一種超薄發(fā)光玻璃的制備方法及相關(guān)發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光材料領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種超薄發(fā)光玻璃的制備方法及相關(guān)發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在LED (Light Emitting D1de,發(fā)光二極管)和 LD (Laser D1de,激光二極管)激發(fā)熒光粉發(fā)光的發(fā)光裝置中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層往往是制成薄層的形態(tài)(50-300 μ m)。激發(fā)光在這個(gè)薄層中穿行的路徑要足夠長(zhǎng)，以使激發(fā)光能夠被熒光粉體充分的吸收，以發(fā)出盡可能高強(qiáng)度的光；同時(shí)激發(fā)光在這個(gè)薄層中穿行的距離也要足夠短，以使激發(fā)光能夠部分穿透，這些穿透的激發(fā)光可以和熒光粉體被激發(fā)而產(chǎn)生的受激光混合成所需的混合光。由于入射的激發(fā)光與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層厚度的微妙關(guān)系，如何制備熒光粉顆粒分布均勻、熒光粉顆粒含量易改變、厚度可調(diào)控的高性能波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換薄層，是生產(chǎn)、研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
[0003]當(dāng)前技術(shù)中，這種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換薄層主要由硅膠/樹(shù)脂和熒光粉制成，硅膠/樹(shù)脂與熒光粉末混合均勻后，在平面基板上刮涂以得到相應(yīng)厚度的薄層，經(jīng)過(guò)烘干、固化工藝后，得到硅膠/樹(shù)脂一熒光粉結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換薄層，將其裁切至所需的尺寸，可應(yīng)用于透射式激發(fā)的LED設(shè)備和LD設(shè)備。
[0004]但是硅膠/樹(shù)脂的耐熱性、導(dǎo)熱性均很差，應(yīng)用于大功率裝置時(shí)會(huì)遇到耐熱和散熱的瓶頸，不易做成高品質(zhì)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置；此外，硅膠/樹(shù)脂容易因老化而造成性能的減弱，特別是光效的衰退，若長(zhǎng)時(shí)間工作在50-80°C的環(huán)境溫度條件下，使用壽命會(huì)急劇下降；硅膠/樹(shù)脂體系應(yīng)用于大功率波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置時(shí)，由于其有機(jī)物的特性，若瞬間溫度過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的光斑痕跡，導(dǎo)致裝置的性能急劇下降。因此，硅膠/樹(shù)脂-熒光粉體系的散熱問(wèn)題，依舊是制約其應(yīng)用的最大瓶頸。
[0005]為了改善波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換薄層的性能，近年來(lái)的技術(shù)開(kāi)始使用玻璃/陶瓷替代樹(shù)脂/硅膠作為熒光粉顆粒的粘接載體，以制備耐熱、散熱性能更好，穩(wěn)定性更高，使用壽命更長(zhǎng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層(其中，以玻璃粉作為熒光粉顆粒粘接載體得到的超薄波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層稱為超薄發(fā)光玻璃)。由于玻璃/陶瓷的耐熱性和散熱性均優(yōu)于硅膠/樹(shù)脂，抗老化性能更好，因此被視為硅膠/樹(shù)脂-熒光粉體系的理想替代方案。
