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    重庆时时彩全天120期: 一种LED芯片发光灯条基板材料及LED球泡灯.pdf

    关 键 词:
    一种 LED 芯片 发光 灯条基 板材 料及 球泡灯
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610550327.5

    申请日:

    2016.07.13

    公开号:

    CN106190124A

    公开日:

    2016.12.07

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):C09K 11/80申请日:20160713|||公开
    IPC分类号: C09K11/80; F21K9/232(2016.01)I; F21K9/238(2016.01)I; F21V23/00(2015.01)I; F21V19/00; F21Y115/10(2016.01)N; F21Y107/50(2016.01)N 主分类号: C09K11/80
    申请人: 张伯文
    发明人: 张伯文
    地址: 430000 湖北省武汉市东湖开发区关山大道以东创业街以北武汉光谷国际商务中心B幢10层1003号
    优先权:
    专利代理机构: 南京天华专利代理有限责任公司 32218 代理人: 徐冬涛;袁正英
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610550327.5

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.01.04|||2016.12.07

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及了一种LED芯片发光灯条基板材料及LED球泡灯,其特征在于LED球泡灯由发光条(1)、驱动电源(2)、玻璃球泡壳(3)、玻璃支架芯柱(4)和电连接器(5)组成;其中玻璃球泡壳(3)与支架芯柱(4)真空密封成腔体后充入高导热气体,支架芯柱(4)和固定其上的发光条(1)容纳在密封腔体中;发光条(1)与驱动电源(2)及电连接器(5)依次电连接;LED芯片的发光条(1)由YAG:Ce原料粉体与氮化物红色荧光粉体烧制成基板材料(6)的一个面上包含LED蓝光芯片(9)组成,蓝光芯片(9)表面涂覆荧光粉层(7)。本发明采用新颖环保的水基流延成型工艺实现高质量透明荧光多晶体基板材料的低成本制备?;竦昧烁吖庑?、高显色指数、高光学透过的荧光多晶体基板材料及色温一致性散热好、可靠性高、寿命长的球泡灯。

