用于光致发光波长转换式固态发光装置及布置的材料的制作方法

本发明涉及用于光致发光波长转换式固态发光装置及布置的材料。更具体来说但非排他性地，本发明涉及用于制造远程光致发光波长转换组件及光致发光波长转换式固态发光装置的光致发光材料及其制造方法。

背景技术：

白色发光二极管(LED)在此项技术中是已知的且是相对近期的创新。直到开发出在电磁光谱的蓝色/紫外区域中发光的LED，开发基于LED的白色光源才变得实际。如已知，产生白色光的LED(“白色LED”)包含是一种光致发光材料的磷光体，所述磷光体吸收由所述LED发射的辐射的一部分并重新发射不同色彩(波长)的辐射。举例来说，LED发射蓝色光且磷光体重新发射黄色光。或者，磷光体可发射绿色光与红色光、绿色光与黄色光或黄色光与红色光的组合。由LED发射的蓝色光的未被磷光体吸收的部分与所发射的黄色光混合以提供人眼看来为白色的光。预计，白色LED由于其通常为几十万小时的长操作寿命及其高效率而可能取代白炽光源。高亮度白色LED已广泛用于一般照明、街道照明、汽车应用、航空应用、LCD显示器中的背光照明、膝上型计算机、平板计算机及蜂窝电话中。

用于LED装置中的磷光体材料经极仔细地配置以具有处于极特定装载量百分比的不同磷光体组合物的选定混合物。这是因为来自LED装置的光发射的确切色彩及质量高度取决于所述装置中所使用的磷光体组合物的类型、数量及比例。甚至这些参数的轻微变化也可致使来自所述装置的光发射的外观发生显著且视觉上可感知的改变。

当磷光体制造商试图给客户提供一致磷光体产品时，可能会出现困难，其中磷光体产品是处于经精确计算的混合百分比的呈粒子形式的不同磷光体材料的混合物。问题在于：磷光体产品的储存过程及/或将所述磷光体产品运输到最终客户(例如，将磷光体产品并入至LED装置中的照明制造商)的过程可致使磷光体粒子分离及沉淀以在所述产品内形成混合物不一致性。

为避免这些问题，磷光体制造商给客户提供个别磷光体，客户则可掺和所述个别磷光体以达成所要色温的所发射光。然而，许多客户发现难以借助此方法达成一致结果，这是因为最终客户可能不拥有用以达成其中磷光体材料一致分布的混合物的正确装备或专业知识。

因此，需要一种用以提供避免这些及其它问题的磷光体产品的经改善方法。

技术实现要素：

本发明的实施例涉及一种光致发光材料膏，其包括光透射不可固化硅酮流体与一种或多种无机光致发光材料(通常为磷光体材料)的粒子的混合物。在本申请案中，“可固化”是指硅酮流体能够交联的能力。使硅酮流体可固化需要使其能够至少50％、优选地70％或更高百分比地发生交联。相反地，“不可固化”在此说明书中用于指示硅酮流体不能够交联，但将了解，其可能够在某种程度上交联，但此将为极低且小于百分之几，通常小于1％。此与“部分固化的”材料形成对比，部分固化的材料是指能够完全固化但仅被处理成不足完全固化的状态的可固化材料。

然后可将所述光致发光材料膏(“磷光体膏”)与可固化光透射硅酮材料(通常为双部分可固化硅酮材料)混合以形成光致发光材料化合物。所述光致发光材料化合物可用于制造用于固态(通常为LED)发光装置及布置的远程光致发光波长转换组件。或者，可将光致发光材料化合物直接沉积于LED芯片上以制造光致发光波长转换式固态发光装置。

在一个实施例中，磷光体膏由构成双部分可固化硅酮材料的一部分的不可固化硅酮流体构成。此种不可固化硅酮流体在不存在双部分材料的另一相应部分的情况下本身是不可固化的。

首先将光致发光材料与不可固化硅酮流体混合且然后将磷光体膏添加到可固化硅酮材料存在若干个益处，这些益处包含：1)减少磷光体粒子的凝集；2)当使用具有不同密度的多种磷光体材料时减少不同磷光体材料的分离或沉淀；及3)增加产品的储藏寿命，这是因为硅酮流体是不可固化的。

根据本发明的实施例，一种光致发光材料膏包括两种或两种以上无机光致发光材料的粒子与光透射不可固化硅酮流体的混合物，其中所述两种或两种以上无机光致发光材料中的每一者具有不同密度。在一个实施例中，不可固化硅酮流体本身是不可固化的且当与例如交联剂及/或催化剂等的另一材料混合时也不可固化。此种不可固化硅酮流体可称为“不可固化”，且此些流体的实例包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)CH₃[Si(CH₃)₂O]_nSi(CH₃)₃及聚苯基甲基硅氧烷。此些硅酮流体因为其不含有可借以发生交联的端基(活性位点)而是不可固化的。

在另一实施例中，不可固化硅酮流体本身是不可固化的，但当与例如交联剂及/或催化剂等的另一材料混合时是可固化的。在添加另一材料的情况下可固化的硅酮流体的实例包含含有端基(例如氢负离子(-H)、乙烯基(-CH＝CH₂)、羟基(-OH)及羰基(ROH))的PDMS。适合材料的实例包含聚苯基甲基硅氧烷及聚甲基氢硅氧烷。在一些实施例中，不可固化硅酮流体可构成双部分可固化硅酮材料的一部分。双部分可固化硅酮通常包括两个部分共有的基础聚合物，其中交联剂及催化剂提供于双部分组合物的相应部分中。

对不可固化硅酮流体的选择可取决于其中将并入有膏的可固化硅酮材料。举例来说，在可固化硅酮材料包括双部分基于二甲基的可固化硅酮(例如基于二甲基的乙烯基化及三甲基化二氧化硅)的情况下，不可固化硅酮流体可包括不可固化聚二甲基硅氧烷。

在一些实施例中，光致发光材料包括具有介于约5μm与约35μm之间的平均粒子大小(D50)的磷光体材料。在一些应用中，光致发光材料具有介于约15μm与约20μm之间的平均粒子大小。

