[发明专利]用于白光LED荧光转换的含Lu的Ce：YAG基透明陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明荧光陶瓷材料，特别是一种用于白光激光二极管(以下简称为LED)荧光转换的含Lu的Ce：YAG基透明陶瓷及其制备方法，该透明陶瓷由MgAl₂O₄-(Ce_xLu_yY_1-x-y)₃Al₅O₁₂构成。 

背景技术

白光LED自问世以来，因其具有高效节能、绿色环保、寿命长等优点而被誉为是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明光源，被广泛地应用于手机、数码相机、家庭或户外照明等领域。据预测，LED照明占常用照明领域的比例在2015年将达到50％，到2020年将达到80％，并成为全球最主要的照明方式，整个白光LED市场在2014年就将达到204亿美金的市场规模。 

现在已经实现商业化的白光LED封装技术是将Ce:YAG黄色荧光粉均匀分散在环氧树脂或硅胶层中以固定蓝光芯片，同时减小芯片与粉体之间的空气气孔，但是环氧树脂或硅胶是高分子有机物，这些有机高分子封装材料的散热性能较差，LED的蓝光芯片在持续发热下，其温度会升高，特别是大功率LED器件封装，不仅荧光粉颗粒随着温度的升高发光效率下降，而且有机高分子封装材料在温度升高时发生化学反应，导致老化后的有机物的透过率下降，导致LED器件，尤其是大功率LED器件的光衰问题突出，其使用寿命严重降低。甚至由于散热性能较差，会引起Ce:YAG荧光粉的热猝灭现象。 

基于目前白光LED出现的上述问题，研究人员开始研发具有高稳定性的透明陶瓷作为荧光转换和封装材料。 

而Ce:YAG透明荧光陶瓷具有比硅胶高得多的热导率和热稳定性，可以抗光衰，减少散射损失，而且具有较高的硬度等力学性能，延长白光LED的使用寿命，具有较高的经济效益。目前，国际上Philip Luminleds公司、Osram公司以及日本京都大学等知名机构均在从事这方面的研究。其中，Philip Luminleds已开发出使用陶瓷荧光材料的大功率LED产品-Lumiramic LUXEONa LED，其技术核心就是陶瓷荧光板(Lumiramic)结合薄膜倒装芯片(Thin Film Flip Chip， TFFC)。该技术可将白光LED的色温变化降低到原来的1/4，大大改善了各个LED间色温不均的现象，还提高了亮度和光谱的稳定性。 

国内方面，关于Ce:YAG透明荧光陶瓷也开展了许多研究工作，例如贺飞龙等在“白光LED用新型MgAl₂O₄/Ce：YAG透明陶瓷的发光性能”中提出，MgAl₂O₄/Ce：YAG透明陶瓷与蓝光LED芯片封装成白光LED，在35mA驱动下光效达到133.47lm·W^-1，其色温稳定性要远远好于传统YAG：Ce荧光粉封装的白光LED，明显提高了白光LED的寿命。 

例如CN102832328A虽然公开了一种组成为多晶Re：YAG的荧光陶瓷，其中稀土元素Re选自Ce、Eu、Er、Nd、Tb、Sm、Tm、Dy或Yb，掺杂量为0.005到10wt％，但是其仅仅考察了光源点亮30分钟之后，所述荧光陶瓷的光源光效，以及对色温的影响。 

然而，目前的Ce-YAG基透明荧光陶瓷直接用作封装材料来替代有机高分子或硅胶时，还存在高温长时间使用时发光效率会出现明显下降，因而使用寿命仍然无法令人满意。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于白光LED荧光转换的透明陶瓷及其制备方法，该透明陶瓷可直接用作封装材料来替代传统的有机高分子或硅胶类封装材料，其相对于现有的透明陶瓷，具有较低且稳定的色温，优异的发光效率，显著提高的显色指数，非常高的稳定性和抗光衰性能，因而具有令人满意的使用寿命。 

本发明的发明人通过艰苦的试验，长时间的研究，提出的技术方案如下：