[发明专利]用于LED应用的无机结合剂中的磷光体

说明书

描述了一种用于制作LED/磷光体结构的方法，其中蓝发光二极管(LED)管芯的阵列安装在底座晶片上。磷光体粉末与诸如丙烯酸酯或硝化纤维的有机聚合物结合剂混合。液体或糊状物混合物随后被沉积在LED管芯或其它衬底上成为基本均匀的层。有机结合剂随后通过在空气中烧掉或者经历O₂等离子体工艺被移除，或者被溶解，留下烧结在一起的磷光体晶粒的多孔层。利用溶胶‑凝胶(例如TEOS或MTMS的溶胶‑凝胶)或者也称为水玻璃的液体玻璃(例如硅酸钠或硅酸钾)浸渍该多孔磷光体层，这浸透该多孔结构。该结构随后被加热以固化无机玻璃结合剂，留下鲁棒玻璃结合剂，除其它期望属性之外，该玻璃结合剂耐受变黄。

技术领域

本发明涉及一种供发光二极管(LED)使用以对LED发射进行波长转换的磷光体层，并且具体地涉及一种利用无机玻璃结合剂形成该磷光体层以得到改进性能的技术。

背景技术

在LED上方提供磷光体层是常见的。典型地，磷光体被提供在蓝光LED上方以形成白光。通过磷光体泄漏的蓝光与磷光体光组合产生白光。有许多方式在LED上方提供磷光体层，并且下面描述一种现有技术的技术。

已知预先形成一层与硅树脂(silicone)混合的磷光体粉末，并且随后将该层层压在安装在底座晶片上的发射蓝光的LED管芯上。该晶片随后被切割(singulate)。得到的管芯发射白光。这描述于转让给本受让人并且通过引用结合于此的，Grigoriy Basin等人的美国专利申请公布20110031516和20110266569。其它技术也将磷光体粉末混合在有机聚合物结合剂(例如硅树脂或环氧树脂)中并且随后将该液体/糊状物层直接沉积(例如印刷、成型等)在LED上方。随后固化结合剂以使其硬化。

然而，来自LED的热和高通量趋于使磷光体颗粒周围的有机结合剂氧化，致使结合剂变黄并且使光颜色偏移。另外，高质量硅树脂和环氧树脂较昂贵，这对于大的远程磷光体部件而言是重要的问题。

需要的是一种用于形成磷光体层的工艺，该磷光体层或者可以直接形成于LED上方或者可以形成于透明衬底上，并且其不使用硅树脂或其它有机聚合物作为结合剂。

尽管无机玻璃对于磷光体粉末将是比较稳定和可靠的结合剂，熔化玻璃在形成磷光体-玻璃层所需的高温下化学反应性太高，这是由于玻璃将与磷光体，特别是红光氮化物磷光体化学反应。

用于形成玻璃层的溶胶-凝胶也可以被认为是替代硅树脂的候选物，但是溶胶-凝胶对于磷光体反应性也太高，导致光衰减。另外，溶胶-凝胶的低粘度将导致磷光体沉淀以及磷光体密度不均匀。还将存在其它问题。

发明内容

形成一种具有无机玻璃结合剂的磷光体层，该磷光体层可以被用作用于LED的远程磷光体或者用作LED上方的涂层以对LED光进行波长转换。在一个实施例中，LED发射蓝光，并且磷光体将该光转换为白光。

最初，磷光体粉末与诸如不昂贵的丙烯酸酯或硝化纤维的有机聚合物结合剂混合。混合物可以形成为具有宽粘度范围的糊状物。这种混合物随后容易丝网印刷在诸如薄玻璃衬底的透明衬底上。可替换地，混合物可以被丝网印刷在安装在底座晶片上的LED管芯上方。可以使用其它沉积技术。该层可以制成具有诸如+/-2%的精确厚度。

有机结合剂随后诸如在180-300摄氏度在空气中被烧掉。可替换地，混合物可以经历O₂等离子体工艺。在任一情形中，聚合物被氧化并且蒸发。结合剂也可以被化学溶解。

得到的层是多孔的经烧结磷光体粉末层，其基本均匀地分布在透明衬底或LED上方。该多孔层比较脆弱并且受污染。

接着，利用溶胶-凝胶(例如TEOS或MTMS的溶胶-凝胶)或者也称为水玻璃的液体玻璃(例如硅酸钠或硅酸钾)浸渍该多孔层，这浸透(saturate)该多孔结构。