用于光学应用的玻璃组合物和玻璃料复合物制造技术

本发明专利技术涉及用于光学应用的玻璃组合物和玻璃料复合物，以及使用玻璃料复合物制备发光二极管封装体的方法，所述方法包括：烧结玻璃料复合物以形成含荧光粉层，所述含荧光粉层包含分散在玻璃基体中的荧光粉，以及定位所述含荧光粉层，使得来自发光二极管的光传输通过所述含荧光粉层，其中所述玻璃料复合物包括通过焙烧混合物形成的玻璃料，所述混合物包含：约20‑60mol％SiO2、约14‑50mol％ZnO，以及约3‑28mol％B2O3。玻璃的烧结温度相对较低，使得所述荧光粉的荧光在烧结过程中将不显著降解。所述所得的含荧光粉层可用于各种光学应用，包括用于将蓝光转换为各种色温的白光的那些光学应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主题涉及用于光学、玻璃颜色应用的含有荧光粉的玻璃组合物和相关方法。专利技术背景透明层和组合物通常用于光学应用中，其中光传输通过透明材料层以用于观察。在针对特定应用配制所述透明层时，通常考虑若干因素。这些因素包括例如，优化光通过透明层的透射百分比和增加透明层的功能性，以用于当光穿过透明层时改变所述光，例如使光上转换或偏振。透明层通常用于各种光学应用中，例如像电视和智能电话中的显示屏以及发光二极管(LED)。由于相比于其他光源低得多的功率消耗和较长的寿命，LED越来越多地用于需要照明的应用如汽车头灯和住宅照明中。转换到使用LED是由于在生产高亮度蓝色LED方面的进步，所述蓝色LED通常比发射其他颜色(例如，红色、橙色、黄色和绿色)的LED发射出更多的流明每瓦特。使用高输出蓝色LED作为通用目的照明的一个缺点是蓝色LED不合需要地发射冷蓝光。因此，蓝色LED的开发部分地专注于将蓝光转换为具有不同色温的白光，例如，冷白光(具有～10000K色温的带青色色相)至暖白光(具有～3000K色温的淡黄色色相)。一种将来自LED的蓝光转换为白光的方法是通过使蓝光传输通过能够发射黄光的荧光粉材料。当来自LED芯片的蓝光的一部分被荧光粉材料吸收并且所吸收的能量激发荧光粉并使得荧光粉发射黄光时，进行了从蓝光到白光的转换。荧光粉发射的黄光与传输通过荧光粉材料的蓝光的未吸收部分组合以产生具有不同色调的白光。用于由蓝色LED产生白光的荧光粉材料是铝石榴石结构，尤其是Ce3+掺杂的钇铝石榴石(YAG)晶体，其由化学式Y3Al5O12表示。这种和其他荧光粉正用于LED封装体中，所述LED封装体包括围绕LED芯片的有机硅氧烷聚合物包封材料。荧光粉以覆盖有机硅氧烷的圆盘形式被包括，或者分散到硅氧烷聚合物基体中并且成型为用于LED芯片的复合物圆盖或包封材料。然而，用作LED封装体的基体材料的有机硅氧烷倾向于由于暴露于由LED芯片产生的光和热而随时间降解。硅氧烷的所述降解导致不期望的硅氧烷的脱色并且减少LED封装体的输出，从而减少LED封装体的有效寿命。在Ce3+掺杂的YAG荧光粉的情况中，所述荧光粉分散在硅氧烷圆盖/包封材料中，蓝色LED芯片发射～460nm波长的光。这种光通过硅氧烷-荧光粉材料。荧光粉吸收这种蓝光的一部分并且由于荧光而发射在集中在550nm左右的宽带中的黄光。传输通过硅氧烷-荧光粉材料的蓝光(～460nm)与荧光粉发射的黄光(～550nm)混合，从而产生白光。一般来讲，这种白光具有不期望的冷色温。就这一点而言，LED封装体发射的白光具有不期望的冷色温(即，带青色)，而不是类似于传统白炽灯泡的期望的暖色温(即，淡黄色)。此外，用作聚合物基体的有机硅氧烷在LED的使用寿命期间降解，导致LED封装体的色度和/或输出的偏移，从而降低了LED封装体的有效寿命。因此，需要改进技术。为了产生暖白光，需要从荧光粉产生另外的红移。为此，正在使用不同的活化剂如Ce3+、Eu2+、Yb2+等进行各种荧光粉技术的研究，所述技术如混合不同的黄色和红色荧光粉以及基于除YAG之外的主体晶体的荧光粉，所述主体晶体如La-AG、Gd-AG、Lu-AG、氮化物和氮氧化物、氧化物、卤氧化物以及卤化物。虽然在某些方面是令人满意的，但是在其他应用中仍需要改进的发射白光的LED封装体和含荧光粉层。具体地说，期望确保荧光粉分散在其中的基体材料对降解如黄化或导致色度或输出偏移具有抗性。
