）荧光粉粉浆涂覆、干燥：采用所选用的涂覆方法将荧光粉粉浆涂覆在灯罩内壁，然后干燥，得到荧光粉均匀分散的荧光粉胶体层；（6）去除暂时性粘结剂：根据需要去除荧光粉胶体层中的有机暂时性粘结剂，得到最终需要的荧光粉粉层。该工艺简单、可操作性强，可以很大程度的提高生产效率，改善产品性能。

Description

一种关于LED远程激发荧光粉层的制备方法

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种在远离LED芯片表面出光方向上制备荧光粉层的技术，荧光粉转换的白光LED光色混合技术，提高光抽取效率的光抽取技术，改善白光空间色度均匀性的白光技术。

背景技术

LED即发光二极管是light emitting diode的简称。1993年，以GaN 为发光材料的蓝光LED技术获得突破，在此基础上1996年实现了LED白光发射。由于LED具有低电压驱动、全固态、高光效、低功耗、高可靠性等优点，白光LED器件在照明相关领域的应用研究也受到了学术界和产业界的高度重视，是一种符合环保节能绿色照明理念的高效光源。因此，目前以白光LED为主的半导体照明技术在全球范围内得到了大力的推动和发展，正在形成巨大的产业。

目前最常见的LED白光实现方式是光色转换型，即采用蓝光、紫光或紫外光LED芯片发出的光激发黄色或三基色荧光粉，从而使黄色荧光粉受激发产生的黄光与蓝光芯片发出的未被荧光粉吸收转换的蓝光发生光色混合而生成白光（紫光激发三基色荧光粉直接产生白光）。这种荧光粉转换的白光技术因为方法简单，可操作性强而被众多厂家所接受，从而得到普遍的生产应用。

目前，获得白光的主要技术途径是在LED的塑封胶中掺入一定比例与芯片光色互为补色的荧光粉，通过固化后与LED芯片封装成为一个独立的LED器件。采用这种方式所得到的白光，存在的主要问题有：混合成的白光存在空间色度不均匀现象，有黄斑和蓝斑的存在；由于荧光粉直接接触芯片或者离芯片距离很小，而受到芯片表面产生热的影响而使得荧光粉衰减加快，导致使用时间越长其白光光色就会越偏蓝。

另外一种技术途径是采用远程激发荧光粉的方式实现。目前，在国内和国外已经有采用这种方式的产品出现，但是其产量和质量都还不高。实现这种远程荧光粉激发的方式主要分为两种：（1）有基板载体，这种是在基板上采用一定的工艺技术制备一层荧光粉粉层；（2）没有基板载体，直接采用注模的方式得到所需要的粉胶壳。目前，对于有基板载体的远程荧光膜的制备技术常见的有喷涂法、自沉降法、丝网印刷等几种方法，这些方法都是将所选用的荧光粉与有机树脂和稀释剂等混合均匀后实现的。采用这些方法都有一定的局限性和缺点，例如采用喷涂、自沉降、丝网印刷方法时只能在平整的表面进行，而无法在曲面或球面上进行，而采用注塑方式所得的粉胶壳则需要在壳的外面增加一个透明罩或乳白保护罩，将会降低光抽取效率，另外，有机树脂的使用寿命也会影响到灯具产品的可靠性和长期稳定性。

本发明实现了一种在LED器件照明应用过程中实现白光的方法，这种方法是以独立的蓝光、紫光或者紫外光LED芯片或器件为激发光源，在照明灯具（如球泡灯、日光灯管等）的玻璃罩内表面涂覆一层与激发光互为补色的荧光粉粉层，从而使激发光与受激产生的光色混合而生成白光。采用这种方法首先简化了LED器件的封装过程，不需要在点胶塑封阶段就加入荧光粉，也避免了加入荧光粉而带来的诸多问题；由于所制备的荧光粉粉层是氧化铝和荧光粉的混合层，氧化铝不吸收可见光，同时还能起到散射作用，能更好的改善色度均匀性；由于粉层中不含有有机类材料，将使器件和灯具的稳定性和可靠性得到很大的提高，避免了有机树脂长期使用造成发黄和产生光衰的问题；并且由于工艺简单、可操作性强，在很大程度上可以改善目前LED远程激发工艺中产能过小的问题，容易实现批量生产，可以很大程度的提高生产效率，改善产品性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）配制氧化铝悬浮液：将氧化铝与去离子水按所需比例混合，得到氧化铝均匀分散的悬浮液；

