一種改善led封裝用熒光粉沉降性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法。該方法主要包括以下步驟：（1）將熒光粉超聲分散于水-乙醇溶液中，滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值，得懸濁液；（2）將正硅酸乙酯、乙醇的混合液滴入懸浮液，充分反應(yīng)后，洗滌、干燥處理，得到SiO2包覆的熒光粉；（3）將SiO2包覆的熒光粉、偶聯(lián)劑和無(wú)水甲苯混合后加熱反應(yīng)，洗滌、干燥后得改性熒光粉。本發(fā)明主要通過(guò)對(duì)熒光粉表面進(jìn)行改性，增強(qiáng)熒光粉與LED封裝用硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂的相容性及相互作用力，改善熒光粉在封裝膠中的相容性和沉降穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品一致性。
【專利說(shuō)明】一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED封裝材料改性領(lǐng)域。更具體地，涉及一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light Emitting Diode)，又稱發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苡行мD(zhuǎn)化為光能的電子器件，具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。LED自誕生以來(lái)，特別是上世紀(jì)九十年代白光LED的問(wèn)世，給人們帶來(lái)了全新的照明理念。與白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明光源相比，白光LED具有壽命長(zhǎng)、體積小、響應(yīng)快、無(wú)污染、可靠性高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，此外，還可大大減少能耗，提高能量利用率。目前，白光LED已公認(rèn)為最高效的照明技術(shù)，有望逐步取代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈成為第四代照明光源，白光LED市場(chǎng)前景巨大。
[0003]白光LED可以通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)，其中熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)較為成熟，且成本低、工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品綜合性能較好，目前已成為白光LED的主要實(shí)現(xiàn)途徑。熒光粉轉(zhuǎn)換法是通過(guò)封裝硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂將熒光粉封裝在激發(fā)芯片表面，熒光粉受激發(fā)后發(fā)射熒光，這些熒光與剩余的激發(fā)光復(fù)合或激發(fā)光間復(fù)合產(chǎn)生白光，該方法不僅制備工藝簡(jiǎn)單，還可根據(jù)需要，通過(guò)改變芯片光強(qiáng)、熒光粉加入量對(duì)LED產(chǎn)品的照明效果進(jìn)行調(diào)整。 [0004]LED產(chǎn)品中，熒光粉是非常關(guān)鍵的材料，它的性能及分布情況直接影響產(chǎn)品的綜合性能，然而，熒光粉與封裝膠等有機(jī)材料相容性較差，使其在封裝膠中難以均勻分布，往往存在熒光粉團(tuán)聚而導(dǎo)致材料的力學(xué)、光學(xué)性能下降現(xiàn)象；此外，在封裝固化過(guò)程中，由于熒光粉與封裝膠密度相差較大，往往會(huì)出現(xiàn)熒光粉沉降、分層等情況，這些問(wèn)題也將導(dǎo)致產(chǎn)品光學(xué)一致性下降，不良率提高，生產(chǎn)成本增加等等。因此，通過(guò)對(duì)熒光粉包覆改性來(lái)解決沉降、分層等問(wèn)題對(duì)白光LED行業(yè)意義重大。
[0005]偶聯(lián)劑是一類分子中同時(shí)含有有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種反應(yīng)性的化合物，偶聯(lián)劑能夠通過(guò)共價(jià)鍵將無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料有效連接起來(lái)，因此常通過(guò)偶聯(lián)劑預(yù)處理無(wú)機(jī)粒子，改善分散性、增強(qiáng)結(jié)合力；然而，白光LED封裝膠體系中，熒光粉表面活性較低，在一定程度上限制了偶聯(lián)劑改性應(yīng)用，可預(yù)先在其表面包覆一層二氧化硅，增加表面羥基含量，再通過(guò)偶聯(lián)劑縮合反應(yīng)在其表面引入功能基團(tuán)，達(dá)到改性目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有LED封裝用熒光粉性能缺陷以及改性技術(shù)的不足，提供一種能夠增加提高LED封裝用熒光粉穩(wěn)定性、改善其沉降性能的方法。
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法。