将添加到不可固化硅酮流体以形成膏状一致性的光致发光材料膏的材料的装载重量选择为足够高以减少或基本上消除不同密度材料的沉淀及/或分离。在一些实施例中，此些材料可包括一种或多种光致发光材料本身、具有光漫射材料及/或包含额外材料(例如，抗沉淀添加剂，例如二氧化硅、折射率添加剂、导热添加剂)的光致发光材料。在一些实施例中，添加到膏中的不可固化硅酮流体的材料的固体装载重量处于约60％到约95％的范围内，其中固体装载量取决于不可固化硅酮流体的粘度。将了解，不可固化硅酮流体应与光致发光材料膏的既定用途兼容，所述光致发光材料膏可决定不可固化硅酮流体的组成及/或粘度，且然后可影响光致发光材料的装载重量。举例来说，在光致发光材料膏将与可固化硅酮材料(通常为双部分可固化硅酮材料)预先混合且所得光致发光材料化合物经射出模制以形成远程光致发光波长转换组件的情况下，膏中的材料的装载重量处于约80％到约90％的范围内。在一个此种实施例中，膏中的材料的装载重量是约80％，包括75.4％的光致发光材料及4.6％的漫射体材料。在光致发光材料膏将用于三流射出模制过程(磷光体膏存在一个流且双部分可固化硅酮材料的部分A及B存在相应流)中的情况下，可通过添加额外不可固化硅酮流体而稀释光致发光材料膏，使得膏中的材料的装载重量在射出模制期间为约40％到约50％。对于此些应用，将抗沉淀添加剂包含在光致发光材料膏中以避免膏中的材料在射出模制期间沉淀或沉降的任何问题可为有益的。在一些实施例中，在光致发光材料膏将与可固化硅酮材料(通常为双部分可固化硅酮材料)预先混合且所得光致发光材料化合物作为LED封装(例如，板上芯片COB装置)的一部分被直接施配到LED芯片上的情况下，光致发光材料膏中的材料的装载重量是约88％。通常，对于LED封装，膏不包含漫射体材料。在一些实施例中，在意欲使用光致发光材料膏作为玻璃上芯片(COG)发光装置中的囊封的一部分的情况下，膏中的材料的装载重量是约86％，包括81％的光致发光材料及4.7％的漫射体。

在一些实施例中，不可固化硅酮流体的粘度可介于约500厘沲(cSt)与约100,000厘沲之间。在一些优选实施例中，不可固化硅酮流体具有约5,000cSt的粘度。粘度可取决于意欲与其一起使用的可固化硅酮材料的粘度。

为增加使用磷光体膏所制造的固态发光装置及/或远程光致发光波长转换组件的CRI(显色指数)，光致发光材料优选地包括第一无机光致发光材料与第二无机光致发光材料的粒子的混合物。通常，第一光致发光材料具有第一密度且第二光致发光材料具有第二不同密度。本发明的特定优点是减少了第一光致发光材料及第二光致发光材料的沉淀及/或分离。所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料可包括具有基本上相等的平均粒子大小的粒子。或者，光致发光材料膏可包括具有第一粒子大小的第一光致发光材料的粒子与具有第二不同粒子大小的第二光致发光材料的粒子的混合物。

无机光致发光材料可包括基于硅酸盐的磷光体、基于铝酸盐的磷光体、基于氮化物的磷光体、基于硫酸盐的磷光体、YAG磷光体或其混合物。在优选实施例中，第一光致发光材料包括发绿光的基于铝酸盐的磷光体，且第二光致发光材料包括发红光的基于氮化物的磷光体。

为减少产生选定色彩的所发射光所需要的光致发光材料的量，光致发光材料膏可进一步包括光漫射材料的粒子。包含光漫射粒子可进一步改善所发射光的色彩均匀性。优选地，光漫射材料的粒子包括具有介于约40nm与约500nm之间的平均粒子大小的纳米级粒子。此种大小的粒子将取决于光波长而不同地散射光。光漫射材料的粒子大小可经选择以散射激发光而非光致发光产生的光。在激发光包括蓝色光的情况下，光漫射材料的粒子优选地具有约60nm的平均粒子大小。光漫射材料可包括氧化锌(ZnO)粒子、二氧化钛(TiO₂)粒子、硫酸钡(BaSO₄)粒子、氧化镁(MgO)粒子、二氧化硅(SiO₂)粒子、氧化铝(Al₂O₃)粒子、二氧化锆(ZrO₂)粒子或其混合物。

在光致发光材料膏将被直接沉积于LED芯片上且辅助热耗散的情况下，光致发光材料膏可进一步包括导热材料的粒子。

在一些实施例中，可将一定量的抗沉淀添加剂(例如二氧化硅)添加到光致发光材料膏。抗沉淀添加剂是一种被放置于混合物内以维持磷光体在不可固化硅酮流体内的均匀分布及一致性、特定来说在光致发光材料膏的储存期间防止或抑制沉淀的试剂。在一些实施例中，抗沉淀添加剂包括悬浮剂、流变剂及/或增稠剂且可包括二氧化硅。此抗沉淀添加剂可尤其适用于在施配于芯片上时防止最终光致发光材料组合物中发生沉淀，例如用以增大粘度的二氧化硅纳米粒子以及关于使磷光体强劲接合到双部分硅酮材料的有机材料。

也可将折射率添加剂放置于混合物内以提供光致发光材料膏的最优光散射性质。在一些情况下，提供折射率添加剂是为了促进光致发光材料膏的折射率匹配及/或增大膏的折射率。此可例如通过以下方式来实现：选择具有所要折射率的添加剂(例如，二氧化钛)；针对所述添加剂选择所要粒子大小(例如，关于给定波长或波长范围而选择)；及然后选择所述添加剂在膏内的所要百分比的装载量。举例来说，在一些实施例中，可例如通过使用纳米二氧化锆粒子而包含折射率添加剂以使折射率n与硅酮(磷光体n＝2.0，硅酮n＝1.4/1.5)匹配。