（2）配置粘结剂：根据需要，选取所用的表面粘结材料配置成所需浓度的透明胶体；

（3）配置表面活性剂：得到一定浓度的表面活性剂溶液；

（4）配置荧光粉粉浆：根据所需要的发光特性，称取一定质量的荧光粉，加入在步骤（1）、（2）、（3）中配置的三种溶液，充分搅拌均匀，得到所需要的荧光粉粉浆；

（5）荧光粉粉浆涂覆、干燥：采用所选用的涂覆方法将荧光粉粉浆涂覆在灯罩内壁，然后干燥，得到荧光粉均匀分散的荧光粉胶体层；

（6）去除暂时性粘结剂：根据需要去除荧光粉胶体层中的有机暂时性粘结剂，得到最终需要的荧光粉粉层；

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，所述的在步骤（1）中，所用的氧化铝为超细纳米γ相氧化铝，其粒径为纳米级粒径分布，所配置的氧化铝悬浮液的浓度为10%~20%。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（2）中，所用的粘结剂为水溶性粘结剂，主要包括聚氧化乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素铵、聚丙烯酸、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸中的一种或几种的混合，所配置的水溶性粘结剂浓度为1%~10%。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，步骤(3)中，所用表面活性剂主要包括羧酸聚合物的铵盐A40，所配置的表面活性剂浓度为1‰~10‰。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（4）中所用的荧光粉是黄色荧光粉，黄色荧光粉包括黄色荧光粉和蓝色LED芯片或荧光粉是三基色的荧光粉，三基色的荧光粉包括三基色荧光粉和紫外LED芯片，所配置的荧光粉粉浆的粘度为30~50mPa·s，其粉浆的比重约为1.3~1.5g/cm3，其参数根据所需要涂覆的粉层厚度而调节。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（5）中荧光粉粉浆的涂敷方法是灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电涂、电泳沉积、浸渍法的一种或其中的几种组合，所采用的干燥法包括直接烘干法、热风烘干法的一种或者两种相结合。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（6）中去除荧光粉涂层的有机胶成份过程中，采用加热氧化去胶、有机等离子体轰击去胶、氧等离子体去胶方法中的一种或者几种组合，去除有机胶体的方法主要包括高温加热法、等离子体去除法中的一种或者两种相结合使用。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，该方法适用的LED灯具包括LED筒灯、LED 球泡灯、LED 日光灯管、LED蜡烛灯、 LED天花灯、LED面板灯等照明产品。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，所指的LED是无机LED或有机LED、OLED，所用的激发光源为蓝光LED芯片或者器件、紫光LED芯片或者器件、紫外光LED芯片或者器件中的一种或几种的组合。

优选的，所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，运用该方法的LED远程荧光粉涂层的载体形状为椭球形、球形、方形，根据所应用的产品以及形貌而定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该方法是以独立的蓝光、紫光或者紫外光LED芯片或器件为激发光源，在照明灯具（如球泡灯、日光灯管等）的玻璃罩内表面涂覆一层与激发光互为补色的荧光粉粉层，从而使激发光与受激产生的光色混合而生成白光。采用这种方法首先简化了LED器件的封装过程，不需要在点胶塑封阶段就加入荧光粉，也避免了加入荧光粉而带来的诸多问题；由于所制备的荧光粉粉层是氧化铝和荧光粉的混合层，氧化铝不吸收可见光，同时还能起到散射作用，能更好的改善色度均匀性；由于粉层中不含有有机类材料，将使器件和灯具的稳定性和可靠性得到很大的提高，避免了有机树脂长期使用造成发黄和产生光衰的问题；并且由于工艺简单、可操作性强，在很大程度上可以改善目前LED远程激发工艺中产能过小的问题，容易实现批量生产，可以很大程度的提高生产效率，改善产品性能。

附图说明

图1为本实用是LED球泡灯的平面模型图。

图2是本发明在球泡灯所用的罩子内表面涂覆有机胶荧光粉粉浆示意图；

图3是本发明经过干燥、去除有机胶体后得到的荧光粉氧化铝粉层示意图；

图4是本发明灯具通过蓝光激发远场荧光粉得到白光的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

一种关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

（3）配置表面活性剂：得到一定浓度的表面活性剂溶液；

实施例2：

根据实施例1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，所述的在步骤（1）中，所用的氧化铝为超细纳米γ相氧化铝，其粒径为纳米级粒径分布，所配置的氧化铝悬浮液的浓度为10%~20%。