[0006]當(dāng)前玻璃/陶瓷一熒光粉體系薄層的制備工藝較為復(fù)雜，往往通過(guò)熔鑄法、常壓燒結(jié)法、熱壓燒結(jié)法等方式制備，其后再經(jīng)過(guò)繁瑣的減薄、磨平、拋光等工序，這種二次成型甚至多次成型的工藝不利于品質(zhì)控制，更是不利于大批量的生產(chǎn)。特別的，在制備超薄波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換膜層時(shí)(厚度< 200μπι)，工藝難度很大，且容易發(fā)生膜片翹曲、開(kāi)裂的問(wèn)題，成品率較低?？偟膩?lái)說(shuō)，工藝簡(jiǎn)單，能夠批量生產(chǎn)，成本低廉且品質(zhì)高的超薄波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層(如超薄發(fā)光玻璃)的制備方法，是當(dāng)前生產(chǎn)中急需的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種有效的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換薄層的制備方法，可簡(jiǎn)單、高效的制備高品質(zhì)玻璃一熒光粉體系波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，尤其是可制備致密、連續(xù)、平整的超薄發(fā)光玻璃。這類超薄發(fā)光玻璃有極強(qiáng)的耐熱抗老化性能，可應(yīng)用于大功率LED和LD光源。
[0008]因此，本發(fā)明提供一種超薄發(fā)光玻璃的制備方法，包括如下步驟:步驟A，在陶瓷基板的表面刷涂一層漿料，經(jīng)干燥后得到承載/脫膜層，所述漿料包含無(wú)機(jī)粉末和第一液相有機(jī)載體；步驟B，在所述承載/脫膜層上刷涂發(fā)光玻璃生漿料，并經(jīng)干燥后得到玻璃生漿料層，所述發(fā)光玻璃生漿料包含第一熒光粉、玻璃粉和第二液相有機(jī)載體；步驟C，將含所述玻璃生漿料層的陶瓷基板燒結(jié)，得到玻璃層；步驟D，將所述玻璃層從所述承載/脫膜層上脫離，得到超薄發(fā)光玻璃。
[0009]本發(fā)明中，所述超薄發(fā)光玻璃是厚度為50-300 μ m的發(fā)光玻璃。
[0010]本發(fā)明步驟A中得到的承載/脫膜層內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻無(wú)缺陷、表面平整。本發(fā)明所述無(wú)機(jī)粉末例如為高溫下(如1000°c及以下)不分解的無(wú)機(jī)粉末。所述液相有機(jī)載體例如是在高溫下能分解除去(例如在360-420°C下被完全分解排除)且其中含有聚合物以使得干燥后在其表面形成一層薄膜的有機(jī)載體。本發(fā)明中，所述陶瓷基板的材質(zhì)例如選自氧化招、氧化錯(cuò)和氮化招。
[0011]本發(fā)明步驟B中的發(fā)光玻璃生漿料中一般情況下僅包含熒光粉、玻璃粉和液相有機(jī)載體；但也可以根據(jù)需要向其中加入光散射粒子，例如以少量S12和/或T12為光散射粒子。
[0012]步驟A和步驟B中所述漿料的干燥優(yōu)選在100?150°C下進(jìn)行，例如為在120°C下干燥I小時(shí)。溫度過(guò)低時(shí)，所需的干燥時(shí)間長(zhǎng)，漿料可能在干燥過(guò)程中受重力影響而導(dǎo)致顆粒的沉降；溫度過(guò)高時(shí)，液相揮發(fā)劇烈，會(huì)導(dǎo)致漿料層的缺陷產(chǎn)生。步驟A和步驟B中例如均為固相粉末與液相有機(jī)載體以球磨混合的形式制成相應(yīng)的漿料。
[0013]步驟C中，燒結(jié)所使用的燒結(jié)爐例如為常壓燒結(jié)爐或真空燒結(jié)爐，燒結(jié)的溫度例如為400?1000°C，具體的，當(dāng)目的產(chǎn)品為紅色超薄發(fā)光玻璃時(shí)，其燒結(jié)溫度例如為450-6500C ;而當(dāng)目的產(chǎn)品為黃色或綠色超薄發(fā)光玻璃時(shí)，其燒結(jié)溫度例如為800-950°C ;燒結(jié)時(shí)間可以是0.2?20h，例如為Ih0