除提供光致发光材料膏之外，本发明的一些实施例也应用于制造光漫射组件(其可不含有光致发光材料)。根据本发明的实施例，光漫射材料膏包括：光透射不可固化硅酮流体与光漫射材料的粒子的混合物。然后可将光漫射材料膏(“漫射膏”)与可固化光透射硅酮材料(通常为双部分可固化硅酮材料)混合且使用所得光漫射材料化合物来制造光漫射光学组件或远程光致发光波长转换组件的光漫射部分。不可固化硅酮流体可包括线性聚二甲基硅氧烷(PDMS)、苯甲基硅酮烷或聚甲基硅酮烷。在其它实施例中，不可固化硅酮流体可构成双部分可固化硅酮材料的一部分。

优选地，光漫射材料包括具有介于约40nm与约100nm之间的平均粒子大小的纳米级粒子。此种大小的粒子将取决于光的波长而不同地散射光。在光漫射组件将用于基于蓝色光的LED系统中的情况下，光漫射材料的粒子优选地具有约60nm的平均粒子大小。光漫射材料可包括氧化锌(ZnO)粒子、二氧化钛(TiO₂)粒子、硫酸钡(BaSO₄)粒子、氧化镁(MgO)粒子、二氧化硅(SiO₂)粒子、氧化铝(Al₂O₃)粒子、二氧化锆(ZrO₂)粒子或其混合物。

膏中的光漫射材料的装载重量可取决于光漫射组件的既定制造方法而处于10％到60％的范围内。举例来说，在将使用2-D印刷过程(例如，丝网印刷)来沉积光漫射材料的情况下，膏中的光漫射材料的粒子的装载重量处于约50％到约60％的范围内。在将使用射出模制来制造光漫射组件的情况下，膏中的光漫射材料的装载重量处于约10％到约20％的范围内。

可固化硅酮材料的粘度取决于光致发光波长转换组件及/或光漫射组件的既定制造方法。举例来说，在将使用射出模制来制造所述组件的情况下，可固化硅酮材料可具有介于约100,000cSt与约1,500,000cSt之间的粘度。

发明者已发现，本发明的光致发光材料膏可以高比例与可固化硅酮材料混合且所得光致发光材料化合物仍为可固化的。因此，在一些实施例中，方法可包括将光致发光膏以在光致发光材料化合物中按重量计高达约70％的量与可固化硅酮材料混合。在一个实施例中，光致发光材料膏的重量比率是：光致发光材料膏对比可固化硅酮材料为约5比2。可固化硅酮材料可包括基于二甲基的双部分可固化硅酮。

根据本发明的另一方面，一种制造远程光致发光波长转换组件的方法包括：通过将选定量的光致发光材料膏与选定量的可固化硅酮材料混合而形成光致发光材料化合物，其中所述光致发光膏包括：第一无机光致发光材料，其具有第一密度；第二无机光致发光材料，其具有第二密度；及光透射不可固化硅酮流体，所述第一无机光致发光材料及所述第二无机光致发光材料基本上均质地分布于所述光透射不可固化硅酮流体内，且所述光致发光膏中的所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料的装载重量处于约60％到约95％的范围内；通过选自由以下各项组成的群组的一种方法而形成所述光致发光组件：用所述光致发光材料化合物来模制所述光致发光组件；将所述光致发光材料化合物沉积于光透射衬底上且将所述光致发光材料化合物沉积于光反射衬底上；及使所述光致发光材料化合物至少部分地固化。

根据本发明的另一方面，一种制造固态发光装置的方法包括：通过将选定量的光致发光材料膏与选定量的可固化硅酮材料混合而形成光致发光材料化合物，其中所述光致发光膏包括：第一无机光致发光材料，其具有第一密度；第二无机光致发光材料，其具有第二密度；及光透射不可固化硅酮流体，所述第一无机光致发光材料及所述第二无机光致发光材料基本上均质地分布于所述光透射硅酮流体内，且所述光致发光膏中的所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料的装载重量处于约60％到约95％的范围内；将所述光致发光材料化合物施配到固态光源上；及使所述光致发光材料化合物至少部分地固化。

本发明的方法具有特定应用，其中所述固态发光装置包括：经封装LED芯片、光透射衬底上的LED芯片、玻璃上LED芯片(COG)或板上LED芯片(COB)。

根据本发明的其它方面，提供一种使用本发明的光致发光材料膏及方法所制造的远程光致发光波长转换组件及光致发光波长转换式固态发光装置。

附图说明

为更好地理解本发明，现在将参考附图仅通过举例方式来描述根据本发明的光致发光材料膏以及制造光致发光波长转换及光致发光波长转换式固态发光装置的方法，在附图中，相似元件符号用以表示相似部件，且其中：

图1是根据本发明的实施例的用以制造光致发光材料膏的实例性方法的流程图；

图2是根据本发明的实施例的用以制造远程光致发光波长转换组件的实例性方法的流程图；

图3是根据本发明的实施例的用以制造光致发光波长转换式固态发光装置的实例性方法的流程图；

图4展示根据本发明的实施例的COB(板上芯片)发光装置的示意性平面图及截面图；

图5A及5B是根据本发明的实施例的图4的COB发光装置的制造方法的示意图；

图6展示根据本发明的实施例的COG(玻璃上芯片)发光装置的示意性平面图及截面图；

图7A及7B是根据本发明的实施例的图6的COG发光装置的制造方法的示意图；且

图8A到8C展示根据本发明的实施例的远程光致发光波长转换组件的示意图，所述各图分别展示光透射远程光致发光波长转换组件、光反射远程光致发光波长转换组件及经模制远程光致发光波长转换组件。

具体实施方式

本发明的实施例涉及一种包括光透射不可固化硅酮流体与无机光致发光材料的粒子(通常为磷光体材料)的混合物的光致发光材料膏。然后可将所述光致发光材料膏(“磷光体膏”)与可固化光透射硅酮材料(通常为双部分可固化硅酮材料)混合以形成光致发光材料化合物。在一个实施例中，磷光体膏可形成为双部分可固化硅酮材料的一部分，而非与所述双部分可固化硅酮材料分离且然后添加到所述双部分可固化硅酮材料。

所述光致发光材料化合物可用于制造用于固态(通常为LED)发光装置及布置的远程光致发光波长转换组件。或者，可将光致发光材料化合物直接沉积于LED芯片上以制造光致发光波长转换式固态发光装置。