实施例3：

根据实施例1或2所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（2）中，所用的粘结剂为水溶性粘结剂，主要包括聚氧化乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素铵、聚丙烯酸、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸中的一种或几种的混合，所配置的水溶性粘结剂浓度为1%~10%。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，步骤(3)中，所用表面活性剂主要包括羧酸聚合物的铵盐A40，所配置的表面活性剂浓度为1‰~10‰。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（4）中所用的荧光粉是黄色荧光粉，黄色荧光粉包括黄色荧光粉和蓝色LED芯片或荧光粉是三基色的荧光粉，三基色的荧光粉包括三基色荧光粉和紫外LED芯片，所配置的荧光粉粉浆的粘度为30~50mPa·s，其粉浆的比重约为1.3~1.5g/cm3，其参数根据所需要涂覆的粉层厚度而调节。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（5）中荧光粉粉浆的涂敷方法是灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电涂、电泳沉积、浸渍法的一种或其中的几种组合，所采用的干燥法包括直接烘干法、热风烘干法的一种或者两种相结合。

实施例7：

根据实施例1或2或3或4或5或6所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，在步骤（6）中去除荧光粉涂层的有机胶成份过程中，采用加热氧化去胶、有机等离子体轰击去胶、氧等离子体去胶方法中的一种或者几种组合，去除有机胶体的方法主要包括高温加热法、等离子体去除法中的一种或者两种相结合使用。

实施例8：

根据实施例1或2或3或4或5或6或7所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：该方法适用的LED灯具包括LED筒灯、LED 球泡灯、LED 日光灯管、LED蜡烛灯、 LED天花灯、LED面板灯等照明产品。

实施例9：

根据实施例1或2或3或4或5或6或7或8所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：所指的LED是无机LED或有机LED、OLED，所用的激发光源为蓝光LED芯片或者器件、紫光LED芯片或者器件、紫外光LED芯片或者器件中的一种或几种的组合。

实施例10：

根据实施例1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：运用该方法的LED远程荧光粉涂层的载体形状为椭球形、球形、方形，根据所应用的产品以及形貌而定。

实施例1：

取一定比例的γ相氧化铝、聚氧化乙烯、羧酸聚合物的铵盐（A40）、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉颗粒的有机胶分散体。采用压涂法将荧光粉有机胶分散体涂敷在LED灯具透明罩（玻璃或者PC等）的内表面。采用热风干或者烘干。然后将具有荧光粉有机胶涂层的罩子放入等离子去胶设备中，采用氧等离子轰击的办法去除有机胶体中的有机成份，得到不含有机物的荧光粉—氧化铝粉层。γ相氧化铝不吸收可见光，起到永久粘结剂的作用。将制备的带荧光粉粉层的玻璃罩装配到LED灯具中，得到具有很高稳定性和可靠性的LED照明灯具。

实施例2：

取一定比例的γ相氧化铝、聚乙烯醇、羧酸聚合物的铵盐（A40）、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉颗粒的有机胶分散体。采用压涂法将荧光粉有机胶分散体涂敷在LED灯具透明罩（玻璃或者PC等）的内表面。采用热风干或者烘干。然后将具有荧光粉有机胶涂层的罩子放入等离子去胶设备中，采用氧等离子轰击的办法去除有机胶体中的有机成份，得到不含有机物的荧光粉—氧化铝粉层。γ相氧化铝不吸收可见光，起到永久粘结剂的作用。将制备的带荧光粉粉层的玻璃罩装配到LED灯具中，得到具有很高稳定性和可靠性的LED照明灯具。

实施例3：

取一定比例的γ相氧化铝、羧甲基纤维素铵、羧酸聚合物的铵盐（A40）、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉颗粒的有机胶分散体。采用压涂法将荧光粉有机胶分散体涂敷在LED灯具透明罩（玻璃或者PC等）的内表面。采用热风干或者烘干。然后将具有荧光粉有机胶涂层的罩子放入等离子去胶设备中，采用氧等离子轰击的办法去除有机胶体中的有机成份，得到不含有机物的荧光粉—氧化铝粉层。γ相氧化铝不吸收可见光，起到永久粘结剂的作用。将制备的带荧光粉粉层的玻璃罩装配到LED灯具中，得到具有很高稳定性和可靠性的LED照明灯具。

