[发明专利]一种用于LED照明的发光陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于LED照明的发光陶瓷及其制备方法和应用，具体采用如下步骤制备而成：步骤1：制备荧光粉‑玻璃粉混合浆料；按比例称取荧光粉和玻璃粉混合，将混合粉体加入玛瑙研钵中，加入少量粘合剂，以低碳醇为介质充分研磨，得到混合浆料；其中，所述荧光粉和玻璃粉按照质量比(1–x)/x进行配置，0<x<0.5；步骤2：制备发光陶瓷；将步骤1得到的混合浆料涂覆在商用透明陶瓷片表面，经预处理和烧结，得到发光陶瓷。

技术领域

本发明涉及LED照明显示领域及发光陶瓷技术，具体涉及一种用于LED照明的发光陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

伴随LED行业的飞速发展，具有大功率和超高亮度光源的应用越来越广泛。提高亮度的手段就是提高电流功率，而随着电流升高，LED发热量会剧增。随着功率的增加，LED的散热问题显得越来越突出，大量实际应用表明，LED不能加大输入功率的基本原因，是由于LED在工作过程中会放出大量的热，使管芯结温迅速上升，热阻变大。输入功率越高，发热效应越大；而温度的升高将导致器件性能变化与衰减，非辐射复合增加，器件的漏电流增加，半导体材料缺陷增长，金属电极电迁移，封装用环氧树脂黄化等等，严重影响LED的光电参数，甚至使大功率LED失效。因此，对于LED器件，降低热阻与结温、对发光二极管的热特性进行改善显得日趋重要。

另外，在实际应用中大多数的LED灯所用的光源是把灯珠贴片在PCB版上或铝基板上，典型的就是塑包铝灯。该方法技术成熟，成本是所有方案中最低的，是球泡中出货数量最多的。但该方法的缺陷之一是发光面是单面的，即180度或160度出光，其照明效果在灯泡的上部形成暗区，不少场合需要解决这个缺陷。

为解决上述问题，人们致力于研究发光陶瓷：只需在有芯片的一面涂胶，而陶瓷基板底部能吸收蓝光而发出与上部同样颜色的光，即所谓发光陶瓷。

发光陶瓷的优点是：单面涂覆，工艺大大简化，底部无涂覆，有利散热。现有发光陶瓷的制作工艺是在陶瓷粉末进行流片时加入3-6％的YAG，其它同陶瓷基板原工艺。缺点是：由于陶瓷基板加工时的焙烧温度为1100℃或以上，而大多数红粉是Eu²+为激活剂的，所以一般红粉不适合这种方法。色温6000K通常采用的发光陶瓷的制备方法是将原始粉料高温高压压制而成，但是这种方法制备的发光陶瓷存在纳米至微米级气孔，影响了陶瓷的发光效率和力学性能，且工艺复杂难以大面积大规模生产。例如，东北大学材料与冶金学院闻雷等人采用一步法制备LED照明YAG:Ce发光陶瓷的工艺技术：将原料称量-加入TEOS-球磨-烘干-压制成型-真空烧结。球磨使用高纯ZrO₂球，以无水乙醇为介质，球磨时间为24h。烘干后的粉料采用钢模双向压制成型，压制压力为200MPa，压制后的坯体直径为13mm，厚度为3mm。烧结采用VSF-7型真空炉，真空度高于1×10-³Pa。实验所得到的YAG多晶体在可见光区(400～800nm)最大透光率为63％，在红外光区(800～l200nm)的透光率基本接近70％。但上述材料没有发光性能。如果在上述制备过程中加入Lu,Ga和激活剂Ce，即可获得LED照明透明发光陶瓷。但是，这种技术由于加入“杂质”，制品较厚，大大影响其发光效率与透过性能，同时，也难以大面积规模生产。