图1展示根据本发明的一些实施例的用以制造光致发光材料膏的方法的流程图。102处的第一步骤是将所测量量的光透射不可固化硅酮流体作为载体材料添加到混合容器。在本发明的实施例中，可使用任何适合的不可固化硅酮流体。在本申请案中，“可固化”是指硅酮流体能够交联的能力。使硅酮流体可固化需要使其能够至少50％、优选地70％或更高百分比地发生交联。相反地，“不可固化”在此说明书中用于指示硅酮流体不能够交联，但将了解，其可能够在某种程度上交联，但此将为极低且小于百分之几，通常小于1％。将了解，不可固化可囊括如下材料：所述材料在此些材料的正常环境条件(参照：在长时间周期内处于高温下或暴露于高水平的U.V.)下显著地抵抗固化。此与“部分固化的”材料形成对比，部分固化的材料是指能够完全固化但仅被处理成不足完全固化的状态的可固化材料。

在一个实施例中，不可固化硅酮流体本身是不可固化的，但当与例如交联剂及/或催化剂等另一材料混合时是可固化的。在添加另一材料的情况下可固化的硅酮流体的实例包含含有端基(例如氢负离子(-H)、乙烯基(-CH＝CH₂)、羟基(-OH)及羰基(ROH))的PDMS。适合材料的实例包含聚苯基甲基硅氧烷及聚甲基氢硅氧烷。在一些实施例中，不可固化硅酮流体构成双部分可固化硅酮材料的一部分。此种不可固化硅酮流体在不存在双部分材料的另一相应部分的情况下本身是不可固化的。

在另一实施例中，不可固化硅酮流体本身是不可固化的且当与例如交联剂及/或催化剂等另一材料混合时也不可固化。此种不可固化硅酮流体可称为“不可固化”，且此些流体的实例包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)CH₃[Si(CH₃)₂O]_nSi(CH₃)₃及聚苯基甲基硅氧烷。此些硅酮流体因为其不含有可借以发生交联的端基(活性位点)而是不可固化的。

总的来说，不可固化硅酮流体可为：a)本身不可固化且当与另一材料混合时不可固化的硅酮流体；或b)本身不可固化且当与另一材料混合时可固化的硅酮流体。使用不可固化硅酮流体的原因是避免“短储藏寿命”问题，这是因为可固化载体材料可在储存/运输期间导致光致发光膏过早地固化。

对不可固化硅酮流体的选择可取决于其中将并入有膏的可固化硅酮材料。举例来说，在可固化硅酮材料包括双部分基于二甲基的可固化硅酮(例如基于二甲基的乙烯基化及三甲基化二氧化硅)的情况下，不可固化硅酮流体可包括不可固化聚二甲基硅氧烷。

可针对不可固化硅酮流体选择适合于促进材料在载体流体中的均一分布同时最小化粒子沉淀效应的任何适合粘度。如下文更详细地描述，极小粒子(例如，纳米级光漫射材料)可与光致发光材料包含在一起(与其混合)，且适当高粘度水平是合意的，以避免此些材料的凝集。在一些实施例中，不可固化硅酮流体的粘度介于约500厘沲(cSt)与约100,000厘沲之间。在优选实施例中，不可固化硅酮流体具有约60,000厘沲(cSt)的粘度。

104处的下一步骤是添加所测量量的一种或多种光致发光材料，例如磷光体材料。在一些实施例中，无机光致发光材料包括具有介于约5μm与约35μm之间的平均粒子大小(D50)的磷光体材料。在一些应用中，光致发光材料的粒子具有介于约15μm与约20μm之间的平均粒子大小。根据本发明的实施例，将两种或两种以上光致发光材料添加到混合物，其中所述两种或两种以上光致发光材料中的每一者具有不同密度。

将添加到不可固化硅酮流体以形成膏状一致性的光致发光材料化合物的材料的装载重量选择为足够高以减少或基本上消除膏内的不同密度材料的沉淀及/或分离。在一些实施例中，此些材料可包括一种或多种光致发光材料本身、具有漫射体材料及/或包含额外材料(例如，抗沉淀添加剂、折射率添加剂、导热添加剂)的光致发光材料。通常，添加到膏中的硅酮流体的材料的装载重量处于约60％到约95％的范围内，其中固体装载量取决于硅酮流体的粘度。将了解，硅酮流体需要与光致发光材料膏的既定用途兼容，所述光致发光材料膏可决定硅酮流体的组成及/或粘度，且然后可影响光致发光材料的装载重量。

举例来说，在光致发光材料膏将与双部分可固化硅酮材料预先混合且所得光致发光材料化合物经射出模制以形成远程光致发光波长转换组件的情况下，膏中的材料的装载重量处于约80％到约90％的范围内。在实施例中，在光致发光材料膏将用于三流射出模制过程(磷光体膏存在一个流且双部分可固化硅酮流体的部分A及B存在相应流)中的情况下，膏中的材料的装载重量为约80％。在一个此种实施例中，膏中的材料的装载重量是约80％，包括75.4％的光致发光材料及4.7％的漫射体(表1)。

在实施例中，在光致发光材料膏将与双部分可固化硅酮材料预先混合且所得光致发光材料化合物作为LED封装(例如，板上芯片COB装置)的一部分被直接施配到LED芯片上的情况下，光致发光材料膏中的材料的装载重量是约88％。通常，对于LED封装，所述膏不包含漫射体材料(表1)。

在意欲使用光致发光材料膏作为玻璃上芯片(COG)发光装置中的囊封的一部分的情况下，膏中的材料的装载重量是约85％，包括81％的光致发光材料及4％的漫射体。

不可固化硅酮流体的粘度可具有介于约500厘沲(cSt)与约100,000厘沲之间的粘度。在优选实施例中，不可固化硅酮流体具有约5,000厘沲(cSt)的粘度。粘度可取决于意欲与其一起使用的可固化硅酮材料的粘度。

