專利名稱：一種透明陶瓷白光led器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種白光LED器件，更準(zhǔn)確的說(shuō)涉及一種透明陶瓷白光LED器件。 屬于LED發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
白光LED(White light-emitting diode)具有小型固體化，耐震動(dòng)，瞬時(shí)啟動(dòng)和快 響應(yīng)(μ8)，節(jié)能且壽命長(zhǎng)(萬(wàn)小時(shí))，綠色高效等許多優(yōu)點(diǎn)，尤其是白熾燈、熒光燈和高壓 氣體放電燈等傳統(tǒng)光源的能效幾乎 都已達(dá)到了極限，而基于LED照明技術(shù)的能效有望在今 后10年內(nèi)提高一到兩倍，未來(lái)可廣泛應(yīng)用于各種建筑與景觀照明，LCD背景光，醫(yī)療，航海、 航空，汽車照明，及各種便攜式照明，有望作為一種節(jié)能、環(huán)保的綠色固態(tài)照明(SSL)技術(shù)， 發(fā)展成為第四代新照明光源。白光LED的發(fā)光原理主要是將熒光粉涂覆在藍(lán)光LED或紫外LED芯片上，通過(guò)波 長(zhǎng)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)白光。然而當(dāng)前在白光LED的研究發(fā)展過(guò)程中，主要存在以下突出問(wèn)題1).發(fā)光效率低，顯色性不好用藍(lán)光LED芯片與黃光Ce:YAG熒光粉組合發(fā)出的 白光，由于紅綠藍(lán)三基色中的紅色成份少，導(dǎo)致白光LED的色溫偏高，衰減嚴(yán)重；同時(shí)藍(lán)光 LED持續(xù)點(diǎn)亮?xí)斐蓽囟壬撸瑹晒夥蹠?huì)發(fā)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(lái)人們開始關(guān)注采用紫外芯片激發(fā)紅綠藍(lán)三波長(zhǎng)熒光粉的方案，提高發(fā)光 效率和顯色性，但是如何實(shí)現(xiàn)三波長(zhǎng)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(zhì)量及一致性達(dá)到理想的狀態(tài)，仍是業(yè)內(nèi)人士面臨的挑戰(zhàn)。2).色溫(CCT)變化對(duì)于熒光粉轉(zhuǎn)換型(Phosphor converted, PC)白光LED，色 溫變化是目前面臨的主要挑戰(zhàn)。粉體在藍(lán)光或紫外芯片發(fā)出的光通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生散射和吸收 等現(xiàn)象，涂覆厚度的不均勻及熒光粉的形貌和粒徑等因素，都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生黃色光斑，藍(lán)色光 斑，白光色溫不一致等問(wèn)題。另外熒光粉涂覆在藍(lán)色芯片上的時(shí)候需要用硅膠混合，由于 LED大部分能量發(fā)熱導(dǎo)致溫度升高，熒光粉在高溫下的發(fā)光效率降低，長(zhǎng)時(shí)間在高溫下，熒 光粉的衰減也較大，而硅膠會(huì)老化會(huì)影響熒光粉的使用壽命。國(guó)內(nèi)關(guān)于白光LED用熒光材料方面的專利申請(qǐng)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(shù)方案，例如CN1815765A提出了一種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，但是單晶材料相比陶瓷，在機(jī)械、力 學(xué)穩(wěn)定性方面存在不足，限制了加工制造的靈活性，且單晶生長(zhǎng)需要高溫，制備成本較高。 且該技術(shù)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(wèn)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(shí)際是指多晶顆粒形式的涂覆層，陶瓷顆粒為Inm 300nm，而不是塊體陶 瓷，與傳統(tǒng)熒光粉差別不大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)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(xiàn)有技術(shù)不足。[0009]本實(shí)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(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，載體開設(shè)有凹槽， LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷發(fā)光體直接疊放在LED芯片上或鑲嵌在載體中。凹槽底部 設(shè)有金屬引線。本實(shí)用新型提供的LED器件是以多晶透明陶瓷為發(fā)光體，在藍(lán)光LED芯片或紫外 LED芯片激發(fā)下，獲得光學(xué)均勻性好，色溫低的白光。本實(shí)用新型提供的LED器件結(jié)構(gòu)特征在于，發(fā)光體以塊體的形式，直接疊放在藍(lán) 光LED芯片或紫外光LED芯片上；或鑲嵌于藍(lán)光LED芯片或紫外光LED芯片上，經(jīng)芯片激發(fā) 后，使激發(fā)光與受激發(fā)射光混合，或受激發(fā)射光之間混合，形成白光；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)上的特征是，無(wú)需樹脂封裝發(fā)光體，簡(jiǎn)化了封裝技術(shù)，從而有效的 避免了樹脂受熱老化造成的發(fā)光效率降低問(wèn)題，且充分發(fā)揮了透明陶瓷在機(jī)械、力學(xué)和熱 學(xué)性能上的優(yōu)點(diǎn)。