[0008]本發(fā)明上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明提供了一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，通過(guò)二氧化硅(SiO2)包覆處理在熒光粉表面引入硅羥基，提高表面反應(yīng)活性，隨后采用偶聯(lián)劑在其表面接枝改性，處理后的熒光粉在封裝膠中相容性、穩(wěn)定性增加，產(chǎn)品一致性提高。所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法的步驟如下:
S1.按照熒光粉:水-乙醇溶液=0.r5g:50mL的比例，將二者混合，超聲分散均勻后，滴加氨水，調(diào)節(jié)PH值，得到懸濁液；
S2.攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液滴入SI懸浮液中，滴加過(guò)程中通過(guò)控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)后，用乙醇洗滌3~5次，于50~120°C真空烘箱中干燥處理2~12 h，得到二氧化硅包覆的熒光粉；
S3.按照二氧化硅包覆熒光粉:偶聯(lián)劑=IOg:0.01g~Ig的比例，將三者混合均勻，機(jī)械攪拌下加熱進(jìn)行反應(yīng)，洗滌、干燥后得到改性熒光粉。
[0009]其中，優(yōu)選地，SI所述熒光粉為鋁酸鹽類熒光粉和硅酸鹽類熒光粉。
[0010]更優(yōu)選地，SI所述熒光粉為 YAG[Y3Al5O12: Ce，Ca, Cd]、TAG[Tb3Al5O12: Ce，Ca, Cd]或 BOSE[(Sr, Ba, Ca)2Si04:Eu]。
[0011]優(yōu)選地，SI所述超聲的時(shí)間為5~20min，功率為100-300 W。
[0012]優(yōu)選地，SI所述水-乙醇溶液通過(guò)滴加氨水調(diào)節(jié)pH值至8~11 ;
優(yōu)選地，SI所述水-乙醇溶液為去離子水-乙醇溶液，按照體積比，去離子水:乙醇
=0.1 ~5:10o
[0013]優(yōu)選地，S2所述反應(yīng)的時(shí)間為4~8h。
[0014]優(yōu)選地，S3所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑KH550)、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑KH560)、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑KH570 )、乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑A-171)、乙烯基三乙氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑A-151)、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯(鈦酸酯偶聯(lián)劑TC-105)、單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯(鈦酸酯偶聯(lián)劑CT-114)、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯(鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201)或異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯(鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411-A)中的一種或幾種。
[0015]優(yōu)選地，S3所述反應(yīng)的溫度為80~110°C，反應(yīng)時(shí)間為2~8 h ;
S3所述洗滌是分別采用甲苯和乙醇各洗滌3~5次；
S3所述干燥是于40~80°C真空烘箱中干燥處理12~24 h。
[0016]本發(fā)明通過(guò)改性處理，增加了熒光粉與封裝材料的相容性，避免因團(tuán)聚分層而導(dǎo)致力學(xué)、光學(xué)性能下降，同時(shí)改性過(guò)程中，在熒光粉表面引入功能基團(tuán)，增大熒光粉與封裝材料的相互作用力，減緩甚至抵消沉降效果，提高產(chǎn)品一致性。白光LED封裝膠體系中，熒光粉表面活性較低，通過(guò)二氧化硅包覆改性處理，增加表面羥基含量，再通過(guò)偶聯(lián)劑縮合反應(yīng)在其表面引入功能基團(tuán)，最終利用功能基團(tuán)與封裝膠相互作用，實(shí)現(xiàn)熒光粉均勻、穩(wěn)定分布。其中，二氧化硅包覆不僅能夠增加熒光粉表面的反應(yīng)活性，還可提高熒光粉的穩(wěn)定性，同時(shí)透明的包覆層又不影響熒光粉的光學(xué)性能;通過(guò)偶聯(lián)劑形成的共價(jià)鍵以及分子間作用力，將無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料有效連接起來(lái)，改善分散性、增強(qiáng)結(jié)合力，提高復(fù)合材料的綜合性能。