为增大使用磷光体膏所制造的固态发光装置及/或远程光致发光波长转换组件的CRI(显色指数)，光致发光材料优选地包括第一无机光致发光材料与第二无机光致发光材料的粒子的混合物。通常，第一光致发光材料具有第一密度且第二光致发光材料具有第二不同密度。本发明的特定优点是减少了第一光致发光材料及第二光致发光材料的沉淀及/或分离。所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料可包括具有基本上相等的平均粒子大小的粒子。或者，光致发光材料膏可包括具有第一粒子大小的第一光致发光材料的粒子与具有第二不同粒子大小的第二光致发光材料的粒子的混合物。

无机光致发光材料可包括基于硅酸盐的磷光体、基于铝酸盐的磷光体、基于氮化物的磷光体、基于硫酸盐的磷光体、YAG磷光体或其混合物。在优选实施例中，第一光致发光材料包括发绿光的基于铝酸盐的磷光体，且第二光致发光材料包括发红光的基于氮化物的磷光体。发绿光的基于铝酸盐的磷光体可包括基于石榴石的磷光体，如标题为“一般及背光照明应用中的发绿光的基于石榴石的磷光体(Green-Emitting,Garnet-Based Phosphors in General and Backlighting Applications)”的美国专利US 8,529,791中所教示，所述美国专利特此以其全文并入本文。此种发绿光的磷光体包括由镥、铈、至少一种碱土金属、铝、氧及至少一种卤素组成的经铈活化的发绿光的铝酸镥磷光体，其中所述磷光体经配置以吸收具有介于从约380nm到约480nm的范围内的波长的激发辐射，且发射具有介于从约500nm到约550nm的范围内的峰值发射波长的光。发红光的基于氮化物的磷光体包括，如标题为“发红光的基于氮化物的经钙稳定的磷光体(Red-Emitting Nitride-Based Calcium-Stabilized Phosphors)”的美国专利US 8,597,545中所教示，所述美国专利特此以其全文并入本文。此种发红光的磷光体包括由化学式M_aSr_bSi_cAl_dN_eEu_f表示的基于氮化物的组合物，其中：M是Ca，且0.1≤a≤0.4；1.5<b<2.5；4.0≤c≤5.0；0.1≤d≤0.15；7.5<e<8.5；且0<f<0.1；其中a+b+f>2+d/v且v是M的化合价。或者，发红光的磷光体包括发红光的基于氮化物的磷光体，包括，如标题为“发红光的基于氮化物的磷光体(Red-Emitting Nitride-Based Phosphors)”的美国专利US 8,663,502中所教示，所述美国专利特此以其全文并入本文。此种发红光的磷光体包括由化学式M_(x/v)M'₂Si_5-xAl_xN₈:RE表示的基于氮化物的组合物，其中：M是具有化合价v的至少一种单价、二价或三价金属；M'是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者；且RE是Eu、Ce、Tb、Pr及Mn中的至少一者；其中x满足0.1≤x<0.4，且其中所述发红光的磷光体具有M'₂Si₅N₈:RE的总体晶体结构，Al替代所述总体晶体结构内的Si，且M位于所述总体晶体结构内基本上格隙位点处。

作为任选步骤，在106处，可添加所测量量的光漫射材料，使得光致发光材料膏可进一步包括光漫射材料的粒子。光致发光材料膏中的光漫射材料的粒子的装载量可处于0.1％到10％的范围内。包含光漫射材料的一个原因是减少产生选定色彩的所发射光所需要的光致发光材料的量。包含光漫射材料的粒子可进一步改善所发射光的色彩均匀性。优选地，光漫射材料的粒子包括具有介于约40nm与约100nm之间的平均粒子大小的纳米级粒子。此种大小的粒子将取决于光波长而不同地散射光。光漫射材料的粒子大小可经选择以散射激发光而非光致发光产生的光。在激发光包括蓝色光的情况下，光漫射材料的粒子优选地具有约60nm的平均粒子大小。光漫射材料可包括氧化锌(ZnO)粒子、二氧化钛(TiO₂)粒子、硫酸钡(BaSO₄)粒子、氧化镁(MgO)粒子、二氧化硅(SiO₂)粒子、氧化铝(Al₂O₃)粒子、二氧化锆(ZrO₂)粒子或其混合物。

作为另一任选步骤，在108处，可将所测量量的导热材料添加到光致发光材料膏。举例来说，在光致发光材料膏将直接沉积于LED芯片上且使用导热材料来辅助热耗散的情况下，此是有用的。可取决于本发明所用于的应用的具体需要而视需要采用任何适合导热材料。举例来说，可在光致发光材料膏内使用/包含导热塑料或导热添加剂。

在一些实施例中，可将一定量的抗沉淀添加剂(例如二氧化硅)添加到材料膏。抗沉淀添加剂是一种被放置于混合物内以维持磷光体在硅酮流体内的均匀分布及一致性、特定来说在光致发光材料膏的储存期间防止或抑制沉淀的试剂。在一些实施例中，抗沉淀添加剂包括悬浮剂、流变剂及/或增稠剂。

也可将折射率添加剂放置于混合物内以提供光致发光材料膏的最优光散射性质。在一些情况下，提供折射率添加剂是为了促进光致发光材料膏的折射率匹配及/或提高/降低膏的折射率。此可例如通过以下方式来实现：选择具有所要折射率的添加剂(例如，二氧化钛)；针对所述添加剂选择所要粒子大小(例如，关于给定波长或波长范围而选择)；然后选择所述添加剂在膏内的所要百分比的装载量。

一旦已将所有组分放置到混合容器中，即在110处将所述组分混合在一起以形成光致发光材料膏。可采用任何适合的混合/掺和技术来混合所述组分。

在根据本发明的磷光体膏的示范性实例中，不可固化硅酮流体包括是具有5,000厘沲(cSt)的粘度的线性聚二甲基硅氧烷(CH₃)₃SiO[SiO(CH₃)₂]_nSi(CH₃)₃的PMX-200硅酮流体，磷光体材料包括纳米漫射体的混合物及粒子。磷光体/漫射体材料对硅酮流体的装载重量是约80％到88％，此取决于膏的既定用途(表1)。

根据本发明的另一方面，描述一种用于制造远程光致发光波长转换组件的方法。虽然光致发光材料膏本身不可固化，但其可结合单独可固化材料一起使用以形成最终光学产品。在此方法中，将光致发光材料膏与选定量的可固化硅酮材料混合以形成然后可固化的光致发光化合物。