    权利要求书

    1.一种LED芯片发光灯条基板材料,其特征在于是由YAG:Ce原料粉体与氮化物红色荧
    光粉体按质量百分比为100:(1~5)混合后烧制的YAG荧光复相多晶体;其中YAG:Ce原料粉
    体满足化学计量比(Y1-xCex)3Al5O12,其中0.05%≤x≤1.0%;氮化物红色荧光粉体其发光峰
    值波长位于610~680nm的红光区域,其发光半峰宽为75~120nm,粒度为5~10μm,能被360
    ~470nm波段内的蓝光高效激发。
    2.按权利要求1所述的LED芯片发光灯条基板材料,其特征在于基板材料的尺寸为厚:
    宽:长比值为1:(1.5~3):(50~200),光学全透过率在600nm处为50%~70%。
    3.一种制备如权利要求1所述的LED芯片发光灯条基板材料的方法,其具体步骤为:
    ①配料及球磨:按(Y1-xCex)3Al5O12,0.05%≤x≤1.0%,化学计量比称量Y2O3、Al2O3和
    CeO2原料粉体、烧结助剂及氮化物荧光材料和烧结改性剂,加入去离子水作为溶剂,再加入
    分散剂,至球磨罐中,再加入球磨介质分散球磨;然后将粘结剂加入,再一并加入塑化剂及
    除泡剂于球磨罐中;以同样转速继续球磨;其中所有原料粉体:溶剂去离子水:分散剂:粘结
    剂:塑化剂:除泡剂的质量比为(50~60):(20~30):(0.5~1.5):(15~25):(1~2):(0.5~
    1.0);
    ②流延成型:将步骤①获得的浆料过筛,真空除泡;将浆料防止在流延机上进行流延;
    流延好的坯片进入干燥室干燥,最终得到厚度为0.4~1.2mm的流延坯片;
    ③温等及预切:将②所得到的坯片真空塑封后置于温等静压机中进行加压以提高致密
    度,温度60-80℃,压力为80~120Mpa,时间5~10min;在考虑收缩比的情况下进行预切裁
    剪,以免除后续成品多晶体的切割加工;
    ④排胶:将步骤③得到的坯片置于马弗炉中进行排胶,升温速度0.5~1℃/min,在500
    ~800℃保温4~10h;
    ⑤烧结和退火:将排胶后的素坯在1730℃~1850℃真空烧结4~30h,接着置于空气中
    于1300℃~1550℃退火10~25h,即得致密YAG荧光复相透明多晶体,稍加外力分开即得到
    LED芯片发光灯条基板材料。
    4.按权利要求3所述的方法,其特征在于所述的Y2O3、Al2O3和CeO2的质量纯度均为99.9
    ~99.99%;Y2O3和CeO2原料粒度均为0.5~2μm,Al2O3原料粒度为0.2~0.8μm;烧结助剂为分
    析纯的TEOS和分析纯的MgO,烧结助剂TEOS的添加量为Y2O3、Al2O3和CeO2原料粉体总质量的
    0.05~0.50%,烧结助剂MgO的添加量为Y2O3、Al2O3和CeO2原料粉体总质量的0.05~0.20%;
    烧结改性剂为分析纯CaO,烧结改性剂的添加量为Y2O3、Al2O3、CeO2和氮化物红色荧光粉体总
    质量的0.1~0.5%;所述的分散剂为聚丙烯酰胺;所述的粘结剂为质量浓度为10~15.0%
    的PVA水溶液;所述的塑化剂为聚乙二醇;所述的除泡剂为聚丙二醇;所述的步骤①中球磨
    机的转速为80~150r/min,加入球磨机球磨分散时间为20~24h;继续球磨时间为20-24h;
    步骤②中过筛过80~200目筛;真空除泡的真空度为0.05~0.1MPa,除泡时间为5~8min;流
    延机的刀口高度为0.5mm~1.5mm,流延速度10~200mm/min;所述的干燥分为50~70、90~
    95和50~70℃三段式干燥。
    5.一种以权利要求1所述的YAG荧光复相多晶体材料为基板的LED芯片发光条,其特征
    在于基板材料(6)的一个面上包含1~3串PN结同向串联的发射波长为430~470nm的LED蓝
    光芯片(9),芯片彼此间用电连接线(10)连接,并在蓝光芯片(9)表面涂覆荧光粉层(7)将部
    分蓝光转变为白光;基板材料没有LED蓝光芯片的一面不涂覆荧光粉层;发光条的两端装配
    有电连接线。
    6.一种以权利要求5所述的LED芯片发光灯条为发光条的LED球泡灯,其特征在于由以
    LED芯片的发光条(1)、驱动电源(2)、玻璃球泡壳(3)、玻璃支架芯柱(4)和电连接器(5)组
    成;其中玻璃球泡壳(3)与支架芯柱(4)真空密封成腔体后充入高导热气体,支架芯柱(4)和
    固定其上的发光条(1)容纳在密封腔体中;发光条(1)与驱动电源(2)及电连接器(5)依次电
    连接;在点亮时,电连接器(5)再与外部电源电连接以给LED发光条供电。
    7.按权利要求6所述的LED球泡灯,其特征在于:LED芯片发光条(1)的数量为1~10根,
    且每一根发光条(1)单面上LED蓝光芯片的数量需满足在所有发光条(1)串联或并联后,其
    总驱动电压等于外驱动电压,芯片彼此间用电连接线连接。
    8.按权利要求6所述的LED球泡灯,其特征在于:驱动电源(2)在发光灯条(1)双向交流
    工作时,分别至少1条LED发光条(1)正方向、反方向导通,在交流电正反交替时而分别导通
    发光;驱动电源(2)在发光灯条(1)单向直流工作时,直接用外部直流电源供电,或加入由电
    容、电阻构成的降压限流电路和滤波电路。
    9.按权利要求6所述的LED球泡灯,其特征在于:玻璃球泡壳(3)的形状为A或G型;所述
    的玻璃支架芯柱(4)为高透光无色玻璃柱,用于支撑发光灯条;电连接器(5)为E40或E27中
    的一种;玻璃球泡壳(3)与支架芯柱(4)真空密封成腔体后充入的高导热气体为氮气和氢气
    的混合气,其中氢气所占混合气体积比例为3.0~5.0%,室温下总压力为0.01~0.1MPa。
    10.按权利要求6所述的LED球泡灯,其特征在于:LED球泡灯的发光效率达130~180lm/
    W,显色指数在85~92。

    说明书

    一种LED芯片发光灯条基板材料及LED球泡灯

    技术领域

    本发明涉及了一种LED芯片发光灯条基板材料及制备方法和LED球泡灯,尤其是用
    以YAG荧光复相多晶体取代现用蓝宝石、氧化铝陶瓷等为发光灯条基板的技术方案,并详述
    了该多晶体灯条基板的制备方式,属于无机材料制备及其照明应用领域。

    背景技术

    白光LED作为一种固体照明技术已经逐步在日常照明、景观照明、汽车前灯、隧道
    照明等领域开始了其普遍应用,并展现出其极强的节能、环保、寿命长等优势。最近,在国家
    “禁用白炽灯”和节能减排双政策的推动下,LED灯丝灯作为一种能够360度全角度发光的立
    体光源改变了白光LED在民用照明领域的现状,其以白炽灯为原型配置,“传统的外型,升级
    的‘配方’”,人们看到它做成的LED灯具便能想明白它就是熟悉的照明灯具,一上市就被消
    费者所接受。随后以LED灯丝为光源的蜡烛灯、水晶灯、球泡灯开始大量出现。

    通常,主流LED灯丝工艺通常是将28颗0.02W的LED芯片串联封装在长38mm、直径
    1.5mm的基板长条(或30mm×0.8mm×0.4mm)上,再进行模顶封荧光胶来实现。LED灯丝采用
    10mA电流驱动,电压为84V,功率为0.84W,光通量为100lm,光效可以达到120lm/W以上,如果
    搭配红色芯片,显色指数可以达到95以上。另外,LED灯丝具备的小电流高电压的特性,有效
    地降低了LED的发热和驱动器的成本,具有突出的优势。

