本實(shí)用新型涉及LED白光照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體及具有該雙層結(jié)構(gòu)熒光體的遠(yuǎn)程LED器件。

背景技術(shù)：

作為第四代固態(tài)照明光源的白光LED具有高效節(jié)能，綠色環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已滲透至通用照明的各個(gè)領(lǐng)域。由于其具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，世界各國(guó)紛紛將之納入國(guó)家戰(zhàn)略性計(jì)劃。

當(dāng)下，主流白光LED的封裝方法主要是采用點(diǎn)膠工藝將混合YAG：Ce黃色熒光粉的硅膠直接涂覆在藍(lán)光GaN芯片上，然后經(jīng)加熱固化成型。眾所周知，LED光源在發(fā)光的同時(shí)也產(chǎn)生大量熱量，特別是，對(duì)于大功率LED而言，隨著LED輸出功率的增加，正向電流If增大，芯片產(chǎn)生的高溫甚至可達(dá)100-150℃。傳統(tǒng)封裝材料主要使用硅膠等有機(jī)聚合物，其熱導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定較差。在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，這些弊端會(huì)逐漸顯現(xiàn)——材料老化變黃，導(dǎo)致白光LED的光衰和色漂移。如何解決這一難題是發(fā)展長(zhǎng)壽命、高功率白光LED技術(shù)的關(guān)鍵。近年來(lái)，人們提出采用無(wú)機(jī)發(fā)光材料，如Y3Al5O12：Ce3+透明陶瓷、玻璃陶瓷、熒光粉微晶玻璃(PiG)來(lái)取代有機(jī)封裝材料。由于玻璃/陶瓷無(wú)機(jī)基體具有優(yōu)良的熱學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，將有望大幅延長(zhǎng)現(xiàn)行白光LED的使用壽命。其中，利用低溫共燒法將熒光粉和低熔點(diǎn)玻璃在小于1000度熔融條件下均勻混合制得的微晶玻璃被認(rèn)為是一類(lèi)最有希望的無(wú)機(jī)封裝材料。

為解決上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院福建物構(gòu)所申請(qǐng)的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利CN201310123356.X提供了一種“用于白光LED的Ce：YAG微晶玻璃及其制備方法”，該專(zhuān)利中PiG熒光轉(zhuǎn)換體具有十分優(yōu)異的發(fā)光性能，其耦合藍(lán)光芯片構(gòu)建的白光LED器件的光效可達(dá)到124流明/瓦。然而，該熒光材料的發(fā)射光譜中缺少紅光成分，相應(yīng)器件的色溫較高(6674K)、顯色指數(shù)較低(70)，無(wú)法滿(mǎn)足室內(nèi)照明應(yīng)用中的需求。如何設(shè)計(jì)研發(fā)出一種新型暖白光LED用無(wú)機(jī)光轉(zhuǎn)換微晶玻璃是各國(guó)研究人員面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體、制備方法及具有該雙層結(jié)構(gòu)熒光體的遠(yuǎn)程LED器件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體，其特征在于：包括鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，該鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃表面覆蓋有一層含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠層。

進(jìn)一步的，含有CASN：Eu紅色熒光粉為CASN：Eu紅色熒光粉的含量為硅膠的10-50wt％。

進(jìn)一步的，含有CASN：Eu紅色熒光粉為CaAlSiN₃：Eu²⁺紅色熒光粉。

一種具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體和發(fā)光芯片，其特征在于：還包括上述的遠(yuǎn)程熒光體，所述發(fā)光芯片為藍(lán)光芯片，所述藍(lán)光芯片設(shè)置于鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃下方，含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠層覆蓋于鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃的上表面。

優(yōu)化的，發(fā)光芯片為460納米藍(lán)光芯片。

由上述對(duì)本實(shí)用新型的描述可知，本實(shí)用新型提供的雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體、制備方法及具有該雙層結(jié)構(gòu)熒光體的遠(yuǎn)程LED器件；

雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體在基體玻璃和硅膠中分別均勻鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉和CASN：Eu紅色熒光粉的雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體，其中，硅膠層表面平整光滑，并且與微晶玻璃層結(jié)合緊密；

雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，無(wú)毒無(wú)污染，具有良好的熱學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，可應(yīng)用于構(gòu)建遠(yuǎn)程LED器件；

具有雙層結(jié)構(gòu)熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，通電后器件發(fā)射明亮的暖白光，這種遠(yuǎn)程封裝結(jié)構(gòu)能提取由于背向發(fā)射而損失的光子，從而有效提高整體光輸出和發(fā)光效率，相比于近程涂覆工藝，遠(yuǎn)程封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使LED芯片和熒光粉兩個(gè)熱源有效分離，避免了熱疊加，改善了LED芯片和熒光粉的散熱環(huán)境，從而降低LED燈具各部件(主要是LED芯片和熒光粉)的工作溫度，使光效得到大大提高；此外通過(guò)調(diào)節(jié)紅色熒光粉在硅膠中的濃度，可以實(shí)現(xiàn)不同色溫需求。

附圖說(shuō)明

圖1為雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程熒光體樣品的斷面結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖。

圖2為雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程熒光體的制備方法的工藝流程圖。

圖3為具體實(shí)施例1至5具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為具體實(shí)施例1具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件的電致發(fā)光圖譜圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

參照?qǐng)D1所示，一種雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體，包括鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃1，該鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃1表面覆蓋有一層含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠層2；

鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃玻璃基體的組分及含量(摩爾百分比)如下：SiO₂ 24-27mol％、TeO₂ 22-26mol％、ZnO 15-18mol％、Ae₂O 6-9mol％、GeO₂12-15mol％、B₂O₃ 9-12mol％、BaO 2.1-0.9mol％、TiO₂ 2.7-3.1mol％，其中Ae選自Li，Na或K。

微晶玻璃中的YAG：Ce熒光粉為Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺黃色熒光粉，Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺黃色熒光粉的含量(質(zhì)量比)為基體玻璃的5-8wt％；

CASN：Eu紅色熒光粉為CaAlSiN₃：Eu²⁺紅色熒光粉，CaAlSiN₃：Eu²⁺紅色熒光粉的含量為硅膠的10-50wt％。

參照?qǐng)D1、2所示，一種雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃；

步驟2，制備含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN：Eu紅色熒光粉和硅膠按一定比例混合并攪拌均勻，而后在真空環(huán)境下去除氣泡；

步驟3，將步驟2制得的混有紅色熒光粉的熒光粉硅膠涂覆在步驟1制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中，在100-200℃溫度條件下固化1-4小時(shí)成型，得到所需的雙層結(jié)構(gòu)熒光體。

參照?qǐng)D3所示，一種具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體，發(fā)光芯片和遠(yuǎn)程熒光體，所述發(fā)光芯片為藍(lán)光芯片，所述藍(lán)光芯片設(shè)置于鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃下方，有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠層覆蓋于鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃的上表面。

具體實(shí)施例一：

參照?qǐng)D1至圖4所示，具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體100，發(fā)光芯片200和遠(yuǎn)程熒光體300，所述發(fā)光芯片100為納米藍(lán)光芯片，在460納米藍(lán)光激發(fā)下，雙層結(jié)構(gòu)熒光體300發(fā)射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍(lán)光組合產(chǎn)生明亮的暖白光，發(fā)光效果圖與電致發(fā)光譜分別如圖4，色度坐標(biāo)為(0.3490，0.3845)，色溫為4959K，顯色指數(shù)為69.8，光效為109.4流明/瓦。

其中遠(yuǎn)程熒光體300使用下述方法制備：

步驟1，制備鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，

1.1將分析純SiO₂、TeO₂、ZnO、Na₂CO₃、GeO₂、H₃BO₃、BaO、TiO₂粉體原料，按照26SiO₂-24TeO₂-17ZnO-6Na₂CO₃-12GeO₂-10H₃BO₃-2BaO-3TiO₂(摩爾百分比)配比準(zhǔn)確稱(chēng)量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩堝中，放入電阻爐中加熱到1250℃后保溫2小時(shí)使之熔融,將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅(qū)玻璃，

1.2將獲得的前驅(qū)玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt％的YAG：Ce熒光粉，再進(jìn)一步研磨2小時(shí)后置于坩堝中，隨后放入電阻爐中加熱到700℃后保溫1小時(shí)使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，