图2展示可根据一些实施例采用以制造远程光致发光波长转换组件的方法的流程图。202处的第一步骤是将选定量的光致发光材料膏添加到可固化硅酮流体。在一些实施例中，可固化硅酮流体可包括双部分可固化硅酮材料，例如基于二甲基的双部分可固化硅酮。在磷光体膏载体包括聚二甲基硅氧烷时，适合双部分可固化硅酮的实例是基于二甲基的乙烯基化及三甲基化二氧化硅，例如DowOE-6370HF。

可固化硅酮材料的粘度取决于光致发光波长转换组件的既定制造方法。举例来说，在将使用射出模制来制造所述组件的情况下，可固化硅酮流体具有介于约100,000厘沲(cSt)与约1,500,000厘沲之间的粘度。

发明者已发现，可将本发明的光致发光材料膏以高比例与可固化硅酮流体混合，且所得光致发光材料化合物仍为可固化的。因此，所述方法可包括将光致发光膏以在光致发光材料化合物中按重量计高达约70％(其是光致发光材料膏与可固化硅酮材料的约5比2的重量比率)的量与可固化硅酮流体混合。

然后在204处混合各组分以形成光致发光材料化合物。接下来，由光致发光材料化合物将光致发光波长转换组件(例如，用于远程磷光体应用)形成为任何所要形状。举例来说，可通过模制光致发光化合物来执行此塑形。此后，在206处，例如，通过使用热、UV光或适合化学品的施加来使经塑形光致发光材料化合物固化(完全或部分固化)。

图8A到8C展示根据结合图2所描述的方法制造的远程光致发光波长转换组件的说明性实例。所述各图分别展示光透射光致发光波长转换组件800、光反射光致发光波长转换组件830及经模制远程光致发光波长转换组件860。

光透射组件800包括在一个或多个面上沉积有光致发光材料化合物层820的光透射衬底810(图8A)。如所指示，光透射衬底810在形式上可为平坦的或另一选择是3-D的且可包括玻璃或聚合物材料。

光反射组件830包括在一面上沉积有光致发光材料化合物层820的光反射衬底840(图8B)。如所指示，光反射衬底840在形式上可为平坦的或另一选择是3-D的且可包括例如金属或聚合物材料等的任何光反射材料。

经模制组件850包括完全由光致发光材料化合物860制作的组件(图8C)。如所指示，经模制组件取决于既定应用可包括半球形壳体或其它形状。举例来说，所述组件可以是射出模制而成。由此种组件产生的光的相关色温(CCT)及/或显色指数(CRI)取决于所述组件的壁厚度及组件壁内的光致发光装载量。举例来说，当使用具有60,000厘沲(cSt)的粘度的双部分硅酮材料时，对于具有约1.5mm的壁厚度的组件，光致发光材料化合物(光致发光材料膏+双部分硅酮材料)中的光致发光材料膏的装载重量(表1)是约3％到10％，此取决于所需CCT及CRI。在实施例中，在光致发光材料膏将用于三流射出模制过程中的情况下，对于6000K组件，光致发光材料化合物中的光致发光材料膏的装载重量是约5％。

图3展示根据一些实施例可采用以制造光致发光波长转换式固态发光装置的方法的流程图。302处的第一步骤是将选定量的光致发光材料膏添加到可固化硅酮材料。在一些实施例中，可固化硅酮材料可包括基于二甲基的双部分可固化硅酮。

可固化硅酮材料的粘度取决于光致发光波长转换组件的既定制造方法。举例来说，在将通过施配光致发光材料化合物来制造所述组件的情况下，可固化硅酮材料具有介于约5,000厘沲(cSt)与约10,000厘沲之间的粘度。

然后在304处混合各组分以形成光致发光材料化合物。接下来，将光致发光波长转换组件施配到固态光源上。此后，在306处，例如，通过使用热、UV光或适合化学品的施加来使所施配光致发光材料化合物固化(完全或部分固化)。

本发明的方法具有特定应用，其中固态光源包括：经封装LED芯片、光透射衬底上的LED芯片、玻璃上LED芯片(COG)或板上LED芯片(COB)。

图4、5A、5B、6、7A及7B提供此种根据结合图3所描述的方法制造发光装置的过程的说明性实例。

图4展示根据本发明的实施例的COB(板上芯片)发光装置402的示意性平面图及截面图。此处，经封装LED芯片406的整个阵列被放置于封装结构内。LED 406的阵列在环形壁425之间放置于电路板421上。在一些实施例中，电路板421包括MCPCB(金属芯印刷电路板)。电路板421的金属芯基底被安装成(例如)借助例如含有标准散热化合物(含有氧化铍或氮化铝)的材料等的导热化合物而与散热垫430进行热连通。接合导线408提供从引线到每一LED芯片406的连接路径。接触垫424提供从COB LED结构402到外部控制电子器件的导电性。

囊封剂420沉积于整个经封装LED芯片阵列上方及周围。囊封剂420包括与可固化光透射硅酮材料混合以形成光致发光材料化合物的发明性光致发光材料膏。

图5A及5B是根据本发明的实施例的图4的COB发光装置的制造方法的示意图。此处，封装结构的环形壁425界定含有LED 406的阵列的圆柱形腔427。如图5A中所展示，施配器429用于将选定量的光致发光材料化合物431施配于圆柱形腔427内。光致发光材料化合物431包括与所述可固化硅酮材料组合的光致发光材料膏，例如，其中所述可固化硅酮材料是基于二甲基的双部分可固化硅酮。可固化硅酮材料的粘度具有(举例来说)介于约5,000厘沲(cSt)与约10,000厘沲之间的粘度。此后，如图5B中所展示，例如，通过使用热435、UV光437及/或适合化学品的施加来使所施配光致发光材料化合物431固化(完全或部分固化)。所产生的光的相关色温(CCT)及/或显色指数(CRI)取决于光致发光囊封420的厚度及囊封内的光致发光材料的装载量。举例来说，当使用具有5,000cSt的粘度的双部分可固化硅酮材料时，光致发光材料化合物中的光致发光材料膏的装载重量(表1)是约15％到40％，此取决于所需CCT及/或CRI。如上文所述，对于LED经封装装置，光致发光材料膏通常不包含光漫射材料。

