[實用新型]一種透明陶瓷白光LED器件

有效

• 申請號: 201020004452.4
• 申請日: 2010-01-22
• 公開（公告）號: CN201576698U
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 石云;潘裕柏;馮錫淇;姜本學
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種白光LED器件，更準確的說涉及一種透明陶瓷白光LED器件。屬于LED發光技術領域。

背景技術

白光LED(White?light-emitting?diode)具有小型固體化，耐震動，瞬時啟動和快響應(μs)，節能且壽命長(萬小時)，綠色高效等許多優點，尤其是白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統光源的能效幾乎都已達到了極限，而基于LED照明技術的能效有望在今后10年內提高一到兩倍，未來可廣泛應用于各種建筑與景觀照明，LCD背景光，醫療，航海、航空，汽車照明，及各種便攜式照明，有望作為一種節能、環保的綠色固態照明(SSL)技術，發展成為第四代新照明光源。

白光LED的發光原理主要是將熒光粉涂覆在藍光LED或紫外LED芯片上，通過波長轉換實現白光。然而當前在白光LED的研究發展過程中，主要存在以下突出問題：

1).發光效率低，顯色性不好：用藍光LED芯片與黃光Ce:YAG熒光粉組合發出的白光，由于紅綠藍三基色中的紅色成份少，導致白光LED的色溫偏高，衰減嚴重；同時藍光LED持續點亮會造成溫度升高，熒光粉會發生退化，使得出光效率不高，難以符合各種照明要求；雖然近年來人們開始關注采用紫外芯片激發紅綠藍三波長熒光粉的方案，提高發光效率和顯色性，但是如何實現三波長熒光粉的合成和在芯片上的均勻有效涂覆，使白光LED的色彩質量及一致性達到理想的狀態，仍是業內人士面臨的挑戰。

2).色溫(CCT)變化：對于熒光粉轉換型(Phosphor?converted，PC)白光LED，色溫變化是目前面臨的主要挑戰。粉體在藍光或紫外芯片發出的光通過時會產生散射和吸收等現象，涂覆厚度的不均勻及熒光粉的形貌和粒徑等因素，都會導致產生黃色光斑，藍色光斑，白光色溫不一致等問題。另外熒光粉涂覆在藍色芯片上的時候需要用硅膠混合，由于LED大部分能量發熱導致溫度升高，熒光粉在高溫下的發光效率降低，長時間在高溫下，熒光粉的衰減也較大，而硅膠會老化會影響熒光粉的使用壽命。

國內關于白光LED用熒光材料方面的專利申請多集中在粉體材料方面，也有一些專利提出了替代材料的技術方案，例如CN1815765A提出了一種YAG晶片式白光發光二極管及其封裝方法，將稀土摻雜的YAG晶片用作熒光材料，但是單晶材料相比陶瓷，在機械、力學穩定性方面存在不足，限制了加工制造的靈活性，且單晶生長需要高溫，制備成本較高。且該技術方案仍需樹脂封裝晶片，不能從根本上解決樹脂受熱老化問題。

又如CN101338879A提出了一種利用YAG透明陶瓷制備白光LED的方法，但是此專利中的透明陶瓷實際是指多晶顆粒形式的涂覆層，陶瓷顆粒為1nm?300nm，而不是塊體陶瓷，與傳統熒光粉差別不大。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種透明陶瓷白光LED器件，以克服現有技術不足。

本實用新型提供的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于包括作為發光材料的塊體透明陶瓷發光體，LED芯片以及承載LED芯片和透明陶瓷發光體的載體，載體開設有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷發光體直接疊放在LED芯片上或鑲嵌在載體中。凹槽底部設有金屬引線。

本實用新型提供的LED器件是以多晶透明陶瓷為發光體，在藍光LED芯片或紫外LED芯片激發下，獲得光學均勻性好，色溫低的白光。

本實用新型提供的LED器件結構特征在于，發光體以塊體的形式，直接疊放在藍光LED芯片或紫外光LED芯片上；或鑲嵌于藍光LED芯片或紫外光LED芯片上，經芯片激發后，使激發光與受激發射光混合，或受激發射光之間混合，形成白光；

本實用新型結構上的特征是，無需樹脂封裝發光體，簡化了封裝技術，從而有效的避免了樹脂受熱老化造成的發光效率降低問題，且充分發揮了透明陶瓷在機械、力學和熱學性能上的優點。

由于本實用新型利用了特殊的結構和透明陶瓷發光體，充分發揮了透明陶瓷材料的優點：

1)透明化的發光材料可以解決熒光粉對光的散射和吸收，提高發光效率；

2)陶瓷不存在單晶的分凝系數問題，可以實現多種發光離子的高濃度均勻共摻，從而可以通過精確控制陶瓷片熒光體的透過率，發光波段等各種參數，調節和控制熒光體陶瓷片轉換的黃光與未被轉換的藍光之間的比例，利用透明陶瓷自身的均勻性，獲得均一高質量的白光，并可進行發光設計，開發新材料；

3)透明陶瓷具有優異的機械和熱力學性能，抗振動，導熱性好，可解決藍光LED持續點亮下溫度升高造成的各種發光問題，進一步提高器件的發光穩定性和使用壽命，尤其適合大功率白光LED器件；