[发明专利]一种荧光玻璃片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃及玻璃制备技术，具体涉及一种荧光玻璃片及其制备方法，该荧光玻璃片主要应用于LED封装，可减少荧光粉配制工艺，降低封装材料和工艺成本。

背景技术

对于大功率白光LED封装而言，荧光粉的作用在于光色复合，形成白光。常用的荧光粉涂敷方式是将荧光粉与封装胶(环氧树脂或硅胶)混合，然后点涂在LED芯片上。由于涂覆工艺难以对荧光粉涂敷层的厚度和形状进行精确控制，导致LED器件的色温和显色性指数波动很大，影响产品质量。此外，由于荧光粉胶层是由环氧树脂或硅胶与荧光粉调配而成，耐热性、抗老化性和抗湿气性能较差。如随着温度上升，荧光粉量子效率降低，辐射波长也会发生变化，从而引起白光LED色温变化，当受到紫光或紫外光辐射时，容易老化，使发光效率降低，影响LED器件的可靠性。

为了提高荧光粉层的耐热性和抗老化性能，国内外开展了一系列的研究。2005年日本通用电气玻璃公司报导采用高温固相法(1500～1650℃下加热5小时)，制备出可用于LED封装的YAG荧光玻璃。由于该荧光玻璃具有良好的耐热性和抗湿气性，相比普通的荧光粉胶层，LED封装器件的可靠性大大提高；美国专利(US 2009/0212697 A1和US2010/0207512 A1)公开了一种含荧光粉的半透明陶瓷片制备方法，主要由陶瓷粉、荧光粉、粘结剂、烧结助剂在高温(1400-1500℃)惰性气体环境下烧结而成；中国专利文献(公开号101314519A)公开了一种白光LED用稀土掺杂发光玻璃及其制备方法，通过高温熔制(1450-1550℃下2-3小时)制备出含稀土荧光粉的荧光玻璃体；中国专利文献(公开号101723586 A)则公开了一种应用于半导体照明的荧光粉玻璃体及其制备方法，通过在硼铝酸盐玻璃粉中混合稀土掺杂铝酸盐荧光粉，在高温(400-500℃)下热压烧结而成。此外，丁唯嘉等人利用溶胶-凝胶法制备出低温荧光玻璃，朱学绘等人则利用真空烧结技术制备出Ce:YAG荧光玻璃，用于LED封装并提高了LED器件性能。

采用荧光玻璃封装LED，不仅省略了封装过程中荧光粉与封装胶的配制与涂覆工艺，提高了白光LED封装效率，而且提高了荧光粉的均匀性和热稳定性，从而改善了LED器件的发光质量与可靠性。如德国Sumita公司采用荧光玻璃封装LED模块，在85℃环境中点亮10000小时候后亮度没有衰退，反而略有上升，而普通LED封装模块(采用荧光粉胶层)在相同条件下亮度降低了20％。但在上述荧光玻璃制备过程中，由于荧光粉是内掺于玻璃粉中一起烧结，不仅荧光粉消耗量大(材料成本高)，而且高温烧结过程(大于1000℃)会对荧光粉的晶相(晶体结构)产生损坏，使荧光粉失去荧光特性从而影响荧光粉的发光效率。更为重要的是，该荧光玻璃体需要切割、研磨、抛光后才能用于LED封装，工艺成本很高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不足，提供一种荧光玻璃片及其制备方法，以满足大功率LED模组封装需求。

本发明所提供的一种荧光玻璃片，其特征在于，它由玻璃基片及其表面的荧光玻璃层组成，荧光玻璃片总厚度为0.5毫米至3毫米，荧光玻璃层材料的折射率等于或略小于玻璃基片材料的折射率。

本发明所提供的一种荧光玻璃片的制备方法，包括以下步骤：

1)选用透光率＞80％，折射率为1.4～1.6的玻璃基片，并对玻璃基片表面进行清洗；

2)配制含荧光粉的玻璃浆料；

3)在玻璃基片表面涂覆形成厚度均匀的玻璃浆料层，玻璃浆料层厚度在50微米至500微米之间；

4)将表面涂覆有玻璃浆料层的玻璃基片进行烧结，使浆料层玻璃化，形成透明且荧光粉均匀分布的荧光玻璃层，得到荧光玻璃片。

作为上述技术方案的改进，步骤2)中，玻璃浆料组分包括低温玻璃粉、荧光粉、增强剂、粘合剂和分散剂；其中：低温玻璃粉是指玻璃化转变温度低于800℃；荧光粉为单色荧光粉、多色荧光粉或多种荧光粉的混合物，荧光粉掺量为玻璃粉重量的5％-50％；增强剂为纳米氧化锆、纳米氧化铝或纳米二氧化硅粉末，掺量为玻璃粉重量的1％-5％；粘合剂为松油醇、聚乙烯醇或羧甲基纤维素，掺量为玻璃粉重量的60％-100％；分散剂为鱼油、纤维素及其衍生物、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇或聚丙烯酰胺，掺量为玻璃粉重量的1％-5％。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤4)中，玻璃浆料层的烧结温度高于低温玻璃粉的玻璃化转变温度，且比玻璃基片的玻璃化转变温度低50℃以上。