专利名称：适用于led照明的远程荧光体结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及具有高效率的荧光体，尤其涉及一种具有优异性能的远程荧光体结构及其制备方法，此种远程荧光体可用于导体发光二极管(LED)为发光体的光源，属于电光源与照明技术领域。
背景技术：
白光LED由于具有闻光效,长寿命等优点而备受:人们的关注。随着LED技术的发展以及应用领域的扩展，对LED照明光源的色温、显色性以及发光效率提出了更高的要求。
目前为了实现LED的低色温、高显色性，通常在黄色荧光粉中添加红色荧光粉以提高其显色指数，降低色温，但此种方法会造成发光效率的下降。提高显色指数，降低色温与提高发光效率二者是矛盾的，因此如何同时改善这两方面的性能成为目前各个公司研究的难点。目前的荧光粉涂覆方式采用点胶或者喷涂在LED芯片的表面，由于LED芯片在工作时会发出大量的热量传递到荧光粉上，由于热效应造成荧光粉的量子效率降低，进而影响整体的发光效率。为了解决芯片发热导致的荧光粉量子效率降低的问题，专利申请号为CN101513120A、发明创造名称为包含发光磷光体的发光二级管照明布置，公布了一种利用远程荧光粉制备的LED，由于其所用的磷光体远离发光芯片而非直接和所述发光芯片热接触，可以避免芯片发热导致的效率下降，提高了 LED的发光效率，同时还可以提高光性能的一致性和均匀性。但是由于其远程荧光粉层中仅采用单一波长的磷光体材料或混合的磷光体材料，不能很好的解决低色温、高光效的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对远程荧光粉，不能同时满足高显色、低色温和高发光效率特性的缺点，提供一种适用于LED照明的远程荧光体结构及其制备方法。通过设计多层的具有不同颜色光出射的荧光粉层或者不同颜色光出射的荧光阵列组合，提高LED照明的整体发光效率，并确保整体的亮度与色度均匀性，实现高显色，高效率和低色温LED照明，并且节省成本。为实现上述目的，本发明提供一种适用于LED照明的远程荧光体结构，包括透光的支撑件及荧光粉层，荧光粉层被提供在所述透光支撑件上，荧光粉层至少包含第一波长荧光粉及第二波长荧光粉，第一波长荧光粉形成第一荧光粉层，第二波长荧光粉形成第二荧光粉层，所述第一荧光粉层和第二荧光粉层层叠覆设在所述透光支撑件上。本发明还提供一种采用上述层叠荧光体结构作为光转换元件的LED照明装置，该照明装置包括LED辐射源及上述方案中的远程荧光体结构，并且靠近辐射源的荧光粉层的出射波长低于远离辐射源的荧光粉层的出射波长。本发明还提供一种基于上述层叠荧光体结构的制备方法，其步骤如下A)荧光粉浆料制备将荧光粉、固定剂、稀释剂混合，搅拌均匀，制得合适粘度的荧光粉浆料；B)荧光粉层制备将步骤A)制得的荧光粉浆料均匀涂覆于透光支撑上，同时加热支撑件至20-80度，促使稀释剂迅速挥发；C)固化将步骤B)中所得的涂覆有荧光粉层的透光件加热至100-150度，保温1-2小时，将荧光粉层固化成型；D)改换不同波长的荧光粉，重复浆料制备，涂覆与固化，获得不同层数的荧光体结构。为实现本发明的目的，基于相同的构思，本发明还提供一种适用于LED照明的远程荧光体结构，包括透光的支撑件及荧光粉层，荧光粉层被提供在该透光支撑件上，荧光粉层至少包含第一波长荧光粉及第二波长荧光粉，第一波长荧光粉覆设在所述荧光粉层的第一区域，第二波长荧光粉覆设在所述荧光粉层的第二区域。进一步地，数个所述的第一区域和数个所述的第二区域呈阵列状。 本发明还提供一种基于上述阵列荧光体结构的LED照明装置，其包括LED辐射源及用于光转换的远程阵列荧光体。