技术实现思路
与先前方法相关的难点和缺点在本专利技术主题中解决如下。在一个方面，本专利技术主题提供一种制备发光二极管封装体的方法。所述方法包括烧结玻璃料复合物以形成含荧光粉层，所述层包含分散在玻璃基体中的荧光粉。定位含荧光粉层，使得来自发光二极管的光传输通过含荧光粉层。玻璃料复合物包含玻璃料，所述玻璃料通过焙烧包含约20-60mol％SiO2、约14-50mol％ZnO和约3-28mol％B2O3的混合物形成。在另一方面，本专利技术主题提供一种发光二极管封装体，其包括来自发光二极管的光传输通过的含荧光粉层。含荧光粉层包含烧结的玻璃料复合物，所述玻璃料复合物包括分散在玻璃基体中的荧光粉。玻璃料复合物包括玻璃料。在焙烧约20-60mol％SiO2、约14-50mol％ZnO、约3-28mol％B2O3、约1-21mol％K2O、约1-25mol％Na2O之前，玻璃料包含最多25mol％BaO+MgO+CaO+SrO、最多60mol％Bi2O3+TeO2+Ta2O5+Nb2O5+P2O5+V2O5、最多25mol％La2O3+Lu2O3+Pr2O3+Gd2O3+Tb2O3+Eu2O3、最多25mol％TiO2+ZrO2、最多25mol％Sb2O3+CeO2+SnO2、最多20mol％Li2O+Cs2O+Rb2O、最多40mol％Y2O3+Al2O3，以及最多25mol％的F+S+Se的阴离子。应当认识到的是，本文所述的主题能够具有其他以及不同的实施方案，并且其若干细节能够在各种方面做出修改，所有均不脱离要求保护的主题。因此，附图和描述应被视为是说明性的而不是限制性的。附图简述图1是根据本专利技术主题的发光二极管封装体的剖视图。图2是根据本专利技术主题的发光二极管封装体的剖视图。图3是根据本专利技术主题的发光二极管封装体的剖视图。实施方案的详述本专利技术主题提供玻璃组合物，其可被烧结并且可用于产生含荧光粉层，所述层包含分散于玻璃基体中的荧光粉。含荧光粉层可出于任何目的用于任何应用，包括用于各种光学应用，并且所述用途不受本专利技术主题的特别限制。例如，含荧光粉层可用于包括光学装置、上转换装置和应用、背光应用、光学连通应用的应用中，用作玻璃釉质、用作功能涂层，结合到建筑物的窗户、智能窗口、电子装置(电视、计算机、智能手机)上的显示屏中，或结合到用于将从蓝色LED芯片发射的蓝光转换为具有各种色温的白光的LED封装体中。含荧光粉层也可与一个或多个其他含荧光粉层一起使用以形成多层含荧光粉结构。另外，着色的涂层和组合物通常用于如其中反射光的颜色特性非常重要的应用中。本专利技术的玻璃组合物可与荧光粉一起使用以获得期望的颜色特性。在若干实施方案中，玻璃组合物可充当荧光粉材料分散于其中的连续的基体材料。所述玻璃组合物在本文将称为“非结晶”玻璃组合物/玻璃料。在使用非结晶组合物的实施方案中，在烧结玻璃料之前，荧光粉可与玻璃料混合。在其他实施方案中，玻璃组合物充当源材料，荧光粉晶体作为玻璃-陶瓷材料从所述源材料中析出。所述玻璃组合物在本文将称为“结晶”玻璃组合物/玻璃料。在使用结晶组合物的实施方案中，荧光粉的析出可在玻璃料的烧结或其他热处理过程中发生。可使用玻璃组合物例如形成含荧光粉层，所述层置于蓝色LED芯片上以用于将来自LED芯片的蓝光转换为白光。在若干实施方案中，含荧光粉层作为远离LED芯片的玻璃覆盖圆盘被包括在内。在其他实施方案中，含荧光粉层作为紧密接触LED芯片的包封材料被包括在内。根据本专利技术主题，玻璃组合物与各种类型的荧光粉或不同荧光粉的混合物相容和/或使其析出。在LED应用中，包括荧光粉的玻璃组合物可用于由蓝色LED封装体提供更宽色温的白光。此外，玻璃组合物可用于形成含荧光粉层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备发光二极管封装体的方法，其包括：烧结玻璃料复合物以形成含荧光粉层，所述含荧光粉层包含分散在玻璃基体中的荧光粉，以及定位所述含荧光粉层，使得来自发光二极管的光传输通过所述含荧光粉层，其中所述玻璃料复合物包括通过焙烧混合物形成的玻璃料，所述混合物包含：约20‑60mol％SiO2、约14‑50mol％ZnO，以及约3‑28mol％B2O3。

