专利名称：一种透明陶瓷白光led器件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种白光LED器件，更准确的说涉及一种透明陶瓷白光LED器件。 属于LED发光技术领域。
背景技术：
白光LED(White light-emitting diode)具有小型固体化，耐震动，瞬时启动和快 响应(μ8)，节能且寿命长(万小时)，绿色高效等许多优点，尤其是白炽灯、荧光灯和高压 气体放电灯等传统光源的能效几乎 都已达到了极限，而基于LED照明技术的能效有望在今 后10年内提高一到两倍，未来可广泛应用于各种建筑与景观照明，LCD背景光，医疗，航海、 航空，汽车照明，及各种便携式照明，有望作为一种节能、环保的绿色固态照明(SSL)技术， 发展成为第四代新照明光源。白光LED的发光原理主要是将荧光粉涂覆在蓝光LED或紫外LED芯片上，通过波 长转换实现白光。然而当前在白光LED的研究发展过程中，主要存在以下突出问题1).发光效率低，显色性不好用蓝光LED芯片与黄光Ce:YAG荧光粉组合发出的 白光，由于红绿蓝三基色中的红色成份少，导致白光LED的色温偏高，衰减严重；同时蓝光 LED持续点亮会造成温度升高，荧光粉会发生退化，使得出光效率不高，难以符合各种照明 要求；虽然近年来人们开始关注采用紫外芯片激发红绿蓝三波长荧光粉的方案，提高发光 效率和显色性，但是如何实现三波长荧光粉的合成和在芯片上的均勻有效涂覆，使白光LED 的色彩质量及一致性达到理想的状态，仍是业内人士面临的挑战。2).色温(CCT)变化对于荧光粉转换型(Phosphor converted, PC)白光LED，色 温变化是目前面临的主要挑战。粉体在蓝光或紫外芯片发出的光通过时会产生散射和吸收 等现象，涂覆厚度的不均勻及荧光粉的形貌和粒径等因素，都会导致产生黄色光斑，蓝色光 斑，白光色温不一致等问题。另外荧光粉涂覆在蓝色芯片上的时候需要用硅胶混合，由于 LED大部分能量发热导致温度升高，荧光粉在高温下的发光效率降低，长时间在高温下，荧 光粉的衰减也较大，而硅胶会老化会影响荧光粉的使用寿命。国内关于白光LED用荧光材料方面的专利申请多集中在粉体材料方面，也有一些 专利提出了替代材料的技术方案，例如CN1815765A提出了一种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，但是单晶材料相比陶瓷，在机械、力 学稳定性方面存在不足，限制了加工制造的灵活性，且单晶生长需要高温，制备成本较高。 且该技术方案仍需树脂封装晶片，不能从根本上解决树脂受热老化问题。又如CN101338879A提出了一种利用YAG透明陶瓷制备白光LED的方法，但是此 专利中的透明陶瓷实际是指多晶颗粒形式的涂覆层，陶瓷颗粒为Inm 300nm，而不是块体陶 瓷，与传统荧光粉差别不大。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种透明陶瓷白光LED器件，以克服现有技术不足。[0009]本实用新型提供的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于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，载体开设有凹槽， LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷发光体直接叠放在LED芯片上或镶嵌在载体中。凹槽底部 设有金属引线。本实用新型提供的LED器件是以多晶透明陶瓷为发光体，在蓝光LED芯片或紫外 LED芯片激发下，获得光学均勻性好，色温低的白光。本实用新型提供的LED器件结构特征在于，发光体以块体的形式，直接叠放在蓝 光LED芯片或紫外光LED芯片上；或镶嵌于蓝光LED芯片或紫外光LED芯片上，经芯片激发 后，使激发光与受激发射光混合，或受激发射光之间混合，形成白光；本实用新型结构上的特征是，无需树脂封装发光体，简化了封装技术，从而有效的 避免了树脂受热老化造成的发光效率降低问题，且充分发挥了透明陶瓷在机械、力学和热 学性能上的优点。由于本实用新型利用了特殊的结构和透明陶瓷发光体，充分发挥了透明陶瓷材料 的优点1)透明化的发光材料可以解决荧光粉对光的散射和吸收，提高发光效率；2)陶瓷不存在单晶的分凝系数问题，可以实现多种发光离子的高浓度均勻共掺， 从而可以通过精确控制陶瓷片荧光体的透过率，发光波段等各种参数，调节和控制荧光体 陶瓷片转换的黄光与未被转换的蓝光之间的比例，利用透明陶瓷自身的均勻性，获得均一 高质量的白光，并可进行发光设计，开发新材料；3)透明陶瓷具有优异的机械和热力学性能，抗振动，导热性好，可解决蓝光LED持 续点亮下温度升高造成的各种发光问题，进一步提高器件的发光稳定性和使用寿命，尤其 适合大功率白光LED器件；4)陶瓷相对单晶，在成型和复杂结构设计制备方便具有优势，且相对高熔点的 Ce:YAG体系(熔点1950°C )，陶瓷不需熔融，在较低温度下就可以烧制成功，商业成本低廉， 发展前景广阔。
图1是实用新型提供的白光LED器件直接叠放式结构示意图；图2是实用新型提供的白光LED器件镶嵌式结构示意图。
具体实施方式
如附图1和2所示的白光LED器件，其中2代表LED芯片，可为蓝光或紫外LED芯 片；1表示透明陶瓷块体，可在LED芯片下激发发光，LED芯片2发出的光与1受激发发出的 光均勻混光后，产生白光；3表示承载LED芯片和陶瓷发光体的器件载体，载体下部设有金 属引线，与LED芯片链接。载体开设有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，连接电源导线。其特征在于，凹槽底部的LED芯片之上，可直接叠放块体透明陶瓷，用作发光材 料，不需要填充透光树脂封装，简化可封装技术，且避免了在高功率长时间使用下，透光树 脂老化造成的白光不均，发光效率降低问题；进一步的优势在于，由于透明陶瓷的块体，就有良好的导热性能和力学性能，机械加工性能优良，可以将透明陶瓷发光体镶嵌固定在载体上，中间保留一定空隙，进一步优化散热性能。所述的距离< 5cm，作为发光材料的透明陶瓷发光体厚度为O. l-5mm，在LED芯 片激发下，发出一种或多波段的光。
权利要求一种透明陶瓷白光LED器件，其特征在于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，载体开设有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷发光体直接叠放在LED芯片上或镶嵌在载体中。
2.按权利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于所述的LED芯片为蓝光LED 芯片或紫外LED芯片。
3.按权利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于凹槽底部设有金属引线。
4.按权利要求1所述的透明陶瓷白光LED器件，其特征在于镶嵌在载体中的透明陶瓷 发光体与LED芯片的距离< 5cm。
5.按权利要求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发光体的 厚度为0. l-5mm。
专利摘要本实用新型涉及一种透明陶瓷白光LED器件，其特征在于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，载体开设有凹槽，LED芯片位于凹槽底部，透明陶瓷发光体直接叠放在LED芯片上或镶嵌在载体中。本实用新型提供的器件具有光学均匀性好，色温低，亮度高的白光，避免了采用荧光颗粒必须采用透光树脂进行封装的问题，简化封装技术，器件受热影响小，使用寿命长。其结构简单，性能优异，尤其适合大功率白光LED器件。
文档编号H01L33/48GK201576698SQ20102000445
公开日2010年9月8日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者冯锡淇, 姜本学, 潘裕柏, 石云 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所