玻璃材料、荧光复合材料、和发光装置制造方法及图纸

本公开内容涉及玻璃材料、荧光复合材料、和发光装置。所述玻璃材料的组成为：M2O‑ZnO‑M'2O3‑Bi2O3‑SiO2，其中M为Li、Na、K、或其组合；以及M'为B、Al、或其组合。上述玻璃材料可与荧光材料组成荧光复合材料，以搭配激发光源形成发光装置。

Glass material, fluorescent composite material, and light-emitting device

The present disclosure relates to glass materials, fluorescent composites, and light-emitting devices. Composition of the glass material is: M2O ZnO M'2O3 Bi2O3 SiO2, wherein M is Li, Na, K, or a combination thereof; and M'B, Al, or a combination thereof. The glass material can be combined with fluorescent material to form a fluorescent composite material to match the excitation light source to form a light-emitting device.

【技术实现步骤摘要】
玻璃材料、荧光复合材料、和发光装置
本公开内容涉及玻璃材料与荧光材料的荧光复合材料，更特别涉及玻璃材料的组成。
技术介绍
发光二极管(LED)随其发光效率的不断提升，且由于其所具有的“节能”与“环保”的双重特性，一般被认为将会是取代热炽灯与荧光灯的革命性光源。荧光材料为制作单芯片白光LED不可或缺的光转换材料，其攸关到发光效率、稳定性、演色性、色温、使用寿命等项特性，可谓是单芯片白光LED系统中最重要的关键材料。目前LED封装混合荧光粉与有机基质材料如硅树脂(Silicone)，再将混合物点胶于LED封装体上。但上述方式有两项缺点：(1)硅树脂(Silicone)与荧光粉的折射率不匹配。一般硅树脂的折射率为约1.5，而常见的钇铝石榴石YAG荧光粉的折射率为1.85，两者的折射率差异影响发光(取光)效率。(2)硅树脂(Silicone)为有机物质，在较高功率应用时的环境稳定性仍有提升空间。综上所述，目前亟需新的基质材料用于荧光粉，以克服已知有机硅树脂的问题。
技术实现思路
本公开内容的一个实施方式提供玻璃材料，其组成为：M2O-ZnO-M'2O3-Bi2O3-SiO2，其中M为Li、Na、K、或其组合(或上述的组合)；以及M'为B、Al、或其组合，其中基于所述玻璃材料的总重量，M2O占0.5wt％(重量％)至20wt％；ZnO占1wt％至20wt％；M'2O3占3wt％至60wt％；Bi2O3占25wt％至90wt％；以及SiO2占1wt％至30wt％。本公开内容的一个实施方式提供荧光复合材料，包括：荧光材料；以及上述玻璃材料。本公开内容的一个实施方式提供发光装置，包括：激发光源；以及上述荧光复合材料，其位于激发光源上。附图说明图1、3、5、6、和8为本公开内容的实施例中的荧光复合材料的发射(放射)光谱。图2、4、7、和9-13为本公开内容的实施例中的蓝光LED与荧光复合材料的封装结构的发射光谱。具体实施方式为克服有机硅树脂的问题，本公开内容将荧光材料搭配玻璃材料制作荧光复合材料。通过调控玻璃材料的配方，可达到高的折射率(>2)，进而提高发光效率。此外，玻璃材料为无机材料，其化学稳定性优于有机封装树脂。不过，红光荧光粉的结构较易与玻璃材料发生反应，在烧结后发光特性衰减。换言之，一般玻璃与红光荧光粉的兼容性不足。为了克服兼容性不足的问题，本公开内容的一个实施方式提供的玻璃材料的组成为M2O-ZnO-M'2O3-Bi2O3-SiO2。上述M为Li、Na、K、或其组合，而M'为B、Al、或其组合。以玻璃材料的总重量(100wt％)为基准，M2O占0.5wt％至20wt％，ZnO占1wt％至20wt％，M'2O3占3wt％至60wt％，Bi2O3占25wt％至90wt％，以及SiO2占1wt％至30wt％。在另一实施方式中，M2O占5wt％至10wt％，ZnO占5wt％至20wt％，M'2O3占3wt％至24.5wt％，Bi2O3占60wt％，以及SiO2占7wt％至10wt％。以Bi2O3的重量(100重量份)作为基准，Bi2O3与M2O的重量比为100:0.8至100:80，Bi2O3与ZnO的重量比为100:1至100:80，Bi2O3与M'2O3的重量比为100:3至100:200，以及Bi2O3与SiO2的重量比为100:1至100:50。在另一实施例中，Bi2O3与M2O的重量比为100:0.8至100:16.7，Bi2O3与ZnO的重量比为100:8至100:34，Bi2O3与M'2O3的重量比为100:5至100:40.8，以及Bi2O3与SiO2的重量比为100:11至100:16.6。Bi2O3的添加可大幅降低软化点温度及提升玻璃材料的折射率等特性。若Bi2O3的比例过低，则玻璃的软化点温度会超出荧光粉可承受的范围，使得发光效率大幅降低。若Bi2O3的比例过高，则玻璃粘度过低无发形成玻璃质，使玻璃耐化学稳定性变差。