实施例4：

取一定比例的γ相氧化铝、羧甲基纤维素铵、聚乙烯醇、羧酸聚合物的铵盐（A40）、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉颗粒的有机胶分散体。采用压涂法将荧光粉有机胶分散体涂敷在LED灯具透明罩（玻璃或者PC等）的内表面。采用热风干或者烘干。然后将具有荧光粉有机胶涂层的罩子放入等离子去胶设备中，采用氧等离子轰击的办法去除有机胶体中的有机成份，得到不含有机物的荧光粉—氧化铝粉层。γ相氧化铝不吸收可见光，起到永久粘结剂的作用。将制备的带荧光粉粉层的玻璃罩装配到LED灯具中，得到具有很高稳定性和可靠性的LED照明灯具。

实施例5：

取一定比例的γ相氧化铝、羧甲基纤维素铵、羧酸聚合物的铵盐（A40）、荧光粉和去离子水混合均匀，形成稳定的包含荧光粉颗粒的有机胶分散体。采用压涂法将荧光粉有机胶分散体涂敷在LED灯具透明罩（玻璃或者PC等）的内表面。采用热风干或者烘干。然后将具有荧光粉有机胶涂层的罩子放入烤箱或烘箱设备中，加热到500℃，使粉层中的有机物高温氧化分解，去除有机胶体中的有机成份，得到不含有机物的荧光粉—氧化铝粉层。γ相氧化铝不吸收可见光，起到永久粘结剂的作用。将制备的带荧光粉粉层的玻璃罩装配到LED灯具中，得到具有很高稳定性和可靠性的LED照明灯具。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

（3）配置表面活性剂：得到一定浓度的表面活性剂溶液；

（6）去除暂时性粘结剂：根据需要去除荧光粉胶体层中的有机暂时性粘结剂，得到最终需要的荧光粉粉层。

2.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：所述的在步骤（1）中，所用的氧化铝为超细纳米γ相氧化铝，其粒径为纳米级粒径分布，所配置的氧化铝悬浮液的浓度为10%~20%。

3.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：在步骤（2）中，所用的粘结剂为水溶性粘结剂，主要包括聚氧化乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素铵、聚丙烯酸、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸中的一种或几种的混合，所配置的水溶性粘结剂浓度为1%~10%。

4.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：步骤(3)中，所用表面活性剂主要包括羧酸聚合物的铵盐A40，所配置的表面活性剂浓度为1‰~10‰。

5.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：在步骤（4）中所用的荧光粉是黄色荧光粉，黄色荧光粉包括黄色荧光粉和蓝色LED芯片或荧光粉是三基色的荧光粉，三基色的荧光粉包括三基色荧光粉和紫外LED芯片，所配置的荧光粉粉浆的粘度为30~50mPa·s，其粉浆的比重约为1.3~1.5g/cm3，其参数根据所需要涂覆的粉层厚度而调节。

6.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：在步骤（5）中荧光粉粉浆的涂敷方法是灌注法、旋涂、吸涂、压涂、喷涂、静电涂、电泳沉积、浸渍法的一种或其中的几种组合，所采用的干燥法包括直接烘干法、热风烘干法的一种或者两种相结合。

7. 根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：在步骤（6）中去除荧光粉涂层的有机胶成份过程中，采用加热氧化去胶、有机等离子体轰击去胶、氧等离子体去胶方法中的一种或者几种组合，去除有机胶体的方法主要包括高温加热法、等离子体去除法中的一种或者两种相结合使用。

8. 根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：该方法适用的LED灯具包括LED筒灯、LED 球泡灯、LED 日光灯管、LED蜡烛灯、 LED天花灯、LED面板灯等照明产品。

9.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：所指的LED是无机LED或有机LED、OLED，所用的激发光源为蓝光LED芯片或者器件、紫光LED芯片或者器件、紫外光LED芯片或者器件中的一种或几种的组合。

10.根据权利要求1所述的关于LED远程激发荧光粉层的制备方法，其特征是：运用该方法的LED远程荧光粉涂层的载体形状为椭球形、球形、方形，根据所应用的产品以及形貌而定。