[發明專利]復合發光材料及其制備方法及LED發光器件

有效

• 申請號: 201010220496.5
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102315368A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 周明杰;馬文波;劉玉剛
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/56
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術領域】

本發明涉及LED照明與顯示技術領域，尤其涉及一種復合發光材料及其制備方法及一種使用該復合發光材料的LED發光器件。

【背景技術】

傳統的玻璃-熒光粉復合發光材料不僅具有較好的發光特性，還能夠有效地防止LED發光器件的老化及眩光現象的發生。然而，玻璃-熒光粉復合發光材料的發光效率主要取決于熒光粉的發光效率，熒光粉在發光時一般會產生非輻射躍遷，造成能量損耗，同時可能會有玻璃-熒光粉中的部分熒光粉不能被充分激發，導致玻璃-熒光粉復合發光材料的總體發光效率有限，從而限制了用玻璃-熒光粉復合發光材料封裝形成的白光LED的發光效率。

【發明內容】

基于此，有必要提供一種高發光效率的復合發光材料。

一種復合發光材料，包括多層玻璃及位于多層玻璃層與層之間的熒光層，其中，多層玻璃中，至少一層玻璃的內部或至少一層玻璃與熒光層接觸的表面設置有具有金屬微納結構的金屬層。

優選的，多層玻璃與熒光層為一體成型，玻璃的軟化溫度低于800℃。

優選的，金屬層為位于所述至少一層玻璃與所述熒光層接觸的表面的厚度為0.5nm～100nm的薄膜層。

優選的，金屬層為從至少一層玻璃與熒光層接觸的表面深入玻璃內部的多個金屬納米粒子的組合，金屬微納結構中的金屬納米粒子距玻璃與熒光粉接觸的表面最遠距離小于200nm。

優選的，金屬層中金屬選自金、銀、鋁、銅、鈦、鐵、鎳、鈷、鉻、鉑、鈀、鎂、鋅中的至少一種；熒光層為420nm～490nm波段藍光激發的紅色熒光粉、黃色熒光粉、綠色熒光粉中的至少一種，熒光層的厚度不超過80um；其中，紅色熒光粉為CaS:Eu、SrS:Eu、稀土離子激活的堿土金屬硅氮化物熒光粉中的至少一種，黃色熒光粉為摻Ce³⁺的釔鋁石榴石體系熒光粉、摻Ce³⁺的鋱鋁石榴石體系熒光粉、稀土離子激活的硅酸鹽體系熒光粉、Eu²⁺激活的氮化物或氧化物熒光粉中的至少一種，綠色熒光粉為SrGa₂S₄:Eu、Ba₂SiO₄:Eu熒光材料中的至少一種。

同時，還有必要提供一種上述高發光效率的復合發光材料的制備方法。

一種上述復合發光材料的制備方法，包括如下步驟：根據預設的玻璃及熒光層的層數，選取玻璃及熒光粉原料；制備含金屬層的玻璃，該金屬層具有金屬微納結構；在含金屬層的玻璃表面涂覆熒光粉形成熒光層；在熒光層上覆蓋玻璃，以形成具有多層玻璃且玻璃層與層之間夾有熒光層的復合發光材料。

優選的，還包括對多層玻璃進行加熱使玻璃軟化與熒光層熔合而形成一體化結構的步驟。

優選的，制備含金屬層的玻璃步驟，是在玻璃上形成一層金屬層，然后將玻璃及金屬層置于真空環境中進行退火處理，使金屬層形成金屬微納結構；其中，金屬層的厚度為0.5nm～100nm，金屬層的形成方法為真空磁控濺射或真空蒸鍍。

優選的，制備含金屬層的玻璃步驟，是采用離子注入的方法向玻璃中注入金屬離子，然后將注有金屬離子的玻璃置于還原氣氛中退火，使金屬離子還原成金屬納米粒子；其中，金屬離子的注入量為1.7×10^-10mol/cm²～1.7×10^-7mol/cm²，注入電壓為20kV～100kV，注入的金屬離子距離玻璃表面的距離小于200nm。

此外，還有必要提供一種高發光效率的LED發光器件。

一種LED發光器件，包括LED芯片、固定LED芯片的基座及涂敷在LED芯片周圍的透明封裝材料，此外，還包括覆蓋在透明封裝材料之上的上述復合發光材料。

通過在復合發光材料中引入具有金屬微納結構的金屬層，該金屬層在半導體芯片發出的光線與熒光粉發出的光線的作用下可形成表面等離子體，利用表面等離子體的局域增強特性在熒光粉附近形成較強的激發場，使熒光粉能夠被充分激發發光，同時利用表面等離子體與熒光粉發光之間的能量轉移特性，加快熒光粉的輻射躍遷速率，抑制熒光粉的非輻射躍遷，從而提高熒光粉的內量子效率，進而大大增強了復合發光材料封裝的LED的發光效率。

上述引入金屬微納結構的方法簡單方便，得到的復合發光材料及LED發光器件具有很好的發光均勻性和穩定性，能夠有效提高材料的發光效率。

【附圖說明】

圖1實施例1的復合發光材料的結構示意圖。