    然而,由于LED的发光来自PN结的发光,PN结出射的光子与PN结中电子注入所产生
    的能量差有约70%的电功率转变为热,如何将大量热量散发掉,避免因PN结温度升高导致
    发光效率恶化甚至“烧死”是所有功率型LED照明所面临的关键难题之一。针对LED灯丝灯,
    由于其芯片采用COB(Chip on Board)的封装形式,其基板面积过小,在芯片表面又封装有
    荧光胶,由此导致的散热不足和光衰是限制其长足发展的关键瓶颈。目前,LED灯丝灯采用
    罐冲惰性气体(如氮气、氮氩混合气等)或液体(乙二醇、油等)以热传导、对流或辐射的形式
    进行散热,但在现实应用中与设计效果差别较大。因此如何有效地减少发热或快速导热是
    LED灯丝灯降低光衰、延长寿命、提高可靠性的保证。而LED灯丝灯的芯片均是安装在基板材
    料上,再与金属导热系统如铜、铝等相连进行散热。作为传热和导热的第一阶段,导热基板
    材质的选择是一种行之有效的方案。目前,灯丝灯主要的灯条基板材料主要有蓝宝石(单
    晶)、透明氧化铝(多晶)及半透明白陶瓷(99氧化铝或96氧化铝等)及其他材料。其中单晶蓝
    宝石具有最高的抗弯强度、导热系数、折射率和光透过率,保证了其作为基板材料的强度、
    散热和光学性能,但其价格十分昂贵,难以实用。半透明白陶瓷其较低的光透光率和散热系
    数又往往难以达到实用性能指标,尽管其价格成本大大降低。多晶透明氧化铝作为一种性
    能和价格适中的基板材料其制备过程对设备要求较高,对高端市场和低端市场各有不足,
    地位尴尬。

    目前市场上2W以下的低端灯丝灯主要以玻璃基板为主,因为散热能承受,价格比
    较便宜,生产良率也比较高。高端产品则大多采用蓝宝石基板,陶瓷基板占据了中间的大部
    分市场份额。浙江锐迪生光电有限公司公布的系列专利(如PCT/CN2011/079234,WO2012/
    031533)中采用了透明基板如软玻璃、硬玻璃、石英玻璃、透明陶瓷或塑料等制成,提高了
    LED的发光效率。但是,以上采用的基板材料均只是起到基板固定芯片和相应的散热作用,
    相应的透明或半透明的属性为其提供了较高的光透过率和发光效率,在芯片表面仍需涂覆
    荧光粉层,在长时间工作下荧光粉混合硅胶或环氧树脂作为荧光体的老化及光衰,包括蓝
    光LED自身的光衰、荧光粉的温度猝灭和有机硅树脂老化等引起的光衰。中国科学院上海光
    学精密机械研究所公布的专利(201410161313.5)采用透明陶瓷(Ce:YAG(包括Ce离子浓度
    为零的情况)或Ce:Tb3Al5O12或Ce,Cr:YAG或Ce,Pr:YAG或“Ce:YAG+MgAl2O4”或“Ce,Pr:YAG+
    MgAl2O4”或“Ce,Cr:YAG+MgAl2O4”中的一种)为基板材料在起到基板作用的同时,还可以起
    到荧光材料的作用,可以有效解决LED灯丝灯的荧光粉光衰问题。然而,该技术方案中单纯
    YAG:Ce材料体系作为发射黄绿光的材料(MgAl2O4或未掺杂的YAG为透明陶瓷基体材料,并不
    发光),尽管其可以Tb取代、Cr及Pr共掺杂增加光谱中的红光成分,但其增加效果有限,其显
    色性能及色温调控能力较差,在具体使用过程中仍然满足不了性能要求。

    发明内容

    本发明的目的是针对现有的问题而提出了一种LED芯片发光灯条基板材料,本发
    明的另一目的是提供上述基板材料的制备方法,本发明还有目的是提供利用上述的LED芯
    片发光灯条基板材料的LED球泡灯。

    本发明的技术方案为:本发明提出一种新颖的LED球泡灯,其以YAG荧光复相多晶
    体取代现用蓝宝石、氧化铝陶瓷等为发光灯条基板,并详细涉及该多晶体灯条基板的制备
    方式,通过引入氮化物红粉增强红光发射,并添加烧结助剂、烧结改进剂来改善复相多晶体
    的烧结问题。再采用新颖环保的水基流延成型工艺实现高质量透明荧光多晶体基板材料的
    低成本制备。以此荧光多晶体为基板,蓝光芯片一面涂覆荧光粉层,另一面不涂覆荧光粉
    层,结合先进经济的散热气体组分设计,有效地解决了热问题,同时保证并提高了灯丝整体
    的发光品质。最终获得了高光效、高显色指数、高光学透过的荧光多晶体基板材料及色温一
    致性及散热好、可靠性高、寿命长的球泡灯。