[0014]步驟D中，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，所述玻璃層與所述陶瓷基板間脫離的方式可以是自然脫落；或者例如是玻璃層和承載/脫膜層仍對(duì)基板有少許附著力，此時(shí)使用外力使其脫離。在經(jīng)過(guò)步驟C中的燒結(jié)后，承載/脫膜層中的有機(jī)載體是完全揮發(fā)掉的，并無(wú)殘留物。承載/脫模層中的無(wú)機(jī)粉末顆粒會(huì)仍然保持疏松粉末狀，且只有表層很薄的一層粉末顆粒與玻璃層間有輕微粘接，這層粘接到玻璃層的粉末顆粒與其他的承載/脫膜層顆粒之間的結(jié)合力很小，因此玻璃層可以輕易脫膜。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述承載/脫膜層的厚度為50-300 μ m。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用50-300 μ m厚的承載/脫膜層能使得基板與玻璃層間更好地脫離，同時(shí)也有利于對(duì)玻璃層的打磨，進(jìn)而得到優(yōu)質(zhì)的超薄發(fā)光玻璃產(chǎn)品。
[0016]本發(fā)明中，所述無(wú)機(jī)粉末為選自氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼和氮化鋁中的一種或多種。上述無(wú)機(jī)粉末原料呈白色或近似白色，在玻璃生漿料層燒結(jié)后可以從所述玻璃層上輕易去除。
[0017]本發(fā)明中，所述第一液相有機(jī)載體和第二液相有機(jī)載體各自獨(dú)立地選自苯基石圭油、甲基硅油、乙醇、乙二醇、二甲苯、乙基纖維素、萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇、PVA、PVB, PAA、PEG中的一種或者多種。在一種具體的實(shí)施方式中，所述第一液相有機(jī)載體和第二液相有機(jī)載體均含有如選自乙基纖維素、PVA、PVB、PAA和PEG的高分子聚合物。在另一種優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中，所述第一液相有機(jī)載體和第二液相有機(jī)載體相同，例如均為乙基纖維素、丁基卡必醇乙酸酯和丁基卡必醇的混合溶液。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，在步驟B中還包括步驟B’，所述步驟B’包括:在所述玻璃生漿料層上刷涂第二發(fā)光玻璃生漿料，并經(jīng)干燥后得到復(fù)合玻璃生漿料層，所述第二發(fā)光玻璃生漿料包含第二熒光粉，且所述第二熒光粉與所述第一熒光粉不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，所述第二熒光粉與第一熒光粉不同可以是熒光粉的種類不同(例如不同顏色的熒光粉，或者是同種顏色但具體的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的熒光粉)，也可以是僅熒光粉的含量不同。在該【具體實(shí)施方式】中，第一和第二兩層玻璃生漿料層只經(jīng)一次燒結(jié)即得到所述復(fù)合玻璃層。在這種方式中，因紅色玻璃生漿料層的燒結(jié)溫度與黃色和綠色不同，因此，該方案適用于不同的紅色玻璃生漿料層間復(fù)合、不同的黃色玻璃生漿料層間復(fù)合、不同的綠色玻璃生漿料層間復(fù)合、以及黃色玻璃生漿料層與綠色玻璃生漿料層的復(fù)合。另外，步驟B’的第二發(fā)光玻璃生漿料中包含的玻璃粉和液相有機(jī)載體可任選地與步驟B中的玻璃粉和液相有機(jī)載體相同或不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，使用本發(fā)明中的方案，包括在實(shí)施后續(xù)步驟C和步驟D后，將得到雙層復(fù)合超薄發(fā)光玻璃。同樣的，本發(fā)明也包括使用該方法制備三層或三層以上的復(fù)合超薄發(fā)光玻璃。
[0019]在本發(fā)明的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述步驟C依序包括步驟C’和步驟C’ ’，所述步驟C’包括:將含所述玻璃生漿料層的陶瓷基板預(yù)燒結(jié)，得到預(yù)燒結(jié)玻璃層；所述步驟C’’包括:在所述步驟C’中得到的預(yù)燒結(jié)玻璃層上刷涂第二發(fā)光玻璃生漿料，并經(jīng)干燥后進(jìn)行二次燒結(jié)，得到玻璃層；所述第二發(fā)