由于本實(shí)用新型利用了特殊的結(jié)構(gòu)和透明陶瓷發(fā)光體，充分發(fā)揮了透明陶瓷材料 的優(yōu)點(diǎn)1)透明化的發(fā)光材料可以解決熒光粉對(duì)光的散射和吸收，提高發(fā)光效率；2)陶瓷不存在單晶的分凝系數(shù)問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)多種發(fā)光離子的高濃度均勻共摻， 從而可以通過(guò)精確控制陶瓷片熒光體的透過(guò)率，發(fā)光波段等各種參數(shù)，調(diào)節(jié)和控制熒光體 陶瓷片轉(zhuǎn)換的黃光與未被轉(zhuǎn)換的藍(lán)光之間的比例，利用透明陶瓷自身的均勻性，獲得均一 高質(zhì)量的白光，并可進(jìn)行發(fā)光設(shè)計(jì)，開發(fā)新材料；3)透明陶瓷具有優(yōu)異的機(jī)械和熱力學(xué)性能，抗振動(dòng)，導(dǎo)熱性好，可解決藍(lán)光LED持 續(xù)點(diǎn)亮下溫度升高造成的各種發(fā)光問(wèn)題，進(jìn)一步提高器件的發(fā)光穩(wěn)定性和使用壽命，尤其 適合大功率白光LED器件；4)陶瓷相對(duì)單晶，在成型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備方便具有優(yōu)勢(shì)，且相對(duì)高熔點(diǎn)的 Ce:YAG體系(熔點(diǎn)1950°C )，陶瓷不需熔融，在較低溫度下就可以燒制成功，商業(yè)成本低廉， 發(fā)展前景廣闊。

圖1是實(shí)用新型提供的白光LED器件直接疊放式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)用新型提供的白光LED器件鑲嵌式結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如附圖1和2所示的白光LED器件，其中2代表LED芯片，可為藍(lán)光或紫外LED芯 片；1表示透明陶瓷塊體，可在LED芯片下激發(fā)發(fā)光，LED芯片2發(fā)出的光與1受激發(fā)發(fā)出的 光均勻混光后，產(chǎn)生白光；3表示承載LED芯片和陶瓷發(fā)光體的器件載體，載體下部設(shè)有金 屬引線，與LED芯片鏈接。載體開設(shè)有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，連接電源導(dǎo)線。其特征在于，凹槽底部的LED芯片之上，可直接疊放塊體透明陶瓷，用作發(fā)光材 料，不需要填充透光樹脂封裝，簡(jiǎn)化可封裝技術(shù)，且避免了在高功率長(zhǎng)時(shí)間使用下，透光樹 脂老化造成的白光不均，發(fā)光效率降低問(wèn)題；進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)在于，由于透明陶瓷的塊體，就有良好的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能，機(jī)械加工性能優(yōu)良，可以將透明陶瓷發(fā)光體鑲嵌固定在載體上，中間保留一定空隙，進(jìn)一步優(yōu)化散熱性能。所述的距離< 5cm，作為發(fā)光材料的透明陶瓷發(fā)光體厚度為O. l-5mm，在LED芯 片激發(fā)下，發(fā)出一種或多波段的光。
權(quán)利要求一種透明陶瓷白光LED器件，其特征在于包括作為發(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，載體開設(shè)有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷發(fā)光體直接疊放在LED芯片上或鑲嵌在載體中。
2.按權(quán)利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于所述的LED芯片為藍(lán)光LED 芯片或紫外LED芯片。
3.按權(quán)利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于凹槽底部設(shè)有金屬引線。
4.按權(quán)利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于鑲嵌在載體中的透明陶瓷 發(fā)光體與LED芯片的距離< 5cm。
5.按權(quán)利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于所述的透明陶瓷發(fā)光體的 厚度為0. l-5mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種透明陶瓷白光LED器件，其特征在于包括作為發(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，載體開設(shè)有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷發(fā)光體直接疊放在LED芯片上或鑲嵌在載體中。本實(shí)用新型提供的器件具有光學(xué)均勻性好，色溫低，亮度高的白光，避免了采用熒光顆粒必須采用透光樹脂進(jìn)行封裝的問(wèn)題，簡(jiǎn)化封裝技術(shù)，器件受熱影響小，使用壽命長(zhǎng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，尤其適合大功率白光LED器件。
文檔編號(hào)H01L33/48GK201576698SQ20102000445
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者馮錫淇, 姜本學(xué), 潘裕柏, 石云 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所