CN110416387B - 一种高散热白光激光片及制备方法 - Google Patents

一种高散热白光激光片及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110416387B
CN110416387B CN201910582381.1A CN201910582381A CN110416387B CN 110416387 B CN110416387 B CN 110416387B CN 201910582381 A CN201910582381 A CN 201910582381A CN 110416387 B CN110416387 B CN 110416387B
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
sheet
aluminum sheet
white light
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910582381.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110416387A (zh
Inventor
王安格
彭洋
王昊
梁仁瓅
陈景文
张骏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Youweixin Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Suzhou Zican Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Zican Technology Co ltd filed Critical Suzhou Zican Technology Co ltd
Priority to CN201910582381.1A priority Critical patent/CN110416387B/zh
Publication of CN110416387A publication Critical patent/CN110416387A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110416387B publication Critical patent/CN110416387B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/12—Stencil printing; Silk-screen printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/26—Printing on other surfaces than ordinary paper
    • B41M1/28—Printing on other surfaces than ordinary paper on metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/009—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using thermal means, e.g. infrared radiation, heat
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials

Abstract

本发明公开了一种高散热白光激光片及制备方法，所述高散热白光激光片包括铝片和荧光玻璃，所述荧光玻璃设置于所述铝片的抛光面上，所述荧光玻璃的组分包括黄色荧光粉和玻璃基材，且所述黄色荧光粉与所述玻璃基材的质量比为1:2～1:1。本发明通过特定组分的荧光玻璃与抛光铝片相贴合的方式，在保证白光发光性能的前提下使其散热性能大大提高，同时由于荧光玻璃与铝片的热膨胀系数相匹配，有效避免了在多层结构中裂纹和分层现象的发生。