    本发明的具体技术方案如下:一种LED芯片发光灯条基板材料,其特征在于是由
    YAG:Ce原料粉体与氮化物红色荧光粉体按质量百分比为100:(1~5)混合后烧制的YAG荧光
    复相多晶体;其中YAG:Ce原料粉体满足化学计量比(Y1-xCex)3Al5O12,其中0.05%≤x≤
    1.0%;氮化物红色荧光粉体其发光峰值波长位于610~680nm的红光区域,其发光半峰宽为
    75~120nm,粒度为5~10μm,能被360~470nm波段内的蓝光高效激发。

    优选上述的基板材料的尺寸为厚:宽:长比值为1:(1.5~3):(50~200),光学全透
    过率在600nm处为50%~70%。

    本发明还提供了制备上述的LED芯片发光灯条基板材料的方法,其具体步骤为:

    ①配料及球磨:按(Y1-xCex)3Al5O12,0.05%≤x≤1.0%,化学计量比称量Y2O3、Al2O3
    和CeO2原料粉体、烧结助剂及氮化物荧光材料和烧结改性剂,加入去离子水作为溶剂,再加
    入分散剂,至球磨罐中,再加入球磨介质(一般为球磨罐体积的1/3~1/2)分散球磨;然后将
    粘结剂加入,一并加入塑化剂及除泡剂于球磨罐中;以同样转速继续球磨;其中所有原料粉
    体:溶剂去离子水:分散剂:粘结剂:塑化剂:除泡剂的质量比为(50~60):(20~30):(0.5~
    1.5):(15~25):(1~2):(0.5~1.0);

    ②流延成型:将步骤①获得的浆料过筛,真空除泡;将浆料防止在流延机上进行流
    延;流延好的坯片进入干燥室干燥,最终得到厚度为0.4~1.2mm的流延坯片;

    ③温等及预切:将②所得到的坯片真空塑封后置于温等静压机中进行加压以提高
    致密度,温度60-80℃,压力为80~120Mpa,时间5~10min;在考虑收缩比的情况下进行预切
    裁剪,以免除后续成品多晶体的切割加工;

    ④排胶:将步骤③得到的坯片置于马弗炉中进行排胶,升温速度0.5~1℃/min,在
    500~800℃保温4~10h;

    ⑤烧结和退火:将排胶后的素坯在1730℃~1850℃真空烧结4~30h,接着置于空
    气中于1300℃~1550℃退火10~25h,即得致密YAG荧光复相透明多晶体,稍加外力分开即
    得到LED芯片发光灯条基板材料。

    优选上述的Y2O3、Al2O3和CeO2的质量纯度均为99.9~99.99%;Y2O3和CeO2原料粒度
    均为0.5~2μm,Al2O3原料粒度为0.2~0.8μm;烧结助剂为分析纯的TEOS和分析纯的MgO,烧
    结助剂TEOS的添加量为Y2O3、Al2O3和CeO2原料粉体总质量的0.05~0.50%,烧结助剂MgO的
    添加量为Y2O3、Al2O3和CeO2原料粉体总质量的0.05~0.20%;烧结改性剂为分析纯CaO,烧结
    改性剂的添加量为Y2O3、Al2O3、CeO2和氮化物红色荧光粉体总质量的0.1~0.5%;所述的分
    散剂为聚丙烯酰胺;所述的粘结剂为质量浓度为10~15.0%的PVA水溶液;所述的塑化剂为
    聚乙二醇(PEG-400);所述的除泡剂为聚丙二醇(P-1200);所述的步骤①中球磨机的转速为
    80~150r/min,加入球磨机球磨分散时间为20~24h;继续球磨时间为20-24h;步骤②中过
    筛过80~200目筛;真空除泡的真空度为0.05~0.1MPa,除泡时间为5~8min;流延机的刀口
    高度为0.5mm~1.5mm,流延速度10~200mm/min;所述的干燥分为50~70、90~95和50~70
    ℃三段式干燥。

    优选基板材料6的一个面上包含1~3串PN结同向串联的发射波长为430~470nm的
    LED蓝光芯片9,芯片彼此间用电连接线连接,并在蓝光芯片9表面涂覆荧光粉层7将部分蓝
    光转变为白光(荧光粉层由采用成熟方案由商业YAG:Ce荧光粉与硅胶或环氧树脂混合搅拌
    制成,一般硅胶或环氧树脂占荧光粉层重量的85%~95%,经搅拌除泡均匀后即可使用);
    基板材料没有LED蓝光芯片的一面不涂覆荧光粉层;发光条的两端装配有电连接线10。LED
    芯片的发光条可以4π出光的。

    本发明还提供了基于上述的LED芯片发光灯条为发光条的LED球泡灯,其特征在于
    由以LED芯片的发光条1、驱动电源2、玻璃球泡壳3、玻璃支架芯柱4和电连接器5组成;其中
    玻璃球泡壳3与支架芯柱4真空密封成腔体后充入高导热气体,支架芯柱4和固定其上的发
    光条1容纳在密封腔体中;发光条1与驱动电源2及电连接器5依次电连接;在点亮时,电连接
    器5再与外部电源电连接以给LED发光条供电。

