氧化铝的磷构成的实质上透明的单相材料。
[0024] 确信的是，通过减少总内部反射并且还增加主级光106的散射，表面层110增强来 自转换器104的光发射，导致更大的转换以及增加的次级光116发射。优选地，表面层110具 有小于大约50μπι并且更优选地小于大约ΙΟμπι的厚度T 2。表面层中的优选的氧化铝微晶大小 范围从大约〇.5μηι到大约25μηι，并且优选地从大约Ιμπι到大约ΙΟμπι。优选地，氧化错第二相覆 盖在转换器的主表面的大约百分之1至大约百分之50,并且甚至更优选地大约百分之5至大 约百分之25之间。
[0025] 在烧结期间，氧化铝第2相形成在陶瓷波长转换器的两个主表面处或附近，产生在 两侧上包含氧化铝第二相的表面层。为了移除表面层，由于氧化铝第二相强烈地界定到基 于氧化铝的磷的初生相，因此必要的是使用侵入手段(诸如机械抛光）。在一些应用中（如图 1所示），可能想要抛光与LED的发光表面配合的转换器的侧(诸如底部表面118)。然而，如以 下关于图2所描述的那样，不需要抛光转换器的一侧，并且一般优选的是在转换器的两侧上 保持表面层。
[0026]现在参照图2,除了陶瓷波长转换器204具有分别在两个主表面处的整体地形成的 烧结态的表面层210和212(即发光表面220和底部表面218)之外，图解具有与图1所示的pc-led 相似的配置的发光器件 200。如在先前的实施例中那样，表面层 210 和 212 包含在烧结处 理期间所形成的氧化铝第二相，优选地作为氧化铝微晶。虚线226和228分别指示用于表面 层210、212的边界。优选地，表面层210、212具有小于大约50μπι并且更优选地小于大约ΙΟμπι 的厚度。陶瓷转换器204的体块材料224是由基于氧化铝的磷构成的实质上透明的单相材 料。特别是，体块材料不包含显著量的散射中心(诸如孔隙或第2相夹杂物）。
[0027]在一个实施例中，可以通过以下步骤制成陶瓷波长转换器:（a)将前体材料与液相 形成烧结助剂组合，以形成绿色状态混合物；（b)对绿色状态混合物进行构形，以形成陶瓷 转换器的绿色状态形状(诸如板）；（C)加热绿色状态形状以移除粘接剂并且形成预先烘培 的陶瓷材料；以及(d)烧结预先烘培的陶瓷材料以形成陶瓷波长转换器。如上面描述那样， 通过烧结助剂添加剂来增强烧结。优选地，前体材料可以包括铈催化的钇铝石榴石(YAG: Ce )或铈催化的镥铝石榴石(LuAG: Ce )。烧结助剂可以包括在烧结处理期间形成硅酸盐液体 的材料。优选地，烧结助剂是原硅酸四乙酯(TEOS)。绿色状态混合物可以进一步包含有机粘 接剂，以在绿色状态形状的形成中进行辅助。用于形成绿色状态形状的方法包括注入模制、 流延成型、干法压印、注浆成型或挤压。
[0028]在另一实施例中，绿色状态混合物可以包含多于一个的前体材料，并且绿色状态 形状的加热引起前体材料反应以形成陶瓷转换器。例如，绿色状态混合物可以包括被调配 为产生想要的冷光陶瓷的氧化物的混合物(诸如Υ 2〇3、Α12〇3以及Ce02的混合物）。
[0029]优选地，可以在达到1150 °C的温度执行步骤(c )中的加热。更优选地，可以按以下 时间温度周期执行步骤(c)中的加热：在4小时中将温度从25°C增加到400°C，在4小时中将 温度从400°C增加到1150°C，在范围从0.5小时到2小时的时间段内将温度保持在1150°C，并 且在3小时中将温度降低到25°C。优选地在1500°C-1825 °C烧结预先烘培的陶瓷材料。更优 选地，在范围从1分钟到4小时的时间段内在1500°C_1825°C在湿氢气气氛(_10°C到15°C结 露点）中烧结预先烘培的陶瓷材料。