本发明还提供一种基于上述阵列荧光体结构的制备方法，包括如下步骤:A)荧光粉浆料制备将荧光粉、固定剂、稀释剂混合，搅拌均匀，制得合适粘度的荧光粉浆料；B)荧光粉层制备将步骤A)制得的荧光粉浆料均匀涂覆于透光支撑件上并辅以掩膜、光刻等技术形成图案，同时加热支撑件至20-80度，促使稀释剂迅速挥发；C)固化将步骤B)中所得的涂覆有荧光粉层的透光件加热至100-150度，保温1-2小时，将荧光粉层固化成型；D)改换不同波长的荧光粉，重复浆料制备，改变掩膜或者光刻形成的图案，重复涂覆与固化，可以获得不同阵列的荧光体结构。本发明的有益效果在于在透光支撑件的表面设计荧光粉层的结构，并且通过荧光粉涂覆制备荧光体。通过设计荧光粉层结构，采用多波长的层状叠加结构或多波长的阵列结构，实现多光谱的出射，在提高显色性和降低色温的同时，保证荧光体的发光效率。同时还可以确保整体的亮度与色度均匀性。
图I是封装后LED结构，图中，I线路板，2辐射源(芯片或光源)，3灯罩，4支撑板，
5、6分别为突光粉层,其中5为长波长的突光粉层,6为短波长的突光粉层；
图2是远程荧光粉层的荧光粉阵列，图中格子R为一种荧光粉，其余格子为另外一种荧光粉；
图3荧光体制备流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。如图I所示，本发明的荧光体结构包括以下两个部分组成透光支撑件4和实现荧光转换的突光粉层5、6 ;突光粉层5、6被提供在透光支撑件4上。突光粉层5米用一种波长的突光粉，突光粉层6米用另一种波长的突光粉。突光粉层米用多种突光粉、多层叠加的方式实现，采用不同波长的荧光粉，长波长的荧光粉可部分吸收低波长荧光粉出射的光。采用逐层叠加，并且靠近辐射源2 (光源或芯片)的荧光粉层6采用低波长的荧光粉；远离辐射源2 (光源或芯片)的荧光粉层5采用长波长的荧光粉。这样可以避免荧光粉混和，导致长波长的荧光粉阻碍低波长的荧光粉吸收辐射源的出射光。通过控制各层的厚度以及每一层内部的固定剂与荧光粉的比例，可以有效控制各波长荧光粉之间的比例，进而调节其发光性能。
在图2所示，荧光粉层采用多阵列方式实现。格子R为一种波长的荧光粉，其余格子为另外一种波长的荧光粉。这样可以设计多种大小面积不同的阵列，添加不同波长的荧光粉，调控各波长荧光粉形成阵列的面积、形状和厚度比例，实现优异的发光性能。本发明中，透光支撑件优选平面透光板，在其他实施例中，透光支撑件可为凹形或者凸型等光学组件。透光支撑件由光透过率为90%以上，折射率为I. 4-1. 9的玻璃、塑料材料中的一种制成。透光支撑件还可以添加光扩散剂的玻璃或者塑料材料等而制成均光板。如图3所示，在本发明中，为了实现上述多层叠加荧光体结构，采用如下步骤
A荧光粉浆料制备
荧光粉，固定剂，稀释剂，其他添加剂等混合，搅拌均匀，制得荧光粉浆料。B荧光粉层制备
将制得的荧光粉浆料均匀涂覆于透光板上，同时加热透光板至20-80度，促使稀释剂迅速挥发，制成荧光板毛坯。C 固化
将上述步骤中所得的荧光板毛坯加热至100-150度，保温1-2小时，使浆料固化。D改换不同波长的荧光粉，重复浆料制备，涂覆与固化，获得多波长层状结构的荧光板。如图3所示，在本发明中，为了实现上述多阵列荧光体结构，采用如下步骤
A荧光粉浆料制备
荧光粉、固定剂、稀释剂、和/或其他添加剂等混合，搅拌均匀，制得荧光粉浆料。B荧光粉层制备
将制得的荧光粉浆料均匀涂覆于透光板上，同时加热透光板至20-80度，促使稀释剂迅速挥发，制成荧光板毛坯，其中涂覆采用喷涂、旋涂、或刮涂并辅以掩膜、光刻等技术形成图案。C 固化