[0017]LED封裝用熒光粉存在多種問(wèn)題，各問(wèn)題的考慮與解決絕不能僅僅考慮某單一問(wèn)題，往往會(huì)牽涉到多個(gè)問(wèn)題的相互影響，特別對(duì)于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)來(lái)講，要保證改性工藝的效果及生產(chǎn)穩(wěn)定性，就顯得尤為重要。因此，在確定工藝路線時(shí)，不能顧此失彼，必須綜合考慮整個(gè)生產(chǎn)工藝的可行性、寬容度、重復(fù)性，相互兼顧。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的探索和研究，總結(jié)得出一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，通過(guò)改性處理得到的改性熒光粉在封裝膠中相容性得以改善，并增大了熒光粉與封裝材料的相互作用力，降低了沉降速率，提高了產(chǎn)品的一致性。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明提供了一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，該方法通過(guò)二氧化硅包覆處理在熒光粉表面引入硅羥基，提高表面反應(yīng)活性，隨后采用偶聯(lián)劑在其表面接枝改性，通過(guò)兩步改性處理后的熒光粉在封裝膠中的相互作用力增強(qiáng)，沉降速率下降，有效的改善了熒光粉的沉降性能。此外，本發(fā)明所述方法增加了熒光粉在與封裝膠的相容性，降低了團(tuán)聚效果，提高了產(chǎn)品的一致性。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限定。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本【技術(shù)領(lǐng)域】常規(guī)試劑、方法和設(shè)備。
[0020]除非特別說(shuō)明，本發(fā)明所用試劑和材料均為市購(gòu)。
[0021]實(shí)施例1
1、制備LED封裝用改性熒光粉，步驟如下:
S1.稱取Ig YAG = Ce3+熒光粉，加入50mL水-乙醇溶液(45mL乙醇、5mL去離子水)中，混合均勻，滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值至8~10，置于超聲分散機(jī)中，200w功率下分散10 min，得到懸濁液；
S2..機(jī)械攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液全部滴入SI懸浮液中，滴入過(guò)程中通過(guò)滴加氨水控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)6~8 h后，用乙醇洗滌3~5次，于80°C真空烘箱中干燥處理2~3h，得到二氧化硅包覆的熒光粉；
S3.將0.5g 二氧化硅包覆的熒光粉、0.025g硅烷偶聯(lián)劑KH560和50mL無(wú)水甲苯混合均勻，機(jī)械攪拌下，110°C反應(yīng)3h，自然冷卻后，使用無(wú)水甲苯洗滌3次，再使用無(wú)水乙醇洗滌3次，最后于40°C真空烘箱中干燥24h，得到改性熒光粉。
[0022]2、將改性熒光粉置于封裝用硅膠中，發(fā)現(xiàn)沉降性能改善，沉降速率下降，產(chǎn)品一致性提聞。
[0023]實(shí)施例2
1、制備LED封裝用改性熒光粉，步驟如下:
51.稱取18了46{63+熒光粉，加入501^水-乙醇溶液(401^乙醇、IOmL去離子水)中，混合均勻，滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值至8.5~11，置于超聲分散機(jī)中，150w功率下分散20 min,得到懸濁液；
52.機(jī)械攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液全部滴入SI懸浮液中，滴入過(guò)程中通過(guò)滴加氨水控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)4~6h后，用乙醇洗滌3~5次，于90°C真空烘箱中干燥處理3 h，得到二氧化硅包覆的熒光粉；
53.將0.5g 二氧化硅包覆的熒光粉、0.01g偶聯(lián)劑KH550、0.01g偶聯(lián)劑KH570和50mL無(wú)水甲苯混合均勻，機(jī)械攪拌下，80°C反應(yīng)8h，自然冷卻后，使用無(wú)水甲苯洗滌3次，再使用無(wú)水乙醇洗滌3次，最后于50°C真空烘箱中干燥15~20h，得到改性熒光粉。
[0024]2、將改性熒光粉置于封裝用硅膠中，發(fā)現(xiàn)沉降性能改善，沉降速率下降，產(chǎn)品一致性提聞。[0025]實(shí)施例3
1、制備LED封裝用改性熒光粉，步驟如下:
51.稱取IgBaAl2Si2O8 = Eu2+熒光粉，加入50mL水-乙醇溶液(47mL乙醇、3mL去離子水)中，混合均勻，滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值至8~10，置于超聲分散機(jī)中，300w功率下分散10min,得到懸池液；
52.機(jī)械攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液全部滴入SI懸浮液中，滴入過(guò)程中通過(guò)滴加氨水控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)6~8后，用乙醇洗滌3~5次，于80°C真空烘箱中干燥處理3h，得到二氧化硅包覆的熒光粉；
53.將0.5g 二氧化硅包覆的熒光粉、0.01g偶聯(lián)劑CT114、0.01g偶聯(lián)劑TC-105和50mL無(wú)水甲苯混合均勻，機(jī)械攪拌下，110°C反應(yīng)6h，自然冷卻后，使用無(wú)水甲苯洗滌3次，再使用無(wú)水乙醇洗滌3次，最后于60°C真空烘箱中干燥10~15h，得到改性熒光粉。
[0026]2、將改性熒光粉置于封裝用硅膠中，發(fā)現(xiàn)沉降性能改善，沉降速率下降，產(chǎn)品一致性提聞。
[0027]實(shí)施例4
1、制備LED封裝用改性熒光粉，步驟如下:
51.稱取18￥46{63+熒光粉，加入501^水-乙醇溶液(401^乙醇、IOmL去離子水)中，混合均勻，滴加氨水， 調(diào)節(jié)pH值至9~11，置于超聲分散機(jī)中，200w功率下分散10 min，得到懸濁液；
