[发明专利]一种透明陶瓷白光LED及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及白光LED领域，特别涉及一种透明陶瓷白光LED及其制备方法。

背景技术

以发光二极管(LED)为主的半导体照明是21世纪最具有发展前景的高新技术领域。作为一种新颖的半导体光源，白光LED以其效率高、功耗小、寿命长、固态节能以及绿色环保等显著优点，真正点燃了“绿色照明的光辉”，这是许多传统的光源无法比拟的，因而具有广泛的应用前景。其应用领域包括液晶显示器(LCD)背光源(汽车、音响仪表板、手机背光板)、交通信号灯、室内照明、广场照明等。受手机、汽车产业等领域高速发展和普通照明市场的需求，人们对白光LED的需求量急剧增加。因此，白光LED的市场潜力可以说是相当巨大的。

目前白光LED的主流技术仍是荧光粉转换，即将荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG:Ce)与灌封胶混合，然后点涂在蓝光LED芯片上，通过波长转换形成白光，荧光粉涂层厚度约2mm，外面的保护透镜常用聚碳酸酯(PC)或有机玻璃。由于现有白光LED的结构和荧光粉的性能，使得现有白光LED主要存以下问题：

1、光提取率不高。常用荧光粉粒径在1um以上，折射率大于或等于1.85，而灌封硅胶折射率一般在1.5左右，由于两者间折射率不匹配，以及荧光粉粒径远大于光散射极限，因而在荧光粉颗粒表面存在光散射，降低了出光效率。

2、耐热性差。随着温度上升，荧光粉量子效率降低，出光减少，辐射波长也会发生变化，从而引起白光LED色温、色度的变化，较高的温度还会加速荧光粉的老化。原因在于荧光粉涂层是由环氧或硅胶与荧光粉调配而成，散热性能较差，当受到紫光或紫外光的辐射时，易发生温度猝灭和老化，使发光效率降低。

3、散热性能不佳。常用白光LED的透镜外壳多用PC，其温度不能超过110℃，且热导率不高，为0.1975W/mK，因此散热性能不佳。这些问题的解决是LED快速发展的关键。

为了解决上述问题，有不少专利或专利申请问世：

CN1815765A公开了一种YAG晶片式白光发光二极管及其封装方法，将稀土掺杂的YAG晶片用作荧光材料以替代荧光粉。但是由于晶体生长方面的限制，大尺寸的YAG单晶材料需要特殊的设备和复杂的工艺，与陶瓷相比，其制备周期长、成本较高、易于开裂，因此使该方法的应用受到限制。

CN101697367A公开了一种利用透明陶瓷制备LED的方法，该方法将定量的荧光粉加入到透明陶瓷粉体中，充分混合后按陶瓷制备工艺制备出荧光透明陶瓷。所述荧光粉包括黄色、红色、绿色、橙色、蓝色、紫色荧光粉中的一种或多种按比例混合而成，所述透明陶瓷粉体的材料为镁铝尖晶石、钇铝石榴石、氧化钇、氮氧化铝等中的一种。此种方法存在的问题是：荧光粉与陶瓷粉体晶格常数、折射率等不匹配，因而在烧结过程中不能完全互溶，所制备的透明陶瓷均匀性、透光率不高，导致封装的白光LED灯的出射光在空间分布不均匀，光提取率不高。

CN201576698U公开了一种透明陶瓷白光LED器件，包括作为发光材料的块体透明陶瓷发光体，LED芯片以及承载LED芯片和透明陶瓷发光体的载体，LED芯片位于载体开设的凹槽底部，透明陶瓷发光体直接叠放在LED芯片上或镶嵌在载体中。该专利用块体透明陶瓷发光体取代荧光粉虽然有效减少了光的散射，有利于提高发光效率，相对于单晶材料的制备，工艺更为简化，但该专利并未公开所述块体透明陶瓷发光体的成分，也未公开其透明陶瓷白光LED器件的发光效率，而透明陶瓷发光体的成分对发光效率的提高是重要因素之一。此外，其LED芯片位于载体开设的凹槽底部，透明陶瓷发光体直接叠放在LED芯片上并不能实现它们在载体上的固定，对透明陶瓷白光LED器件的正常工作与使用寿命也会造成影响，LED芯片在载体上的镶嵌会使载体的制备工序增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种透明陶瓷白光LED及其制备方法，以进一步提高白光LED的发光效率，改善散热条件、使其工作稳定、使用寿命长，封装更简单。

本发明所述透明陶瓷白光LED，包括支架、蓝光LED芯片和透明陶瓷荧光体，所述透明陶瓷荧光体为铈掺杂钇铝石榴石透明陶瓷片，蓝光LED芯片位于支架所设置的凹槽内且与支架底部安装的电极连接，铈掺杂钇铝石榴石透明陶瓷片覆盖蓝光LED芯片，通过填充在铈掺杂钇铝石榴石透明陶瓷片与蓝光LED芯片之间的硅胶将所述透明陶瓷片与所述LED芯片固定在支架上。