Description

一种高散热白光激光片及制备方法
技术领域
本发明涉及半导体光电领域，特别是一种高散热白光激光片及制备方法。
背景技术
荧光转换在固态照明中具有关键作用，例如白色发光二极管(LED)和激光激发的白光照明。目前应用于照明领域的固态光源主要是发光二极管(LED)，其中采用蓝光芯片加黄色荧光粉来实现白光输出的方式是目前白光LED照明的主流方案。LED以其拥有低能耗、长寿命、高效率等特点得到了广泛应用。1996年，日本日亚公司推出了以蓝光LED芯片上涂覆YAG荧光粉制成的第一只白色发光二极管，使得人类迈入LED照明市场。但是，LED存在“效率骤降”的现象，即在高电流密度工作时，内量子效率会急剧下降，这也限制了大功率白光LED的应用。另外，LED芯片在高电流密度工作状态下的热量聚集效应，极易损坏芯片，因此，LED照明模块需要很好的散热装置。与白光LED相比，激光激发的白光具有高亮度，定向发射和准直光源等各种优点。激光激发的白光照明被认为是下一代高密度光源，可广泛应用于汽车前照灯，投影仪，探照灯和景观灯。值得注意的是，由于在高密度激光激发下硅胶(环氧树脂)材料易老化黄化，传统的白光LED用的荧光粉硅胶不适合激光激发的白光照明。
目前，已产生一些高热稳定性的全无机的激光激发的荧光转换形式，包括单晶、荧光陶瓷和荧光玻璃等。单晶的光提取效率和均匀性较差，荧光陶瓷的工艺复杂且成本较高，相比之下荧光玻璃成本低，操作简单，光学性能好，但均具有较低的热导率，使散热效果较差，特别是应用于多层结构的荧光片时较易发生层间裂纹或分层现象，极大地限制了其在高密度激光器方面的应用。故需要提出一种新的白光激光片用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高散热白光激光片及其制备方法，以解决由于热膨胀系数不匹配造成的荧光粉在烧结时易产生裂纹和脱层，以及高密度激光下器件工作温度较高等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的第一个解决方案是：提供一种高散热白光激光片，包括铝片和荧光玻璃，荧光玻璃设置于铝片的抛光面上，荧光玻璃的组分包括黄色荧光粉和玻璃基材，且黄色荧光粉与玻璃基材的质量比为1:2～1:1。
优选的，黄色荧光粉为掺有Ce的Y3Al5O12。
优选的，玻璃基材为亚碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-B2O3。
为解决上述技术问题，本发明提供的第二个解决方案是：提供一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，步骤包括：铝片抛光，配置浆料，丝网印刷并干燥，低温烧结；
高散热白光激光片制备方法用于制备前述第一个解决方案中高散热白光激光片。
其中，铝片抛光的步骤包括：将铝片放置于抛光机上，不断加入抛光剂进行抛光直至表面光亮。
其中，配置浆料的步骤包括：将粘结剂加入有机溶剂中预热处理，将黄色荧光粉和玻璃基材以1:2～1:1的质量比加入含有粘结剂的有机溶剂中混合均匀，制成浆料。
优选的，黄色荧光粉为掺有Ce的Y3Al5O12，玻璃基材为亚碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-B2O3。
其中，丝网印刷并干燥的步骤包括：将浆料通过丝网均匀涂覆至铝片的抛光面上，并干燥处理。
其中，低温烧结的步骤包括：将涂覆有浆料的铝片在550℃下低温烧结，并退火处理后得到高散热白光激光片。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过特定组分的荧光玻璃与抛光铝片相贴合的方式，在保证白光发光性能的前提下使其散热性能大大提高，同时由于荧光玻璃与铝片的热膨胀系数相匹配，有效避免了在多层结构中裂纹和分层现象的发生。
附图说明
图1是本发明中高散热白光激光片一实施方式的原理示意图；
图2是本发明中高散热白光激光片制备方法一实施方式的流程示意图；
图3是本发明中高散热白光激光片一实施方式的CIE色度图。
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，均属于本发明保护的范围。
对于本发明提供的第一个解决方案，提供一种高散热白光激光片，包括铝片1和荧光玻璃2，荧光玻璃2设置于铝片1的抛光面上，荧光玻璃的组分包括黄色荧光粉和玻璃基材，且黄色荧光粉与玻璃基材的质量比为1:2～1:1。本实施方式中，黄色荧光粉与玻璃基材的质量比为2:3，优选黄色荧光粉为掺有Ce的Y3Al5O12，且Ce的掺入物质的量百分比为5％，所述玻璃基材为亚碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-B2O3。
下面对该激光片的机理以及其优势进行阐述，请参阅图1，图1是本发明中高散热白光激光片一实施方式的原理示意图，其中，1为铝片，2为荧光玻璃，3为蓝光激光器。经实验表明，通过调节亚碲酸盐玻璃中TeO2含量百分比可调节亚碲酸盐玻璃膨胀系数，随着TeO2含量百分比的不断增加，亚碲酸盐玻璃中[TeO3]三角金字塔型网状结构能够转变为[TeO4]四角金字塔型网状结构，使亚碲酸盐玻璃的密度和极化率均会发生变化，从而导致其热膨胀系数发生变化；此时向亚碲酸盐玻璃中加入黄色荧光粉Y3-0.05Ce0.05Al5O12，一方面有助于调节亚碲酸盐玻璃中TeO2含量百分比，另一方面确保了荧光玻璃2在受到激发时能够发射出较好的白光；再者，本实施方式中设置黄色荧光粉与玻璃基材的质量比为2:3，亚碲酸盐玻璃所表现出的热膨胀系数与铝的热膨胀系数极为接近，此时蓝光激光器3所发射的激光照射到荧光玻璃2上，由于荧光玻璃2另一侧与铝片1的抛光面相贴合，铝片1的抛光面不仅能够将荧光玻璃2受激发所产生的白光充分反射出去，还能迅速将热量导走，并由于荧光玻璃2的热膨胀系数与铝片的热膨胀系数仅为接近，使两者在进行热量传递时不会出现因热膨胀不均匀而导致的裂纹和分层现象。
对于本发明提供的第二个解决方案，请参阅图2，图2是一种高散热白光激光片制备方法一实施方式的流程示意图，一种高散热白光激光片制备方法步骤包括：铝片抛光S101，配置浆料S102，丝网印刷并干燥S103，低温烧结S104；该高散热白光激光片制备方法用于制备前述第一解决方案中高散热白光激光片，即本发明的两个解决方案中高散热白光激光片的结构与性质应保持一致。本实施方式的具体步骤为：
S101:铝片抛光。本步骤中，将铝片放置于高速旋转的抛光机上，不断加入抛光剂进行抛光，直至表面光亮。