将上述步骤中所得的荧光板毛坯加热至100-150度，保温1-2小时，使浆料固化。D改变掩膜或者光刻形成的图案，重复涂覆与固化，可以获得不同阵列的荧光板。本发明所用到的材料均可由市场采购获得。固定剂为硅胶、环氧树脂、PC (聚碳酸酯)PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)中的一种，稀释剂为能够溶解固定剂的有机溶剂，且易挥发。其他添加剂为分散剂，增塑剂等。优选的实施例I
将蓝、绿与红色荧光粉分别与硅胶混合，同时添加二甲苯作为稀释剂，搅拌均匀，分别获得蓝、绿与红三种荧光粉浆料。采用刮涂辅以掩膜的方式在PC板上制备蓝色荧光层，在100度条件下烘干2小时后，再刮涂一层绿色荧光层，后在100度条件下烘干2小时，随后再刮涂一层红色荧光层，并在100度条件下烘干2小时，可获得蓝-绿-红叠加荧光层的荧光体。较佳的实施例2
将黄色与红色荧光粉分别与环氧树脂混合，同时添加丙酮作为稀释剂，多胺作为固化剂搅拌均匀，分别获得黄、红两种荧光粉浆料。加热PMMA板至80度，采用喷涂辅以掩膜的方式在提前设计好的R区域(如图2)制备红色荧光层，在100度条件下烘干I小时后，更换掩膜，在剩余的区域再喷涂黄色荧光层，并100度条件下烘干I小时，最后可获得具有黄-红荧光粉阵列的荧光体。在LED照明应用领域，采用本发明的多波长的层状叠加或多波长的阵列的荧光体结构作为LED照明的光转换元件，实现LED照明多光谱的出射，并可通过控制荧光粉层的厚 度、荧光粉阵列的区域面积及形状等要素，在提高显色性和降低色温的同时，保证荧光体的发光效率。同时还可以确保整体的亮度与色度均匀性。上述具体实施例对本发明做了详细描述，上述实施例仅用于说明本发明，但并不用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种适用于LED照明的远程荧光体结构，包括透光的支撑件及荧光粉层，荧光粉层被提供在所述透光支撑件上，其特征是所述荧光粉层至少包含第一波长荧光粉及第二波长荧光粉，所述第一波长荧光粉形成第一荧光粉层，所述第二波长荧光粉形成第二荧光粉层，所述第一荧光粉层和第二荧光粉层层叠覆设在所述透光支撑件上。
2.根据权利要求I所述的远程荧光体结构，其特征在于靠近LED辐射源的荧光粉层的出射波长低于远离辐射源的荧光粉层的出射波长。
3.根据权利要求I或2所述的远程荧光体结构，其特征在于所述第一波长荧光粉与第二波长荧光粉，可被相同的LED辐射源激发并且长波长的荧光粉可部分吸收短波长荧光粉出射的光。
4.根据权利要求I所述的远程荧光体结构，其特征在于所述透光支撑件由光透过率为90%以上，折射率为I. 4-1. 9的玻璃、塑料材料中的一种制成。
5.根据权利要求I所述的远程荧光体结构，其特征在于所述透光支撑件由添加光扩散剂的玻璃或者塑料材料的均光板制成。
6.一种LED照明装置，其特征在于包括LED辐射源及如权利要求I所述的远程荧光体结构，靠近所述辐射源的荧光粉层的出射波长低于远离辐射源的荧光粉层的出射波长。
7.根据权利要求6所述的LED照明装置，其特征在于所述第一波长荧光粉与第二波长突光粉，可被相同的福射源激发并且长波长的突光粉可部分吸收短波长突光粉出射的光。
8.一种适用于LED照明的远程荧光体结构，包括透光的支撑件及荧光粉层，荧光粉层被提供在所述透光支撑件上，其特征是所述荧光粉层至少包含第一波长荧光粉及第二波长荧光粉，所述第一波长荧光粉覆设在所述荧光粉层的第一区域，所述第二波长荧光粉覆设在所述荧光粉层的第二区域。
9.根据权利要求8所述的远程荧光体结构，其特征在于数个所述的第一区域和数个所述的第二区域呈阵列状。
10.一种LED照明装置，其特征是包括LED辐射源及如权利要求8所述的远程荧光体结构。