    优选上述能够4π出光的LED芯片发光条1的数量为1~10根,且每一根发光条1单面
    上LED蓝光芯片的数量需满足在所有发光条1串联或并联后,其总驱动电压等于外驱动电
    压,芯片彼此间用电连接线连接。

    上述数量为1~10根能够4π出光的LED芯片发光条1可以相互串联或串并联,可以
    连接成双向交流或单向直流工作,其在空腔中相互间排布方式可以多样,均被密封在球泡
    壳内3内。

    上述驱动电源2在发光灯条(1)双向交流工作时,分别至少1条LED发光条1正方向、
    反方向导通,在交流电正反交替时而分别导通发光;驱动电源2在发光灯条1单向直流工作
    时,直接用外部直流电源供电,或加入由电容、电阻构成的降压限流电路和滤波电路。

    优选玻璃球泡壳3具有透光性,可以磨砂、加色,其形状为A或G型;所述的玻璃支架
    芯柱4为高透光无色玻璃柱,用于支撑发光灯条;电连接器5为E40或E27中的一种;玻璃球泡
    壳3与支架芯柱4真空密封成腔体后充入的高导热气体为氮气和氢气的混合气,其中氢气所
    占混合气体积比例为3.0~5.0%,室温(25℃)下总压力为0.01~0.1MPa。

    本发明所制备的LED球泡灯的发光效率达130~180lm/W,显色指数在85~92。具有
    色温可调(2500~7000K)一致性好、散热好、可靠性高、寿命长、成本低等优点。

    有益效果:

    (1)本发明采用以YAG荧光复相多晶体取代现用蓝宝石、氧化铝陶瓷等为发光灯条
    基板,其既承担了基板作用的同时,还可以起到荧光材料的作用,有效解决了光衰问题,增
    强了LED灯丝球泡灯的使用寿命和可靠性。

    (2)本发明在LED灯丝灯灯条基板一侧涂覆荧光粉层,一侧不涂覆荧光粉层,在减
    少了荧光粉层的用量的同时保留了荧光粉层对灯具光色调控的灵活性,以方便地满足不同
    功率、不同品质光色的需求。

    (3)本发明中YAG荧光复相多晶体采用水基流延成型工艺制备,环保节能,溶剂无
    污染,对操作人员无伤害。在规定的组分配方和工艺参数下,流延薄片厚度精确可控、微结
    构均匀,免于后续加工切割。

    (4)本发明中YAG荧光复相多晶体以YAG:Ce原料粉料和氮化物红粉搭配来调控出
    灯丝球泡灯出光的显色指数和色温,其光效高,显色性能及色温一致性好。

    (5)本发明中在YAG荧光复相多晶体的制备过程中添加的烧结助剂及适用于复相
    多晶体的烧结改性剂,有效地解决了两相复合多晶体界面相容性问题和高质量透明多晶体
    制备技术。

    (6)本发明在采用荧光复相多晶体为灯条的基础上,通过改善球泡灯腔体内对流
    气体的种类和比例,结合多晶体条基板一侧没有涂覆荧光粉的自身优势,获得了较好的对
    流及热传导的散热效果。

    (7)本发明制备的YAG荧光复相多晶体灯条原料便宜(所用主要原料稀土Y2O3的价
    格(99.99%,50-60元/Kg)甚至低于Al2O3(99.99%,100~120元/Kg))、工艺环保、成本低。

    (8)本发明制备得到的YAG荧光复相多晶体其光学全透过率在600nm处为50%~
    70%,光学透过率与发光强度高,以此为灯丝基板设计的LED球泡灯其发光效率可达130~
    180lm/W,显色指数在85~92,色温可调(2500~7000K)一致性好。

    附图说明

    图1为本专利申请实施例1中以YAG荧光复相多晶体为发光灯条的LED球泡灯结构
    示意图;其中,1-以YAG荧光复相多晶体为基板、可以4π出光的LED芯片发光条;2-驱动电源;
    3-玻璃球泡壳;4-玻璃支架芯柱;5-电连接器。

    图2为本专利申请实施例1中YAG荧光复相多晶体发光灯条剖面示意图;其中,6-荧
    光多晶体基板;7-荧光粉层;8-串联接线;9-蓝光芯片;10-电连接线。

    具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明进行详细的阐述。这些实施例将有助于本领域的技
    术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明的范围。此外应理解,在不脱离本发
    明构思的前提下,本领域的技术人员对本发明作各种改动或修改,这些都属于本发明的保
    护范围。

    实施例1

    (一)YAG荧光复相多晶体基板的制备:

    ①配料及球磨:按化学计量比称量Y2O3、Al2O3、CeO2原料粉体、烧结助剂及氮化物材
    料和烧结改性剂等所有粉体,加入去离子水作为溶剂,再加入聚丙烯酰胺为分散剂,至球磨
    罐中,再加入1/3体积的球磨介质;在150r/min的速度下分散球磨22h;将预先配置的
    15.0wt%PVA水溶液作为粘结剂加入,一并加入塑化剂聚乙二醇(PEG-400)及除泡剂聚丙二
    醇P-1200于球磨罐中;继续以同样转速球磨24h;其中,所有原料粉体(Y2O3、Al2O3和CeO2):溶
    剂去离子水:分散剂聚丙烯酰胺:粘结剂PVA水溶液:塑化剂PEG:除泡剂聚丙二醇的质量比
    为50:25:1.5:20:1:0.5。

    其中,所用YAG:Ce原料粉体,由满足化学计量比(Y1-xCex)3Al5O12的原料组成,其中x
    =1.0%;包括高纯Y2O3、Al2O3、CeO2(纯度均为99.9~99.99%)及烧结助剂正硅酸乙酯
    (TEOS)与MgO。其中,Y2O3、CeO2原料粒度为0.5μm、1.0μm,Al2O3原料粒度为0.2μm;烧结助剂
    TEOS与MgO均选用分析纯以上,其添加量分别为Y2O3、Al2O3、CeO2原料粉体总质量的
    0.05wt.%、0.10wt.%。

    其中,所用氮化物荧光材料为商用Sr2Si5N8:Eu2+红色荧光粉,其发光峰值波长位于
    640nm红光区域,其发光半峰宽为104nm,粒度为5μm,激发范围为360~470nm,中心激发波长
    455nm。

    其中,YAG:Ce原料粉体与氮化物荧光材料的质量百分比为100:5;添加用于改善复
    相多晶体性能的烧结改性剂分析纯CaO为所有粉料(Y2O3、Al2O3、CeO2和氮化物荧光材料)添
    加量的0.5wt.%。

    ②流延成型:将步骤①获得的浆料过筛80目筛,再在0.08MPa真空度下除泡6min。
    将浆料防止在流延机上进行流延,刀口高度为0.5mm,流延速度10mm/min;流延好的坯片进
    入干燥室干燥,干燥温度分为三段式,分别为50、90、70℃,最终得到厚度为0.4mm的流延坯
    片。

    ③温等及预切:将②所得到的坯片真空塑封后置于温等静压机中进行加压以提高
    致密度,温度60℃,压力为120Mpa,时间5min,并在预切机上预切。

    ④排胶:将步骤③得到的坯片置于马弗炉中进行排胶,升温速度0.5℃/min,在600
    ℃保温8h。

    ⑤烧结和退火:将排胶后素坯在1730℃真空烧结30h,接着置于空气中于1400℃退
    火20h,即得致密YAG荧光复相透明多晶体,稍加外力分开即可得到发光灯条(1)的基板材
    料。

    (二)步骤(一)得到的YAG荧光复相多晶体尺寸中厚:宽:长比值为1:2:50,光学全
    透过率测试在600nm处为70%,SEM表明其显微结构均匀。

    (三)发光灯条的制备及连接:能够4π出光的LED芯片发光条(1)的数量为2根,且每
    一根发光条(1)单面上包含2串PN结同向串联的LED蓝光芯片(发射波长455nm),所有发光条
    (1)串联,连接成双向交流,其在空腔中相互间排布方式见图1,均被密封在球泡壳内(3)内,
    其总驱动电压接近外驱动电压。

    在发光条(1)上有LED蓝光芯片的一面需要涂覆荧光粉层将部分蓝光转变为白光,
    光粉层由采用成熟方案由商业YAG:Ce荧光粉与LED封装专硅胶混合搅拌制成,硅胶、荧光粉
    质量占比为86.3%、13.7%,经搅拌除泡均匀后即可使用;而发光条(1)上YAG荧光复相多晶
    体基板没有LED蓝光芯片一面不涂覆荧光粉层,剖面示意图见图2。

    (四)驱动电源(2):发光灯条(1)双向交流工作,1条LED发光条(1)正方向、1条反方
    向导通,在交流电正反交替时而分别导通发光

    (五)玻璃球泡壳(3)具有透光性,为无色透明A型灯泡泡壳。玻璃支架芯柱(4)为高
    透光无色玻璃柱,用于支撑发光灯条。电连接器(5)为E40现用灯泡连接标准灯头五金件。

    (六)分别获得的发光条(1)、驱动电源(2)、玻璃球泡壳(3)、玻璃支架芯柱(4)和电
    连接器(5)彼此连接;其中玻璃球泡壳(3)与支架芯柱(4)真空密封成腔体后充入高导热氮
    气和氢气的混合气,室温下总压力为0.1MPa,氢气所占体积比例为3.5%。支架芯柱(4)和固
    定其上的发光条(1)容纳在密封腔体中;发光条(1)与驱动电源(2)及电连接器(5)依次电连
    接;在点亮时,电连接器(5)再与外部电源电连接以给LED发光条供电。

    最终制得的LED球泡灯示意图为图1,其发光效率可达180lm/W,显色指数在92,色
    温2500。

    实施例2

    (一)YAG荧光复相多晶体基板的制备:

    ①配料及球磨:按化学计量比称量Y2O3、Al2O3、CeO2原料粉体、烧结助剂及氮化物材
    料和烧结改性剂等所有粉体,加入去离子水作为溶剂,再加入聚丙烯酰胺为分散剂,至球磨
    罐中,再加入1/2体积的球磨介质;在80r/min的速度下分散球磨24h;将预先配置的
    10.0wt%PVA水溶液作为粘结剂加入,一并加入塑化剂聚乙二醇(PEG-400)及除泡剂聚丙二
    醇P-1200于球磨罐中;继续以同样转速球磨20h;其中,所有原料粉体:溶剂去离子水:分散
    剂聚丙烯酰胺:粘结剂PVA水溶液:塑化剂PEG:除泡剂聚丙二醇的质量比为60:20:0.5:15:
    1.5:1.0。

    其中,所用YAG:Ce原料粉体,由满足化学计量比(Y1-xCex)3Al5O12的原料组成,其中x
    =0.05%;包括高纯Y2O3、Al2O3、CeO2(纯度均为99.9~99.99%)及烧结助剂正硅酸乙酯
    (TEOS)与MgO。其中,Y2O3、CeO2原料粒度为2μm、0.5μm,Al2O3原料粒度为0.8μm;烧结助剂TEOS
    与MgO均选用分析纯以上,其添加量分别为Y2O3、Al2O3、CeO2原料粉体总质量的0.5wt.%、
    0.05wt.%。

    其中,所用氮化物荧光材料为商用Ca2Si5N8:Eu2+红色荧光粉,其发光峰值波长位于
    610nm红光区域,其发光半峰宽120nm,粒度为10μm,激发范围为360~470nm,中心激发波长
    460nm。

    其中,YAG:Ce原料粉体与氮化物荧光材料的质量百分比为100:3;添加用于改善复
    相多晶体性能的烧结改性剂分析纯CaO为所有粉料添加量的0.2wt.%。

    ②流延成型:将步骤①获得的浆料过筛200目筛,再在0.10MPa真空度下除泡8min。
    将浆料防止在流延机上进行流延,刀口高度为1.5mm,流延速度200mm/min;流延好的坯片进
    入干燥室干燥,干燥温度分为三段式,分别为70、95、60℃,最终得到厚度为1.2mm的流延坯
    片。

    ③温等及预切:将②所得到的坯片真空塑封后置于温等静压机中进行加压以提高
    致密度,温度80℃,压力为80Mpa,时间10min,并在预切机上预切。

    ④排胶:将步骤③得到的坯片置于马弗炉中进行排胶,升温速度1.0℃/min,在500
    ℃保温10h。

    ⑤烧结和退火:将排胶后素坯在1800℃真空烧结20h,接着置于空气中于1300℃退
    火25h,即得致密YAG荧光复相透明多晶体,稍加外力分开即可得到发光灯条(1)的基板材
    料。

    (二)步骤(一)得到的YAG荧光复相多晶体尺寸中厚:宽:长比值为1:1.5:100,光学
    全透过率测试在600nm处为50%,SEM表明其显微结构均匀。

    (三)发光灯条的制备及连接:能够4π出光的LED芯片发光条(1)的数量为1根,且发
    光条(1)单面上包含3串PN结同向串联的LED蓝光芯片(发射波长430nm),被密封在球泡壳内
    (3)内,其总驱动电压接近外驱动电压。

    在发光条(1)上有LED蓝光芯片的一面需要涂覆荧光粉层将部分蓝光转变为白光,
    光粉层由采用成熟方案由商业YAG:Ce荧光粉与LED封装专硅胶混合搅拌制成,硅胶、荧光粉
    质量占比为92.8%、7.2%,经搅拌除泡均匀后即可使用;而发光条(1)上YAG荧光复相多晶
    体基板没有LED蓝光芯片的一面不涂覆荧光粉层。

    (四)驱动电源(2):发光灯条(1)单向直流工作,直接用外部直流电源供电,

    (五)玻璃球泡壳(3)具有透光性,为磨砂半透明G型灯泡泡壳。玻璃支架芯柱(4)为
    高透光无色玻璃柱,用于支撑发光灯条。电连接器(5)为E27现用灯泡连接标准灯头五金件。

    (六)分别获得的发光条(1)、驱动电源(2)、玻璃球泡壳(3)、玻璃支架芯柱(4)和电
    连接器(5)彼此连接;其中玻璃球泡壳(3)与支架芯柱(4)真空密封成腔体后充入高导热氮
    气和氢气的混合气,室温下总压力为0.01MPa,氢气所占体积比例为3.0%。支架芯柱(4)和
    固定其上的发光条(1)容纳在密封腔体中;发光条(1)与驱动电源(2)及电连接器(5)依次电
    连接;在点亮时,电连接器(5)再与外部电源电连接以给LED发光条供电。

    最终制得的LED球泡灯发光效率130lm/W,显色指数在85,色温7000K。

    实施例3

    (一)YAG荧光复相多晶体基板的制备:

    ①配料及球磨:按化学计量比称量Y2O3、Al2O3、CeO2原料粉体、烧结助剂及氮化物材
    料和烧结改性剂等所有粉体,加入去离子水作为溶剂,再加入聚丙烯酰胺为分散剂,至球磨
    罐中,再加入2/5体积的球磨介质;在120r/min的速度下分散球磨20h;将预先配置的
    12.0wt%PVA水溶液作为粘结剂加入,一并加入塑化剂聚乙二醇(PEG-400)及除泡剂聚丙二
    醇P-1200于球磨罐中;继续以同样转速球磨22h;其中,所有原料粉体:溶剂去离子水:分散
    剂聚丙烯酰胺:粘结剂PVA水溶液:塑化剂PEG:除泡剂聚丙二醇的质量比为55:30:1.0:25:
    2:0.8。

    其中,所用YAG:Ce原料粉体,由满足化学计量比(Y1-xCex)3Al5O12的原料组成,其中x
    =0.5%;包括高纯Y2O3、Al2O3、CeO2(纯度均为99.9~99.99%)及烧结助剂正硅酸乙酯
    (TEOS)与MgO。其中,Y2O3、CeO2原料粒度为1.0μm、1.5μm,Al2O3原料粒度为0.5μm;烧结助剂
    TEOS与MgO均选用分析纯以上,其添加量分别为Y2O3、Al2O3、CeO2原料粉体总质量的
    0.2wt.%、0.2wt.%。

    其中,所用氮化物荧光材料为商用CaAlSiN3:Eu2+红色荧光粉,其发光峰值波长位
    于680nm红光区域,其发光半峰宽为75nm,粒度为8μm,激发范围为360~470nm,中心激发波
    长460nm。

    其中,YAG:Ce原料粉体与氮化物荧光材料的质量百分比为100:1;添加用于改善复
    相多晶体性能的烧结改性剂分析纯CaO为所有粉料添加量的0.1wt.%。

    ②流延成型:将步骤①获得的浆料过筛150目筛,再在0.05MPa真空度下除泡5min。
    将浆料防止在流延机上进行流延,刀口高度为1.0mm,流延速度100mm/min;流延好的坯片进
    入干燥室干燥,干燥温度分为三段式,分别为60、92、50℃,最终得到厚度为0.8mm的流延坯
    片。

    ③温等及预切:将②所得到的坯片真空塑封后置于温等静压机中进行加压以提高
    致密度,温度70℃,压力为100Mpa,时间8min,并在预切机上预切。

    ④排胶:将步骤③得到的坯片置于马弗炉中进行排胶,升温速度0.67℃/min,在
    800℃保温4h。

    ⑤烧结和退火:将排胶后素坯在1850℃真空烧结4h,接着置于空气中于1550℃退
    火10h,即得致密YAG荧光复相透明多晶体,稍加外力分开即可得到发光灯条(1)的基板材
    料。

    (二)步骤(一)得到的YAG荧光复相多晶体尺寸中厚:宽:长比值为1:3:200,光学全
    透过率测试在600nm处为62%,SEM表明其显微结构均匀。

    (三)发光灯条的制备及连接:能够4π出光的LED芯片发光条(1)的数量为10根,且
    每一根发光条(1)单面上包含1串PN结同向串联的LED蓝光芯片(发射波长470nm),其中各5
    条发光条(1)串联后,两者并联,其在空腔中相互间棱柱状排列,均被密封在球泡壳内(3)
    内,其总驱动电压接近外驱动电压。

    在发光条(1)上有LED蓝光芯片的一面需要涂覆荧光粉层将部分蓝光转变为白光,
    光粉层由采用成熟方案由商业YAG:Ce荧光粉与LED封装专环氧树脂混合搅拌制成,环氧树
    脂、荧光粉质量占比为88.2%、11.8%,经搅拌除泡均匀后即可使用;而发光条(1)上YAG荧
    光复相多晶体基板没有LED蓝光芯片的一面不涂覆荧光粉层。

    (四)驱动电源(2):发光灯条(1)单向直流工作,采用由电容、电阻构成的降压限流
    电路和滤波电路方案。

    (五)玻璃球泡壳(3)具有透光性,为复古金色R型灯泡泡壳。玻璃支架芯柱(4)为高
    透光无色玻璃柱,用于支撑发光灯条。电连接器(5)为GY现用灯泡连接标准灯头五金件。

    (六)分别获得的发光条(1)、驱动电源(2)、玻璃球泡壳(3)、玻璃支架芯柱(4)和电
    连接器(5)彼此连接;其中玻璃球泡壳(3)与支架芯柱(4)真空密封成腔体后充入高导热氮
    气和氢气的混合气,室温下总压力为0.05MPa,氢气所占体积比例为5.0%。支架芯柱(4)和
    固定其上的发光条(1)容纳在密封腔体中;发光条(1)与驱动电源(2)及电连接器(5)依次电
    连接;在点亮时,电连接器(5)再与外部电源电连接以给LED发光条供电。

    最终制得的LED球泡灯发光效率可达145lm/W,显色指数在87,色温4500。

    关于本文
    本文标题:一种LED芯片发光灯条基板材料及LED球泡灯.pdf
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