52.機(jī)械攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液全部滴入SI懸浮液中，滴入過(guò)程中通過(guò)滴加氨水控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)6~8后，用乙醇洗滌3~5次，于60°C真空烘箱中干燥處理5 h，得到二氧化硅包覆的熒光粉；
53.將0.5g二氧化硅包覆的熒光粉、0.01g偶聯(lián)劑NDZ-201、0.02g偶聯(lián)劑TC105和50mL無(wú)水甲苯混合均勻，機(jī)械攪拌下，90°C反應(yīng)6~8h，自然冷卻后，使用無(wú)水甲苯洗滌3次，再使用無(wú)水乙醇洗滌3次，最后于45°C真空烘箱中干燥20~24h，得到改性熒光粉。
[0028]2、將改性熒光粉置于封裝用硅膠中，發(fā)現(xiàn)沉降性能改善，沉降速率下降，產(chǎn)品一致性提聞。
[0029]實(shí)施例5
1、制備LED封裝用改性熒光粉，步驟如下:
51.稱取IgYAG = Ce3+熒光粉，加入50mL水-乙醇溶液(45mL乙醇、5mL去離子水)中，混合均勻，滴加氨水，調(diào)節(jié)pH值至8~10，置于超聲分散機(jī)中，300w功率下分散10 min，得到懸濁液；
52.機(jī)械攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液全部滴入SI懸浮液中，滴入過(guò)程中通過(guò)滴加氨水控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)6~8后，用乙醇洗滌3~5次，于80°C真空烘箱中干燥處理3 h，得到二氧化硅包覆的熒光粉；
53.將0.5g 二氧化硅包覆的熒光粉、0.01g偶聯(lián)劑A17U0.01g偶聯(lián)劑KH550和50mL無(wú)水甲苯混合均勻，機(jī)械攪拌下，100°C反應(yīng)6~8h，自然冷卻后，使用無(wú)水甲苯洗滌3次，再使用無(wú)水乙醇洗滌3次，最后于50°C真空烘箱中干燥20~24h，得到改性熒光粉。
[0030]2、將改性熒光粉置于封裝用硅膠中，發(fā)現(xiàn)沉降性能改善，沉降速率下降，產(chǎn)品一致性提聞。
【權(quán)利要求】
1.一種改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，步驟如下: 51.按照熒光粉:水-乙醇溶液=0.r5g:50mL的比例，將二者混合，超聲分散均勻后，滴加氨水，調(diào)節(jié)PH值，得到懸濁液； 52.機(jī)械攪拌下，將正硅酸乙酯、乙醇的混合液滴入SI懸浮液中，滴加過(guò)程中控制體系的PH值恒定，充分反應(yīng)后，用乙醇洗滌3~5次，于50~120°C真空烘箱中干燥處理2~12 h，得到二氧化硅包覆的熒光粉； 53.按照二氧化硅包覆熒光粉:偶聯(lián)劑=IOg:0.01g~Ig的比例，將三者混合均勻，機(jī)械攪拌下加熱進(jìn)行反應(yīng)，洗滌、干燥后得到改性熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，SI所述熒光粉為鋁酸鹽類熒光粉和硅酸鹽類熒光粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，SI所述熒光粉為 YAG[Y3Al5O12:Ce, Ca, Cd]、TAG[Tb3Al5O12:Ce, Ca, Cd]或 BOSE[(Sr, Ba,Ca)2Si04:Eu]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，SI所述超聲的時(shí)間為5~20min，功率為100-300 W。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，SI所述水-乙醇溶液通過(guò)滴加氨水調(diào)節(jié)pH值至8~11。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，SI所述水-乙醇溶液為去離子水-乙醇溶液，按照體積比，去離子水:乙醇=0.1~5:10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，S2所述反應(yīng)的時(shí)間為4~8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，S3所述偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、異丙基二油酸酸氧基鈦酸酯、單烷氧基三(二辛基磷酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯或異丙氧基二硬脂酸酰氧基鋁酸酯中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，S3所述二氧化硅包覆熒光粉:偶聯(lián)劑=10:0.01~I。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述改善LED封裝用熒光粉沉降性能的方法，其特征在于，S3所述反應(yīng)的溫度為80~110°C，反應(yīng)時(shí)間為2~8h; S3所述洗滌是分別采用甲苯和乙醇各洗滌3~5次； S3所述干燥是于40~80°C真空烘箱中干燥處理12~24 h。
【文檔編號(hào)】C09K11/02GK104017558SQ201410147517
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】周英杰 申請(qǐng)人:江蘇嘉娜泰有機(jī)硅有限公司