虽然此实例提供明确针对COB实施例的图解说明，但应注意，此技术不受限制地适用于任何经封装LED结构，不管是否含有COB结构。举例来说，此相同方法可用于用光致发光材料膏制造单个芯片LED结构。

图6展示根据本发明的实施例的COG(玻璃上芯片)发光装置的示意性平面图及截面图。COG(玻璃上芯片)发光装置602包含沿着玻璃衬底621对准及安装的LED 606的阵列。LED芯片606的阵列接合到玻璃衬底621。接合导线608固定到LED芯片606，其中接合导线608的另一端附接到接触垫624。

囊封剂620沉积于LED芯片606的阵列上方及周围。囊封剂420包括与双部分可固化光透射硅酮流体混合以形成光致发光材料化合物的发明性光致发光材料膏。

图7A及7B是根据本发明的实施例的图6的COG发光装置的制造方法的示意图。如图7A中所展示，采用施配器729将一定量的光致发光材料化合物731施配于LED芯片606的阵列上方及周围。如果光致发光材料化合物731具有充分粘度水平，那么可将光致发光材料化合物731直接施加于LED芯片606的阵列上方而不需要使用环绕形式。然而，如果光致发光材料化合物731不具有充分粘度，那么可使用具有充足壁高度的形式来将所施配光致发光材料化合物731保持在LED芯片606的阵列周围及上方。光致发光材料化合物731包括与所述双部分可固化硅酮流体组合的光致发光材料膏，例如，其中所述双部分可固化硅酮流体是基于二甲基的双部分可固化硅酮。此后，如图7B中所展示，例如，通过使用热735、UV光737及/或适合化学品质的施加来使所施配光致发光材料化合物731固化(全部或部分地)。所产生的光的相关色温(CCT)及/或显色指数(CRI)取决于光致发光囊封620的厚度及囊封内的光致发光材料的装载量。举例来说，当使用具有5,000厘沲(cSt)的粘度的双部分硅酮材料时，对于1mm到2mm的囊封厚度，光致发光材料化合物中的光致发光材料膏的装载重量(表1)是约10％到30％，此取决于所需CCT及/或CRI。

除提供光致发光材料膏之外，本发明的一些实施例也应用于制造光漫射组件(其可不含有光致发光材料)。根据本发明的实施例，光漫射材料膏包括：光透射不可固化硅酮流体与光漫射材料的粒子的混合物。然后可将光漫射材料膏(“漫射膏”)与双部分可固化光透射硅酮材料混合且使用所得光漫射材料化合物来制造光漫射光学组件或远程光致发光波长转换组件的光漫射部分。不可固化硅酮流体可包括线性聚二甲基硅氧烷(PDMS)、苯甲基硅酮烷或聚甲基硅酮烷。

优选地，光漫射材料包括具有介于约40nm与约100nm之间的平均粒子大小的纳米级粒子。此种大小的粒子将取决于光的波长而不同地散射光。在光漫射组件将用于基于蓝色光的LED系统中的情况下，光漫射材料的粒子优选地具有约60nm的平均粒子大小。光漫射材料可包括氧化锌(ZnO)粒子、二氧化钛(TiO₂)粒子、硫酸钡(BaSO₄)粒子、氧化镁(MgO)粒子、二氧化硅(SiO₂)粒子、氧化铝(Al₂O₃)粒子或其混合物。

光漫射膏中的光漫射材料的装载重量可取决于光漫射组件的既定制造方法而处于10％到60％的范围内。举例来说，在将使用2-D印刷过程(例如，丝网印刷)来沉积光漫射材料的情况下，膏中的光漫射材料的粒子的装载重量处于约50％到约60％的范围内。在将使用射出模制来制造光漫射组件的情况下，膏中的光漫射材料的装载重量处于约10％到约20％的范围内。

因此，已描述了一种发明性光致发光材料膏，所述光致发光材料膏包括光透射不可固化硅酮流体与一种或多种无机光致发光材料的粒子(例如磷光体材料)的混合物。然后可将所述光致发光材料膏与可固化光透射硅酮材料(通常为双部分可固化硅酮材料)混合，且使用所得光致发光材料化合物来制造用于固态(通常为LED)发光装置及布置的远程光致发光波长转换组件。或者，可将光致发光材料化合物直接沉积于LED芯片上以制造光致发光波长转换式固态发光装置。

此发明性方法提供众多益处，这是因为其用以减少用于制造LED灯结构的磷光体粒子的凝集、当使用具有不同比重的多种磷光体材料时减少不同磷光体材料的分离并增加磷光体混合产物的储藏寿命。

本发明还囊括归属于以下条款的范围内的实施例。所述条款内所叙述的特征可如附属条款中所规定而单独或组合使用。

条款1.一种光致发光材料膏，其包括：第一无机光致发光材料，其具有第一密度；第二无机光致发光材料，其具有第二密度，其中所述第一无机光致发光材料的所述第一密度不同于所述第二无机光致发光材料的所述第二密度；光透射不可固化硅酮流体，其中所述第一无机光致发光材料及所述第二无机光致发光材料基本上均质地分布于所述光透射硅酮流体内以形成所述光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体本身不可固化，且其中所述光致发光材料膏中的所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料的装载重量处于约60％到约95％的范围内。

条款2.根据条款1所述的光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体本身不可固化且当与另一材料混合时不可固化。

条款3.根据条款2所述的光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体包括聚二甲基硅氧烷。

条款4.根据权利要求2所述的光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体包括聚苯基甲基硅氧烷。

条款5.根据条款1所述的光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体本身不可固化且当与另一材料混合时可固化。

条款6.根据条款5所述的光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体构成双部分可固化硅酮材料的一部分。

条款7.根据条款1到6中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述光致发光材料膏中的所述光致发光材料的装载重量处于从约80％到约90％的范围内。

条款8.根据条款1到6中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述光致发光材料膏中的所述光致发光材料的装载重量处于从约70％到约80％的范围内。

条款9.根据条款1到8中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述不可固化硅酮流体具有介于约500厘沲与约100,000厘沲之间的粘度或约5,000厘沲的粘度。