1.3，將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280℃退火以消除內(nèi)應(yīng)力，并對(duì)其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；

步驟2，制備含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN：Eu紅色熒光粉和硅膠按10：90(質(zhì)量比)比例混合并攪拌均勻，而后在真空環(huán)境下去除氣泡；

步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150℃條件下2小時(shí)固化成型，得到所需的雙層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程的熒光體。

雙層結(jié)構(gòu)熒光體的斷面結(jié)構(gòu)掃面電鏡結(jié)果表明，硅膠層表面平整光滑，并且與微晶玻璃層結(jié)合緊密。

具體實(shí)施例二：

參照?qǐng)D2、圖3所示，具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體100，發(fā)光芯片200和遠(yuǎn)程熒光體300，所述發(fā)光芯片100為納米藍(lán)光芯片，在460納米藍(lán)光激發(fā)下，雙層結(jié)構(gòu)熒光體300發(fā)射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍(lán)光組合產(chǎn)生明亮的暖白光，色度坐標(biāo)為(0.3635，0.3888)，色溫為4519K，顯色指數(shù)為71.9，光效為105.0流明/瓦。

上述遠(yuǎn)程熒光體300使用下述方法制備：

步驟1，制備鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，

1.1將分析純SiO₂、TeO₂、ZnO、Na₂CO₃、GeO₂、H₃BO₃、BaO、TiO₂粉體原料，按照24SiO₂-24TeO₂-17ZnO-7Na₂CO₃-12GeO₂-10H₃BO₃-3BaO-3TiO₂(摩爾百分比)配比準(zhǔn)確稱(chēng)量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩堝中，放入電阻爐中加熱到1300℃后保溫2小時(shí)使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅(qū)玻璃，

1.2，將獲得的前驅(qū)玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt％的YAG：Ce熒光粉，再進(jìn)一步研磨2小時(shí)后置于坩堝中，隨后放入電阻爐中加熱到690℃后保溫1小時(shí)使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，

1.3將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280℃退火以消除內(nèi)應(yīng)力，并對(duì)其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；

步驟2,制備含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN：Eu紅色熒光粉和硅膠按20：80(質(zhì)量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環(huán)境下去除氣泡；

步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150℃條件下2小時(shí)固化成型，得到所需的雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體。

具體實(shí)施例3：

參照?qǐng)D2、圖3所示，具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體100，發(fā)光芯片200和遠(yuǎn)程熒光體300，所述發(fā)光芯片100為納米藍(lán)光芯片，在460納米藍(lán)光激發(fā)下，雙層結(jié)構(gòu)熒光體300發(fā)射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍(lán)光組合產(chǎn)生明亮的暖白光，色度坐標(biāo)為(0.3883，0.3977)，色溫為3947K，顯色指數(shù)為74.8，光效為97.2流明/瓦。

上述遠(yuǎn)程熒光體300使用下述方法制備：

步驟1，制備鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，

1.1將分析純SiO₂、TeO₂、ZnO、Na₂CO₃、GeO₂、H₃BO₃、BaO、TiO₂粉體原料，按照26SiO₂-24TeO₂-15ZnO-6Na₂CO₃-13GeO₂-10H₃BO₃-2BaO-4TiO₂(摩爾百分比)配比準(zhǔn)確稱(chēng)量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩堝中，放入電阻爐中加熱到1250℃后保溫2小時(shí)使之熔融，而后，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅(qū)玻璃，

1.2將獲得的前驅(qū)玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt％的YAG：Ce熒光粉，再進(jìn)一步研磨2小時(shí)后置于坩堝中，隨后放入電阻爐中加熱到650℃后保溫1小時(shí)使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，

1.3將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280℃退火以消除內(nèi)應(yīng)力，并對(duì)其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；

步驟2，制備含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN：Eu紅色熒光粉和硅膠按30：70(質(zhì)量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環(huán)境下去除氣泡；

步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150℃條件下2小時(shí)固化成型，得到所需的雙層結(jié)構(gòu)熒光體。