【技术特征摘要】
2015.02.02 US 62/110,6521.一种制备发光二极管封装体的方法，其包括：烧结玻璃料复合物以形成含荧光粉层，所述含荧光粉层包含分散在玻璃基体中的荧光粉，以及定位所述含荧光粉层，使得来自发光二极管的光传输通过所述含荧光粉层，其中所述玻璃料复合物包括通过焙烧混合物形成的玻璃料，所述混合物包含：约20-60mol％SiO2、约14-50mol％ZnO，以及约3-28mol％B2O3。2.一种制备发光二极管封装体的方法，其包括：烧结玻璃料复合物以形成含荧光粉层，所述含荧光粉层包含分散在玻璃基体中的荧光粉，以及定位所述含荧光粉层，使得来自发光二极管的光传输通过所述含荧光粉层，其中所述玻璃料复合物包括通过焙烧混合物形成的玻璃料，所述混合物包含：约20-60mol％SiO2、约14-50mol％ZnO，以及约3-28mol％B2O3。3.如权利要求1所述的方法，其中所述混合物还包含：约1-21mol％K2O、约1-25mol％Na2O、最多25mol％BaO+MgO+CaO+SrO、最多60mol％Bi2O3+TeO2+Ta2O5+Nb2O5+P2O5+V2O5、最多25mol％La2O3+Lu2O3+Pr2O3+Gd2O3+Tb2O3+Eu2O3、最多25mol％TiO2+ZrO2、最多5mol％Sb2O3+CeO2+SnO2、最多20mol％Li2O+Cs2O+Rb2O、最多40mol％Y2O3+Al2O3，以及最多25mol％F+S+Se。4.如权利要求2所述的方法，其中所述混合物包含：约33-50mol％SiO2、约15-20mol％ZnO、约16-21mol％B2O3、约2-5mol％K2O、约3-7mol％Na2O、最多约8mol％Li2O、最多约20mol％BaO、最多约1mol％Sb2O3，以及最多约19mol％Al2O3。5.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃料复合物包含一种或多种荧光粉。6.如权利要求4所述的方法，其中所述玻璃料复合物含有用于在烧结过程中析出荧光粉晶体的有意添加的籽晶材料。7.如权利要求4所述的方法，还包括预烧结所述玻璃料复合物。8.如权利要求7所述的方法，其中所述籽晶材料具有0.3微米至3.0微米的平均粒度。9.如权利要求7所述的方法，其中多于一种类型的荧光粉晶体析出并且一种类型包括铝石榴石结构。10.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃料复合物包含0.1-3.0重量％的分散的金属氧化物纳米粉末。11.如权利要求11所述的方法，其中所述金属氧化物纳米粉末具有约0.01-5.0微米的平均尺寸。12.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃料具有1-30微米的粒度。13.如权利要求1所述的方法，其中在小于1050℃下进行烧结。14.一种发光二极管封装体，其包括来自发光二极管的光传输通过的含荧光粉层，所述含荧光粉层包含烧结的玻璃料复合物，所述烧结的玻璃料复合物包含分散在玻璃基体中的荧光粉，所述玻璃料复合物包括玻璃料，在焙烧之前，所述玻璃料包含：约20-60mol％SiO2、约14-50mol％ZnO、约3-28mol％B2O3、约1-21mol％K2O、约...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·J·马洛尼，斯里尼瓦桑·斯里德哈兰，杰基·D·戴维斯，格雷戈里·R·普林斯巴赫，乔治·E·萨科斯克，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US