条款10.根据条款1到9中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述光致发光材料具有介于约5μm与约35μm之间的平均粒子大小或介于约15μm与约20μm之间的平均粒子大小。

条款11.根据条款1到10中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述第一光致发光材料包括经铈活化的发绿光的铝酸镥磷光体材料。

条款12.根据条款11所述的光致发光材料膏，其中所述经铈活化的发绿光的铝酸镥磷光体由镥、铈、至少一种碱土金属、铝、氧及至少一种卤素组成，其中所述磷光体经配置以吸收具有介于从约380nm到约480nm的范围内的波长的激发辐射，且发射具有介于从约500nm到约550nm的范围内的峰值发射波长的光。

条款13.根据条款12所述的光致发光材料膏，其中所述第二光致发光材料包括发红光的基于氮化物的磷光体。

条款14.根据条款13所述的光致发光材料膏，其中所述发红光的磷光体包括由化学式M_aSr_bSi_cAl_dN_eEu_f表示的基于氮化物的组合物，其中：M是Ca，且0.1≤a≤0.4；1.5<b<2.5；4.0≤c≤5.0；0.1≤d≤0.15；7.5<e<8.5；且0<f<0.1；其中a+b+f>2+d/v且v是M的化合价。

条款15.根据条款13所述的光致发光材料膏，其中所述发红光的磷光体包括由化学式M_(x/v)M'₂Si_5-xAl_xN₈:RE表示的基于氮化物的组合物，其中：M是具有化合价v的至少一种单价、二价或三价金属；M'是Mg、Ca、Sr、Ba及Zn中的至少一者；且RE是Eu、Ce、Tb、Pr及Mn中的至少一者；其中x满足0.1≤x<0.4，且其中所述发红光的磷光体具有M'₂Si₅N₈:RE的总体晶体结构，Al替代所述总体晶体结构内的Si，且M位于所述总体晶体结构内基本上格隙位点处。

条款16.根据条款1到15中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述第一光致发光材料具有第一平均粒子大小且所述第二光致发光材料具有第二平均粒子大小，其中所述第一平均粒子大小不同于所述第二光致发光材料的所述平均粒子大小。

条款17.根据条款1到16中任一条款所述的光致发光材料膏，其进一步包括光漫射材料的粒子。

条款18.根据条款17所述的光致发光材料膏，其中光漫射材料的所述粒子具有介于约40nm与约500nm之间的平均粒子大小或约60nm的平均粒子大小。

条款19.根据条款17所述的光致发光材料膏，其中光漫射材料的所述粒子具有约60nm的平均粒子大小。

条款20.根据条款17到19中任一条款所述的光致发光材料膏，其中所述光漫射材料选自由以下各项组成的群组：氧化锌、二氧化钛、硫酸钡、氧化镁、二氧化硅、氧化铝、二氧化锆及其混合物。

条款21.一种制造远程光致发光波长转换组件的方法，其包括：通过将选定量的光致发光材料膏与选定量的可固化硅酮材料混合而形成光致发光材料化合物，其中所述光致发光膏包括：第一无机光致发光材料，其具有第一密度；第二无机光致发光材料，其具有第二密度；及光透射不可固化硅酮流体，所述第一无机光致发光材料及所述第二无机光致发光材料基本上均质地分布于所述光透射不可固化硅酮流体内，且所述光致发光膏中的所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料的装载重量处于约60％到约95％的范围内；通过选自由以下各项组成的群组的一种方法而形成所述光致发光组件：用所述光致发光材料化合物来模制所述光致发光组件；将所述光致发光材料化合物沉积于光透射衬底上且将所述光致发光材料化合物沉积于光反射衬底上；及使所述光致发光材料化合物至少部分地固化。

条款22.根据条款21所述的方法，其中所述可固化硅酮材料包括双部分硅酮材料，且其中当所述光致发光材料膏的所述不可固化硅酮流体构成所述双部分可固化硅酮材料的一部分时；

所述方法进一步包括通过将所述选定量的所述光致发光材料膏与所述双部分可固化硅酮材料的所述选定量的另一部分混合而形成所述光致发光材料化合物。

条款23.根据条款21或条款22所述的方法，其中所述可固化硅酮材料具有介于约100,000厘沲与约1,500,000厘沲之间的粘度。

条款24.根据权利要求21或条款22所述的方法，其中所述可固化硅酮材料具有介于约5,000厘沲与约10,000厘沲之间的粘度。

条款25.根据条款21到24中任一条款所述的方法，且其包括将所述光致发光材料膏以在所述光致发光材料化合物中按重量计高达约70％的量与所述可固化硅酮材料混合。

条款26.一种制造光致发光波长转换式固态发光装置的方法，其包括：通过将选定量的光致发光材料膏与选定量的可固化硅酮材料混合而形成光致发光材料化合物，其中所述光致发光膏包括：第一无机光致发光材料，其具有第一密度；第二无机光致发光材料，其具有第二密度；及光透射不可固化硅酮流体，所述第一无机光致发光材料及所述第二无机光致发光材料基本上均质地分布于所述光透射不可固化硅酮流体内，且所述光致发光膏中的所述第一光致发光材料及所述第二光致发光材料的装载重量处于约60％到约95％的范围内；将所述光致发光材料化合物施配到固态光源上；及使所述光致发光材料化合物至少部分地固化。

条款27.根据条款26所述的方法，其中当所述光致发光材料膏的所述不可固化硅酮流体构成双部分可固化硅酮材料的一部分时；所述方法进一步包括通过将所述选定量的所述光致发光材料膏与所述双部分可固化硅酮材料的所述选定量的另一部分混合而形成所述光致发光材料化合物。

条款28.根据权利要求26或条款27所述的方法，其中所述可固化硅酮材料具有介于约5,000厘沲与约10,000厘沲之间的粘度。

条款29.根据条款26到28中任一条款所述的方法，且其包括将所述光致发光材料膏以在所述光致发光材料化合物中按重量计高达约70％的量与所述可固化硅酮材料混合。

条款30.根据条款26所述的方法，其中所述固态光源包括：经封装LED芯片、光透射衬底上的LED芯片、玻璃上LED芯片(COG)或板上LED芯片(COB)。