具體實(shí)施例4：

參照?qǐng)D2、圖3所示，具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體100，發(fā)光芯片200和遠(yuǎn)程熒光體300，所述發(fā)光芯片100為納米藍(lán)光芯片，在460納米藍(lán)光激發(fā)下，雙層結(jié)構(gòu)熒光體300發(fā)射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍(lán)光組合產(chǎn)生明亮的暖白光，色度坐標(biāo)為(0.4183，0.4049)，色溫為3346K，顯色指數(shù)為77.3，光效為93.9流明/瓦。

上述遠(yuǎn)程熒光體300使用下述方法制備：

步驟1，制備鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，

1.1將分析純SiO₂、TeO₂、ZnO、Na₂CO₃、GeO₂、H₃BO₃、BaO、TiO₂粉體原料，按照26SiO₂-22TeO₂-17ZnO-6Na₂CO₃-12GeO₂-11H₃BO₃-3BaO-3TiO₂(摩爾百分比)配比準(zhǔn)確稱(chēng)量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩堝中，放入電阻爐中加熱到1300℃后保溫2小時(shí)使之熔融，而后，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅(qū)玻璃，

1.2將獲得的前驅(qū)玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt％的YAG：Ce熒光粉，再進(jìn)一步研磨2小時(shí)后置于坩堝中，隨后放入電阻爐中加熱到700℃后保溫1小時(shí)使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃，

1.3將獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280℃退火以消除內(nèi)應(yīng)力，并對(duì)其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；

步驟2，制備含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN：Eu紅色熒光粉和硅膠按40：60(質(zhì)量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環(huán)境下去除氣泡；

步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150℃條件下2小時(shí)固化成型，得到所需的雙層結(jié)構(gòu)熒光體。

具體實(shí)施例5，

參照?qǐng)D2、圖3所示，具有雙層結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程熒光體的遠(yuǎn)程LED器件，包括殼體100，發(fā)光芯片200和遠(yuǎn)程熒光體300，所述發(fā)光芯片100為納米藍(lán)光芯片，在460納米藍(lán)光激發(fā)下，雙層結(jié)構(gòu)熒光體300發(fā)射黃光與紅光，黃光、紅光與芯片藍(lán)光組合產(chǎn)生明亮的暖白光，色度坐標(biāo)為(0.4572，0.4139)，色溫為2763K，顯色指數(shù)為80.2，光效為78.7流明/瓦。

上述遠(yuǎn)程熒光體300使用下述方法制備：

步驟1，制備鑲嵌YAG：Ce黃色熒光粉的微晶玻璃，

1.1將分析純SiO₂、TeO₂、ZnO、Na₂CO₃、GeO₂、H₃BO₃、BaO、TiO₂粉體原料，按照25SiO₂-24TeO₂-16ZnO-6Na₂CO₃-12GeO₂-10H₃BO₃-3BaO-4TiO₂(摩爾百分比)配比準(zhǔn)確稱(chēng)量后置于瑪瑙研缽中，混合并研磨均勻后置于坩堝中，放入電阻爐中加熱到1250℃后保溫2小時(shí)使之熔融，而后，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀前驅(qū)玻璃；

1.2將獲得的前驅(qū)玻璃破碎，在瑪瑙研缽中研磨均勻后，加入5wt％的YAG：Ce熒光粉，再進(jìn)一步研磨2小時(shí)后置于坩堝中，隨后放入電阻爐中加熱到680℃后保溫1小時(shí)使之熔融，將玻璃熔體取出并快速倒入模具中成形得到塊狀微晶玻璃；

1.3獲得的微晶玻璃放入電阻爐中280℃退火以消除內(nèi)應(yīng)力，并對(duì)其切割打磨，得到所需尺寸的微晶玻璃；

步驟2，制備含有CASN：Eu紅色熒光粉的硅膠，將CASN：Eu紅色熒光粉和硅膠按50：50(質(zhì)量比)混合并攪拌均勻，而后在真空環(huán)境下去除氣泡；

步驟3，將混有紅色熒光粉的硅膠采用勻膠工藝涂覆在制備的微晶玻璃表面上，隨后將其移入干燥箱中150℃條件下2小時(shí)固化成型，得到所需的雙層結(jié)構(gòu)熒光體。

上述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本實(shí)用新型保護(hù)范圍的行為。