S102:配制浆料。本步骤中，先取一定量的粘结剂加入有机溶剂中，在70℃热板下预加热10分钟，这种预热处理的目的在于使粘结剂充分溶解在有机溶剂中；然后将黄色荧光粉和玻璃基材以1:2～1:1的质量比加入上述含有粘结剂的有机溶剂中，并混合均匀，以作为浆料，其中加入粘结剂的目的在于用来调节浆料的粘稠性和可塑性，以保证印刷的荧光层对基片有良好的附着性。本实施方式中，优选黄色荧光粉为掺有Ce的Y3Al5O12，且Ce掺入物质的量百分比为5％，玻璃基材为亚碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-B2O3，选择掺有Ce的Y3Al5O12作为黄色荧光粉的原因在于其具有优异的白光激发特性，且物化性质较为稳定并易于制备，而选在亚碲酸盐作为玻璃基材已在上述第一解决方案中说明，在此不做赘述。
S103:丝网印刷并干燥。本步骤中，先将铝片放在丝网下方，用刮刀将经过S102步骤配制好的浆料通过丝网均匀涂覆至抛光铝片表面，使用丝网的目的在于使浆料涂覆在铝片表面的均匀性更好；然后将丝网印刷后带有浆料的铝片在130℃热板上进行干燥，其目的在于使浆料不易粘连，保持良好的均匀性；丝网印刷的次数与成型后荧光玻璃的层数相对应，可根据实际需求对丝网印刷的次数进行适应性调整，在此不作限定。
S104:低温烧结。本步骤中，将经过S103步骤的涂覆有浆料的抛光铝片在550℃下低温烧结，使浆料烧结形成荧光粉玻璃层。该步骤中优选550℃作为烧结温度，其原因在于，在荧光粉玻璃层烧结过程中，烧结温度必须大于基质铝片的玻璃化转变温度，以使基质铝片从固相向玻璃相转变，但烧结温度会对荧光粉造成热降解，若温度过高会使得荧光粉与基质铝片间发生化学降解，降低荧光粉玻璃层量子迁移效率，影响LED发光性能，故经过大量实验后优选550℃作为烧结温度，随后在300℃进行退火处理，得到高散热白光激光片。
将上述制备好的高散热白光激光片进行应用时，采用蓝色激光器3照射荧光玻璃2，并在铝片1的辅助反射作用下形成均质的白光。
进一步地，对采用上述方法所制备的高散热白光激光片进行热传导性能和色域的表征分别进行测试，本实施方式中，当上述黄色荧光粉Y3-0.05Ce0.05Al5O12与亚碲酸盐玻璃以2:3的质量比进行混合时，所制得的荧光玻璃其热膨胀系数为2.2×10-6K-1，这与铝的热膨胀系数2.3×10-6K-1极为接近，故表明所制得的荧光玻璃和铝片之间在进行热传递时，不会发生裂纹和分层的现象；请参阅图3，图3是本发明中高散热白光激光片一实施方式的CIE色度图，测试时对印刷有不同层数的高散热白光激光片进行色域表征，1点为两层印刷样品，2点为三层印刷样品，3点为四层印刷样品，4为五层印刷样品，5为六层印刷样品，可知在进行黄色荧光粉与亚盐酸玻璃以上述配比进行配置后，1～5点均具有较为优异的白光发光性能，即本发明中高散热白光激光片在保证白光发光质量的同时增强了散热效果以及片层间的稳定性，为应用于高密度激光器提供了可能。
区别于现有技术的情况，本发明通过特定组分的荧光玻璃与抛光铝片相贴合的方式，在保证白光发光性能的前提下使其散热性能大大提高，同时由于荧光玻璃与铝片的热膨胀系数相匹配，有效避免了在多层结构中裂纹和分层现象的发生。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种高散热白光激光片，其特征在于，包括铝片和荧光玻璃，所述荧光玻璃设置于所述铝片的抛光面上，所述荧光玻璃的组分包括黄色荧光粉和玻璃基材，且所述黄色荧光粉与所述玻璃基材的质量比为1:2～1:1；所述黄色荧光粉为掺有Ce的Y3Al5O12，所述玻璃基材为亚碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-B2O3。
2.一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，步骤包括：铝片抛光，配置浆料，丝网印刷并干燥，低温烧结；
所述高散热白光激光片制备方法用于制备权利要求1中任一所述高散热白光激光片。
3.根据权利要求2中所述的一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，所述铝片抛光的步骤包括：将铝片放置于抛光机上，不断加入抛光剂进行抛光直至表面光亮。
4.根据权利要求2中所述的一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，所述配置浆料的步骤包括：将粘结剂加入有机溶剂中预热处理，将黄色荧光粉和玻璃基材以1:2～1:1的质量比加入含有粘结剂的有机溶剂中混合均匀，制成浆料。
5.根据权利要求4中所述的一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，所述黄色荧光粉为掺有Ce的Y3Al5O12，所述玻璃基材为亚碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-B2O3。
6.根据权利要求2中所述的一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，所述丝网印刷并干燥的步骤包括：将所述浆料通过丝网均匀涂覆至所述铝片的抛光面上，并干燥处理。
7.根据权利要求2中所述的一种高散热白光激光片制备方法，其特征在于，所述低温烧结的步骤包括：将涂覆有所述浆料的所述铝片在550℃下低温烧结，并退火处理后得到所述高散热白光激光片。
CN201910582381.1A 2019-06-28 2019-06-28 一种高散热白光激光片及制备方法 Active CN110416387B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910582381.1A CN110416387B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种高散热白光激光片及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910582381.1A CN110416387B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种高散热白光激光片及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110416387A CN110416387A (zh) 2019-11-05
CN110416387B true CN110416387B (zh) 2020-12-01

