[發(fā)明專(zhuān)利]一種透明陶瓷白光LED及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210065895.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102620167A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏念;盧鐵城;黎峰;張偉;馬奔原;盧忠文;齊建起
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F21S2/00
• 分類(lèi)號(hào): F21S2/00;F21V9/10;F21V29/00;F21V15/00;F21Y101/02
• 代理公司: 成都科海專(zhuān)利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;馬新民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及白光LED領(lǐng)域，特別涉及一種透明陶瓷白光LED及其制備方法。

背景技術(shù)

以發(fā)光二極管(LED)為主的半導(dǎo)體照明是21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域。作為一種新穎的半導(dǎo)體光源，白光LED以其效率高、功耗小、壽命長(zhǎng)、固態(tài)節(jié)能以及綠色環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，真正點(diǎn)燃了“綠色照明的光輝”，這是許多傳統(tǒng)的光源無(wú)法比擬的，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。其應(yīng)用領(lǐng)域包括液晶顯示器(LCD)背光源(汽車(chē)、音響儀表板、手機(jī)背光板)、交通信號(hào)燈、室內(nèi)照明、廣場(chǎng)照明等。受手機(jī)、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域高速發(fā)展和普通照明市場(chǎng)的需求，人們對(duì)白光LED的需求量急劇增加。因此，白光LED的市場(chǎng)潛力可以說(shuō)是相當(dāng)巨大的。

目前白光LED的主流技術(shù)仍是熒光粉轉(zhuǎn)換，即將熒光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG:Ce)與灌封膠混合，然后點(diǎn)涂在藍(lán)光LED芯片上，通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換形成白光，熒光粉涂層厚度約2mm，外面的保護(hù)透鏡常用聚碳酸酯(PC)或有機(jī)玻璃。由于現(xiàn)有白光LED的結(jié)構(gòu)和熒光粉的性能，使得現(xiàn)有白光LED主要存以下問(wèn)題：

1、光提取率不高。常用熒光粉粒徑在1um以上，折射率大于或等于1.85，而灌封硅膠折射率一般在1.5左右，由于兩者間折射率不匹配，以及熒光粉粒徑遠(yuǎn)大于光散射極限，因而在熒光粉顆粒表面存在光散射，降低了出光效率。

2、耐熱性差。隨著溫度上升，熒光粉量子效率降低，出光減少，輻射波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生變化，從而引起白光LED色溫、色度的變化，較高的溫度還會(huì)加速熒光粉的老化。原因在于熒光粉涂層是由環(huán)氧或硅膠與熒光粉調(diào)配而成，散熱性能較差，當(dāng)受到紫光或紫外光的輻射時(shí)，易發(fā)生溫度猝滅和老化，使發(fā)光效率降低。

3、散熱性能不佳。常用白光LED的透鏡外殼多用PC，其溫度不能超過(guò)110℃，且熱導(dǎo)率不高，為0.1975W/mK，因此散熱性能不佳。這些問(wèn)題的解決是LED快速發(fā)展的關(guān)鍵。

為了解決上述問(wèn)題，有不少專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)問(wèn)世：

CN1815765A公開(kāi)了一種YAG晶片式白光發(fā)光二極管及其封裝方法，將稀土摻雜的YAG晶片用作熒光材料以替代熒光粉。但是由于晶體生長(zhǎng)方面的限制，大尺寸的YAG單晶材料需要特殊的設(shè)備和復(fù)雜的工藝，與陶瓷相比，其制備周期長(zhǎng)、成本較高、易于開(kāi)裂，因此使該方法的應(yīng)用受到限制。

CN101697367A公開(kāi)了一種利用透明陶瓷制備LED的方法，該方法將定量的熒光粉加入到透明陶瓷粉體中，充分混合后按陶瓷制備工藝制備出熒光透明陶瓷。所述熒光粉包括黃色、紅色、綠色、橙色、藍(lán)色、紫色熒光粉中的一種或多種按比例混合而成，所述透明陶瓷粉體的材料為鎂鋁尖晶石、釔鋁石榴石、氧化釔、氮氧化鋁等中的一種。此種方法存在的問(wèn)題是：熒光粉與陶瓷粉體晶格常數(shù)、折射率等不匹配，因而在燒結(jié)過(guò)程中不能完全互溶，所制備的透明陶瓷均勻性、透光率不高，導(dǎo)致封裝的白光LED燈的出射光在空間分布不均勻，光提取率不高。

CN201576698U公開(kāi)了一種透明陶瓷白光LED器件，包括作為發(fā)光材料的塊體透明陶瓷發(fā)光體，LED芯片以及承載LED芯片和透明陶瓷發(fā)光體的載體，LED芯片位于載體開(kāi)設(shè)的凹槽底部，透明陶瓷發(fā)光體直接疊放在LED芯片上或鑲嵌在載體中。該專(zhuān)利用塊體透明陶瓷發(fā)光體取代熒光粉雖然有效減少了光的散射，有利于提高發(fā)光效率，相對(duì)于單晶材料的制備，工藝更為簡(jiǎn)化，但該專(zhuān)利并未公開(kāi)所述塊體透明陶瓷發(fā)光體的成分，也未公開(kāi)其透明陶瓷白光LED器件的發(fā)光效率，而透明陶瓷發(fā)光體的成分對(duì)發(fā)光效率的提高是重要因素之一。此外，其LED芯片位于載體開(kāi)設(shè)的凹槽底部，透明陶瓷發(fā)光體直接疊放在LED芯片上并不能實(shí)現(xiàn)它們?cè)谳d體上的固定，對(duì)透明陶瓷白光LED器件的正常工作與使用壽命也會(huì)造成影響，LED芯片在載體上的鑲嵌會(huì)使載體的制備工序增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種透明陶瓷白光LED及其制備方法，以進(jìn)一步提高白光LED的發(fā)光效率，改善散熱條件、使其工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，封裝更簡(jiǎn)單。

本發(fā)明所述透明陶瓷白光LED，包括支架、藍(lán)光LED芯片和透明陶瓷熒光體，所述透明陶瓷熒光體為鈰摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷片，藍(lán)光LED芯片位于支架所設(shè)置的凹槽內(nèi)且與支架底部安裝的電極連接，鈰摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷片覆蓋藍(lán)光LED芯片，通過(guò)填充在鈰摻雜釔鋁石榴石透明陶瓷片與藍(lán)光LED芯片之間的硅膠將所述透明陶瓷片與所述LED芯片固定在支架上。