[0030] 在优选的实施例中，陶瓷波长转换器是石榴石磷(例如YAG:Ce或LuAG:Ce)，并且在 表面层中形成氧化铝第二相是添加少量原硅酸四乙酯（TE0S)烧结助剂和烧结条件的组合 的结果。TE0S在烧结温度形成硅酸盐液相，以在烧结期间促进孔隙移除。没有任何显著的孔 隙性造成由基于氧化铝的陶瓷构成的实质上透明的体块材料。最可能地通过形成铝硅酸盐 液体一氧化铝熟知为在烧结温度溶解在硅酸盐液体中，从而TE0S所生成的硅酸盐液相溶解 可能在基于氧化铝的陶瓷的体块中发生的任何氧化铝第2相。确信的是，随着基于氧化铝的 陶瓷烧结到完全密度，该铝硅酸盐液相传递到表面。随着其到达表面，硅石很可能在还原气 氛中随着SiO蒸气而蒸发，或者被重新吸收到石榴石结晶相中，在表面处留下氧化铝第2相 颗粒和/或微晶。
[0031] 示例 用于基于YGdAG:Ce的被烧结的陶瓷波长转换器的典型的批次调配使用每100g的 YGdAG:Ce粉末的0.5g的TE0S，在YGdAG:Ce陶瓷中产生大约0.145重量百分比（wt. %)的 Si02。铈和钆的水平的显著变化可以被利用于利用给定的陶瓷转换器厚度制成各种色彩和 转换量。特别是，钆含量可以范围从钇含量的〇到百分之50,并且更优选地从百分之10到百 分之20。铈含量可以范围从钇含量的百分之0.05到百分之5,并且更优选地从百分之0.1到 百分之1。
[0032]也可以由单独的氧化物的混合物而非预先起反应的YGdAG:Ce粉末来制成陶瓷波 长转换器。例如，仅包含氧化钇、氧化铝和氧化铈(具有或没有氧化钆）以及TE0S的混合物的 批次被处理成陶瓷板。在足够长以促进良好的绿色微结构（具有颗粒之间的空隙大小的精 细和窄分布的良好地混合的良好地填密的小粉末颗粒)的时间长度内研磨该批次。此时，批 次然后形成为想要的部分大小和形状。用于所烧结的陶瓷转换器板的想要的形状典型地是 具有70微米至150微米的厚度的大约1mm X 1mm的方形。可以切掉板的一个角，以为至LED 芯片的顶部表面的布线键合提供空间。对于更小的LED芯片而言，大小可以如0.5mm的方形 那样小。
[0033] 绿色部分放置在氧化铝垫板上，氧化铝垫板然后放置在空气气氛炉中，并且使用 以下的典型时间温度周期来加热： 在4小时中从25°C到400°C ; 在4小时中从400 °C到1150 °C ; 在从0.5小时到2小时的时段内保持在1150°C ;以及 在3小时中冷却到25°C。
[0034] 这种热处理移除包括用于将粉末保持在一起的有机粘接剂以及TE0S的有机部分 的所有有机和含碳核素。在1150°C的保持温度也足够高以允许粉末颗粒结合在一起，对各 部分给出足够的强度以被处置。
[0035]预先烘培的陶瓷板被传送到钼板上，并且在1500-1825Γ在湿氢气气氛(_10°C到 15°C结露点冲在峰值温度下从1分钟到4小时的时段内被烧结。在氢烧结期间，板随着陶瓷 粉末烧结而收缩，并且基质孔隙性被移除。如果恰当地执行初始粉末颗粒大小和混合/研磨 条件，则基质孔隙性将在提升的烧结温度下被减少到部分展现出高透明度或半透明度的水 平。TE0S烧结助剂将在烧结温度形成少量的硅酸盐液体，这将增加烧结发生以及孔隙性被 移除的速率。
[0036]明显的是，已知为溶解氧化铝以形成铝硅酸盐的硅酸盐液体的形成在致密化期间 把经常在所烧结的YGdAG或LuAG中发现的少量氧化铝第二相材料从体块传递到陶瓷的表 面。硅酸盐然后显然通过SiO蒸发（已知为在用于烧结的温度下在湿氢气气氛中具有显著的 蒸气压力)从表面移除到气氛中，在陶瓷的表面处留下Al 2〇3第二相。
[0037]更特别地，图3是未利用TE0S烧结助剂制成的YGdAG: Ce陶瓷的横截面的SEM显微 图。如所示那样，YGdAG:Ce陶瓷包含典型的氧化铝第2相、灰色特征以及作为由通过扫描电 子显微镜(SEM)的电子束在孔隙的边沿处进行的充电所引起的亮光环而出现的适当数量的 孔隙。比较地，图4是利用TE0S烧结助剂制成的YGdAG陶瓷的SEM显微图。在此情况下，SEM分 析未示出任何孔隙性或氧化铝第2相的证据。事实上，因为缺少陶瓷的被抛光的横截面上的 特征，所以要求裂缝缺陷来验证被取横截面的样本实际上是对焦的。利用TE0S烧结助剂烧 结的LuAG: Ce陶瓷展现体块材料中的显著的孔隙性或氧化铝第二相的类似的缺失。
[0038]图5和图6分别示出利用TE0S烧结助剂制成的YGdAG: Ce和LuAG: Ce陶瓷的烧结态的 表面的SEM和光学显微镜分析。在