Family

ID=68360005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910582381.1A Active CN110416387B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种高散热白光激光片及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110416387B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013044179A2 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Sensor Electronic Technology, Inc. Ultraviolet device encapsulant
CN104061531A (zh) * 2013-03-21 2014-09-24 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种波长转换装置的制作方法
CN104566230A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置及其光源系统、投影系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105693108A (zh) * 2016-01-13 2016-06-22 南京大学 一种反射式荧光玻璃光转换组件的制备及应用
KR102044140B1 (ko) * 2016-01-22 2019-11-13 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 파장 변환 부재 및 발광 장치
CN107572777A (zh) * 2017-09-21 2018-01-12 上海应用技术大学 一种led照明用碲酸盐透明荧光玻璃的制备方法
CN108640505A (zh) * 2018-08-22 2018-10-12 大连工业大学 铕掺杂氟磷酸盐红色荧光玻璃的制备方法
CN109545910A (zh) * 2018-10-10 2019-03-29 华中科技大学 一种具备高热稳定性的直接白光led芯片制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013044179A2 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 Sensor Electronic Technology, Inc. Ultraviolet device encapsulant
CN104061531A (zh) * 2013-03-21 2014-09-24 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 一种波长转换装置的制作方法
CN104566230A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置及其光源系统、投影系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Thermal Performance Comparison of Thick-Film Insulated Aluminum Substrates With Metal Core PCBs for High-Power LED Modules;Juntunene等;《IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY 》;20121231;第2卷(第12期);全文 *
大功率LED的封装及其散热基板的研究;李华平;《中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）博士学位论文》;20070510;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110416387A (zh) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107540368B (zh) 复相半透明荧光陶瓷的制备方法和led模组
KR101363116B1 (ko) 평면 발광 모듈
Deng et al. Thermally robust orange‐red‐emitting color converters for laser‐driven warm white light with high overall optical properties
Wang et al. Fabrication of phosphor glass film on aluminum plate by using lead-free tellurite glass for laser-driven white lighting
TW201447464A (zh) 一種波長轉換裝置及其製作方法
JP2011168627A (ja) 波長変換部材、その製造方法、および、それを用いた発光器具
CN111574062B (zh) 一种氮化物红光玻璃及其应用
CN109798457B (zh) 一种透射式蓝光激光照明组件
CN106145922A (zh) 一种led用yag透明荧光陶瓷的制备方法
TW201545863A (zh) 陶瓷磷光板及包括其之照明裝置
CN102651444A (zh) 发光二极管封装结构
CN108474881A (zh) 波长转换构件及发光装置
CN111213075A (zh) 波长变换部件和发光装置
CN108474543A (zh) 波长转换构件以及发光装置
Xu et al. Enhanced luminescent performance for remote LEDs of Ce: YAG phosphor-in-glass film on regular textured glass substrate by using chemical wet-etching
Meng et al. Sandwich structured phosphor-in-glass films enabling laser lighting with superior optical properties
JP6450936B2 (ja) 蛍光体分散ガラス
CN110416387B (zh) 一种高散热白光激光片及制备方法
CN103236483A (zh) 发光二极管封装结构及封装方法
CN109703120B (zh) 一种反射式蓝光激光照明组件
CN205282499U (zh) 一种陶瓷荧光基板及发光装置
CN107936968B (zh) Mn：YAG荧光粉的制备方法、Mn：YAG夹层荧光玻璃及其制备方法和应用
WO2020015428A1 (zh) 半导体发光二极管装置和灯具
CN112645592B (zh) 一种高效可调复合荧光玻璃材料的制备和应用
CN103489857A (zh) 一种白光led发光装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230511

Address after: Room 201, 1st Floor, Building C6-1, Optics Valley United Technology City, Gaoxin 3rd Road, Gedian Development Zone, Wuhan City, Hubei Province, 436000

Patentee after: Hubei Youweixin Technology Co.,Ltd.

Address before: 215000 158 Chengsi Road, Lili Town, Wujiang District, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee before: Suzhou zican Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right