11.一种适用于LED照明的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤 A)荧光粉浆料制备将荧光粉、固定剂、稀释剂混合，搅拌均匀，制得合适粘度的荧光粉浆料； B)荧光粉层制备 将步骤A)制得的荧光粉浆料均匀涂覆于透光支撑上，同时加热支撑件至20-80度，促使稀释剂迅速挥发； C)固化 将步骤B)中所得的涂覆有荧光粉层的透光件加热至100-150度，保温1-2小时，将荧光粉层固化成型； D)改换不同波长的荧光粉，重复浆料制备，涂覆与固化，获得不同层数的荧光体结构。
12.根据权利要求11所述的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于所述的固定剂为硅胶、环氧树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
13.根据权利要求11所述的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于所述的稀释剂为能够溶解固定剂的有机溶剂，且易挥发。
14.根据权利要求11所述的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于所述的涂覆为喷涂，旋涂，刮涂中的一种。
15.一种适用于LED照明的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤 A)荧光粉浆料制备将荧光粉、固定剂、稀释剂混合，搅拌均匀，制得合适粘度的荧光粉浆料； B)荧光粉层制备 将步骤A)制得的荧光粉浆料均匀涂覆于透光支撑件上并辅以掩膜、光刻等技术形成图案，同时加热支撑件至20-80度，促使稀释剂迅速挥发； C)固化 将步骤B)中所得的涂覆有荧光粉层的透光件加热至100-150度，保温1-2小时，将荧光粉层固化成型； D)改换不同波长的荧光粉，重复浆料制备，改变掩膜或者光刻形成的图案，重复涂覆与固化，可以获得不同阵列的荧光体结构。
16.根据权利要求15所述的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于所述的固定剂为硅胶、环氧树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
17.根据权利要求15所述的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于所述的稀释剂为能够溶解固定剂的有机溶剂，且易挥发。
18.根据权利要求15所述的远程荧光体结构的制备方法，其特征在于所述的涂覆技术为喂涂，旋涂，刮涂中的一种。
全文摘要
本发明提供一种适用于LED照明的远程荧光体结构及其制备方法，该结构包括透光的支撑件及荧光粉层，荧光粉层被提供在所述透光支撑件上，荧光粉层至少包含第一波长荧光粉及第二波长荧光粉，第一波长荧光粉形成第一荧光粉层，第二波长荧光粉形成第二荧光粉层，第一荧光粉层和第二荧光粉层层叠覆设在透光支撑件上。其制备方法包括在透光支撑件上制备至少两层以上的不同波长的荧光粉层。通过设计荧光粉层结构，采用多波长的层状叠加结构或多波长的阵列结构，实现多光谱的出射，在提高显色性和降低色温的同时，保证荧光体的发光效率。
文档编号H01L33/50GK102721007SQ20121019879
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者侯君凯, 刘乃涛, 周鸣, 孙大兵, 宋秀峰, 陆英艳 申请人:南京汉德森科技股份有限公司