[發明專利]用于LED照明應用的含磷光體玻璃料材料

有效

• 申請號: 201180051946.5
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN103189326A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: N·F·伯雷利;L·A·蘭伯森;R·M·莫倫納;W·R·特魯特納
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C03C8/04
• 分類號: C03C8/04;C03C8/10;C03C8/14;C09K11/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 項丹

相關申請交叉參考

本申請根據35U.S.C.§119，要求2010年10月28日提交的美國臨時申請系列第61/407,710號的優先權，本文以該申請為基礎并將其全文通過引用結合于此。

領域

本發明涉及可用于LED照明裝置的含磷光體玻璃料材料及其制備方法，以及它們在LED裝置中的用途。

背景

照明行業正在悄然進行一場變革，其中基于LED的照明設備將會逐漸取代白熾燈和熒光燈。該變革的主要驅動力在于基于LED器件的發光裝置的效率比熒光燈高10倍以上（流明/瓦）。目前來說，源LED基于氮化鎵（GaN），所述氮化鎵（GaN）基于其組成可以在紫外（UV）范圍發光或者在可見（Vis）范圍發藍光。典型的LED發藍光區域由InGaN量子阱和GaN障礙構成。加入更多的銦會發綠光，但是效率下降。大多數情況下，使用受高效GaN藍光LED激發的發紅光磷光體和發綠光磷光體來制造白光LED，而非通過混合高效紅光LED和藍光LED與低效InGaN綠光LED來制造白光。磷光體發光與一些藍光LED混合來產生白光。

白光LED的整體效率不僅取決于LED和磷光體材料，還取決于封裝的光提取效率。高效的障礙之一是磷光體的反向散射，所述磷光體通常是具有高折射率的粉末。一種流行的選擇是Ce:YAG（鈰摻雜的釔鋁石榴石），其在460nm（典型藍光LED的發光波長）的折射率為1.85。

a.圖1是典型表面安裝封裝中的代表性白光LED，顯示了用于Marubeni?SMTW47InGaN?LED的被磷光體顆粒14包圍的硅酮材料16中的LED10、粘線12、磷光體顆粒14（顯示為圓點），封裝基材18以及封裝20。封裝20由基材18、環氧樹脂鏡頭24（顯示為黑線）以及容器或杯22，所述容器或杯22由白色塑料或陶瓷制成，用于裝納硅酮-磷光體混合物、保護LED并反射來自封裝的光。圖中未能示出的是由于低折射率硅酮中的高折射率顆粒使得LED發射的藍光在所有方向上散射。光被磷光體-硅酮混合物部分俘獲，不再被殘留吸收在封裝中。

磷光體粉末通常與硅酮（折射率為1.5）或者環氧樹脂混合，然后施涂到LED封裝中的頂部，如圖1所示。在圖1所示的例子中，嵌入在硅酮包封16中的磷光體14（紅色或黃色）受到LED10的pn結的460nm發光激發。但是，當使用硅酮包封時存在不合乎希望的性質，包括隨時間降解以及缺乏熱穩固性；由于使用短發光波長產生的脆性狀態；以及由于磷光體（1.82-1.95）與硅酮（1.5）之間的折射率的不匹配產生的不合乎希望的反向散射17。由于這些缺陷，因此希望更好的包封基質。

LED在其封裝中的一些其他細節也如圖1所示。GaN?LED與基材倒裝粘結，這種設計提供了良好的熱提取并且沒有粘結板或者粘線所產生的陰影。此外，頂表面經過粗糙化處理以防止光俘獲在高折射率GaN基材中。紅色虛線表示InGaN量子阱發光區域。

概述

本發明涉及將磷光體包封在玻璃中，所述玻璃不會隨時間降解或者變脆，其是熱穩固的(thermally?robust)的并且與磷光體具有較好的折射匹配，降低了藍光消耗效率地反向散射進入LED中。

在一個實施方式中，一種或多種磷光體與合適的玻璃料材料（包封材料）混合以形成磷光體-玻璃料玻璃混合物，然后施涂到容器中的LED，例如GaN或者InGaN?LED。在與圖1類似的圖2中，磷光體114（顯示為圓點）與玻璃料材料116混合以形成磷光體-玻璃料玻璃混合物，然后將所述磷光體-玻璃料玻璃混合物沉積到玻璃基材130上，并燒制以產生在其上具有含磷光體玻璃料玻璃層的玻璃基材。此外，圖2還顯示了LED110、粘線112和封裝基材118以及容器或杯122。可以使用標準粘貼工藝將含磷光體玻璃料玻璃混合物（114、116）施涂到基材130上，通過絲網印刷或者噴涂，然后燒制以產生上覆在前述基材上的致密玻璃層、磷光體/玻璃料層。由于經燒制的含磷光體玻璃料混合物是玻璃，因此可以無需覆蓋鏡頭。本發明涉及如圖2所示形式的混合玻璃料/磷光體材料的制備、應用以及熱處理。本發明還包括選擇玻璃料玻璃組合物，該玻璃料玻璃組合物可用于提供恰當的熱性質同時與加入的磷光體相一致，還包括適當玻璃基材的最終應用。

本發明的優點是：

(1)固結的含磷光體玻璃層與所得裝置整體比硅酮用作包封材料時更為熱穩固。

(2)固結的含磷光體玻璃層具有較好化學穩定性和環境穩定性。

(3)固結的含磷光體玻璃層與降低反面散射的含pn結層之間的折射率匹配更好。