M2O具有助熔的效果，添加量越高，则玻璃材料的熔点越低。若M2O的比例过低，则无法有效降低玻璃材料的熔点，因此过高的烧结温度使荧光复合材料的发光特性衰减。若M2O的比例过高，则玻璃的化学抗蚀性变差。当M2O为K2O时，因K原子的半径较大、有增强键结的效果，同时其膨胀因数比Na2O小，也可提高玻璃材料的弹性，对热稳定性也较有利。ZnO有助熔、降低膨胀系数、增加光泽的效果，另外也可加宽玻璃烧成温度范围。若ZnO的比例过低，则无助熔效果。若ZnO的比例过高，则易与SiO2形成结晶而影响玻璃的透明性及玻璃的结构强度。B2O3可有效降低玻璃材料的熔融温度，但若B2O3比例过高，则有化学稳定性降低的问题。Al2O3可增加玻璃材料的耐磨与熔点、粘度等特殊性质，但比例过高会增加玻璃材料的熔点。若M'2O3的比例过低，则玻璃强度不足。若M'2O3的比例过高，则玻璃的软化点会增加。一般而言，SiO2为形成玻璃网络的成分。若SiO2的比例过高，则玻璃材料的熔融温度及软化点上升，反应温度提高，在混合荧光粉后进行烧结易造成荧光粉劣化。若SiO2的比例过低，则无法形成玻璃质，玻璃耐化学性质变差。本公开内容的一个实施方式依上述比例称取M2O、ZnO、M'2O3、Bi2O3、和SiO2后加热至熔融，再将熔融后的混合物水淬形成玻璃块。接着将玻璃块初步粉碎后球磨，以得D50为约10-20μm的玻璃粉。取上述玻璃粉与荧光粉混合均匀后，填入模具以油压方式加压形成预成型体。以400～650℃烧结预成型体后即可得到荧光复合材料。可以理解的是，荧光复合材料中的玻璃粉与荧光粉彼此混合而非分层。在一个实施方式中，荧光粉的D50为约10-20μm。上述荧光材料可为红光荧光材料、绿光荧光材料、黄光荧光材料、或其组合。上述红光荧光材料可为硅酸盐如(Ba1-x-ySrxCay)2SiO4:Eu2+、氮化物如(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+或(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+、氮氧化物Alpha-SiAlON:Eu2+、或硫化物(Ca,Sr)S:Eu2+。上述绿光荧光材料可为铝酸盐如(Y,Lu,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce3+、氮氧化物如(Ba1-x-ySrxCay)Si2O2N2:Eu2+、Beta-SiAlON:Eu2+、或硫化物如Sr(Al,Ga)2S4:Eu2+。上述黄光荧光材料可为铝酸盐如Y3Al5O12:Ce3+。在一个实施方式中，荧光复合材料中的荧光材料与玻璃材料的重量比为1:999至90:10。若玻璃材料比例过低，则荧光复合材料强度不够。若玻璃材料比例过高，则荧光复合材料发光效率不足。上述荧光复合材料搭配激发光源后，即形成发光装置。举例来说，激发光源可为发光二极管、激光二极管、有机发光二极管、冷阴极灯管、或外部电极荧光灯管。在一个实施方式中，上述发光装置可用于照明、投影机、车灯、或显示器。举例来说，以蓝光LED作为激发光源，其发出的蓝光有部分穿过激发光源上的荧光复合材料。其它部分的蓝光将激发荧光复合材料中的荧光材料，使其放出红光、绿光、黄光、或其组合，视荧光材料的种类而定。在一些实施方式中，可进一步将荧光复合材料贴合于激发光源表面，使发光装置发出的光色等同于荧光材料发出的光色。在其它实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃材料，其组成为：M2O‑ZnO‑M'2O3‑Bi2O3‑SiO2，其中M为Li、Na、K、或其组合；以及M'为B、Al、或其组合，其中基于所述玻璃材料的总重量，M2O占0.5wt％至20wt％；ZnO占1wt％至20wt％；M'2O3占3wt％至60wt％；Bi2O3占25wt％至90wt％；以及SiO2占1wt％至30wt％。

【技术特征摘要】
2016.03.29 TW 1051098091.一种玻璃材料，其组成为：M2O-ZnO-M'2O3-Bi2O3-SiO2，其中M为Li、Na、K、或其组合；以及M'为B、Al、或其组合，其中基于所述玻璃材料的总重量，M2O占0.5wt％至20wt％；ZnO占1wt％至20wt％；M'2O3占3wt％至60wt％；Bi2O3占25wt％至90wt％；以及SiO2占1wt％至30wt％。2.如权利要求1所述的玻璃材料，其中M2O占5wt％至10wt％；ZnO占5wt％至20wt％；M'2O3占3wt％至24.5wt％；Bi2O3占60wt％；以及SiO2占7wt％至10wt％。3.如权利要求1所述的玻璃材料，其中Bi2O3与M2O的重量比为100:0.8至100:80；Bi2O3与ZnO的重量比为100:1至100:80；Bi2O3与M'2O3的重量比为100:3至100:200；以及Bi2O3与SiO2的重量比为100:1至100:50。4.如权利要求1所述的玻璃材...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱奕祯，林志升，蔡松佑，王书任，曾家泓，
申请(专利权)人：中国制釉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71