专利名称：一种白光led芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED发光技术领域，尤其涉及一种白光LED芯片结构。
背景技术：
LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使色彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到了空前的发展。一般而言，传统的白光LED光源的获得，是通过蓝光或紫外LED芯片发出的光激发荧光粉而获得白光。但对于普通蓝光或紫外LED芯片，其光电转换效率一般低于30%，即使是目前最好的LED芯片，其光电转换效率也不会高于50%。因此LED在发光时将伴随产生大量的热。一般在点亮的芯片周围，温度会到达150摄氏度至200摄氏度。这样的温度将造成荧光粉的效率下降20-30%，从而产生光源的色温与色坐标的偏移。同时也影响了 LED光源的光效与稳定性。
实用新型内容本实用新型旨在解决现有技术的前述问题，而提供一种结构简单，光效高而且性能可靠的白光LED芯片结构，同是简化了封装工序中荧光粉的使用。此白光LED芯片结构，采用蓝光或紫外LED芯片发光激发荧光陶瓷，产生白光，所述白光LED芯片由垂直结构蓝光或紫外LED芯片与覆盖于芯片上方的荧光陶瓷构成。所述的垂直结构蓝光或紫外LED芯片的发射光谱为峰值波长在400-500nm的可见光或峰值波长在250-400nm的紫外光。所述荧光陶瓷上开有小孔，小孔与垂直结构LED的电极位置对齐。本实用新型将荧光陶瓷材料直接应用于蓝光或紫外LED芯片，通过在LED芯片上直接覆盖荧光陶瓷材料而实现了 LED芯片可以直接发射白光。在后续的LED封装工艺中避免了荧光粉的使用，从而有效的避免了因为高温造成的荧光粉量子效率下降、光源的色温，色坐标漂移。通过实验对比表明同样COB封装的5W白光LED光源，应用荧光粉的光源点亮30分钟后光通量下降为初始值的75%，同时色温由6021K升高到6572K。而此白光LED芯片光源点亮30分钟后其光通量为初始值的97%，而色温基本不发生变化。同时同样条件下应用荧光粉的光源光效为1501m/W，而应用荧光陶瓷的LED芯片的光源光效可达到2151m/W。通过以上同样实验条件下的对比可以体现出应用荧光陶瓷的明显优势。同时在LED芯片级实现了白光的发射，简化了 LED封装工艺中荧光粉的配比工艺，使得生产的LED光源的色温一致性有了很大的提升。
图1为白光LED芯片结构不意图。图2为实施例1中荧光陶瓷样品的XRD图谱。图3为实施例1中的白光LED光谱图。[0011]图4为实施例2中荧光陶瓷样品的XRD图谱。图5为实施例2中的白光LED光谱图。图6为实施例3中荧光陶瓷样品的XRD图谱。图7为实施例3中的白光LED光谱图。图8为实施例4中荧光陶瓷样品的XRD图谱。图9为实施例4中的白光LED光谱图。
具体实施方式
例I将0.0lwt.%的Ce2O3粉末掺入YAG粉末中，通过湿法球磨充分混合，干燥后获得荧光陶瓷粉体原料。将荧光陶瓷粉体原料通过冷等静压成型为直径略大于4英寸的胚体，同时利用模版在陶瓷胚体上预留出微孔以对准蓝光LED芯片的上电极。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1450°C，烧结时间10小时。图2为该Ce = YAG荧光陶瓷烧结后的XRD图谱，图中的每个峰位均与YAG相的标准峰位相吻合，且没有杂峰，说明该样品经过此烧结过程已经完全转变为YAG相。将烧结完成的样品经表面抛光并减薄到厚度为0.7mm。将此Ce = YAG荧光陶瓷片对准并覆盖于台阶制备完成的4英寸垂直结构蓝光LED晶元上，并利用光刻胶为掩膜，在覆有荧光陶瓷的LED晶元上利用电子束蒸发以实现芯片的上金属电极。并将此制备完成的白光LED晶兀利用激光切割为LED芯片。如图1所不，图1为制备完成的白光LED芯片结构示意图，图中20为峰值波长为450nmLED芯片，该芯片结构为在蓝宝石沉底25上采用MOCVD方法先后生长η型GaN层24，GaN量子阱23以及P型GaN层22。在LED芯片的P型GaN层22上覆盖有带微孔的荧光陶瓷片10，同时在微孔处镀有P型金属电极21。该白光LED芯片的光电测试结果为:色温为Tc=5530K，显色指数Ra=62.4，光效n=1751m/W。其测试的光谱图如附图3所示。例2 将0.1wt.%的Ce2O3粉末掺入YAG粉末中，通过湿法球磨充分混合，干燥后获得荧光陶瓷粉体原料。将荧光陶瓷粉体原料通过冷等静压成型为直径略大于4英寸的胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1450°C，烧结时间10小时。图4为该Ce = YAG荧光陶瓷烧结后的XRD图谱，图中的每个峰位均与YAG相的标准峰位相吻合，且没有杂峰，说明该样品经过此烧结过程已经完全转变为YAG相。将烧结完成的样品经表面抛光并减薄到厚度为0.7mm。将此Ce = YAG荧光陶瓷片应用与例I相同的方法制备成白光LED芯片。该白光LED芯片的光电测试结果为:色温为Tc=6423K，显色指数Ra=60.5，光效n=2311m/W。其测试的光谱图如附图5示。例3分别将0.1wt.%的Ce2O3与0.08wt.%的Sm2O3粉末掺入YAG粉末中，通过湿法球磨充分混合，干燥后获得荧光陶瓷粉体原料。将荧光陶瓷粉体原料通过冷等静压成型为直径略大于4英寸的胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1600°C，烧结时间10小时。图6该Ce:Sm:YAG荧光陶瓷烧结后的XRD图谱，图中的每个峰位均与YAG相的标准峰位相吻合，且没有杂峰，说明该样品经过此烧结过程已经完全转变为YAG相。将烧结完成的样品经表面抛光并减薄到厚度为0.5mm。将此Ce与Sm共掺的YAG荧光陶瓷片应用与例I相同的方法制备成白光LED芯片。该白光LED芯片的光电测试结果为:色温为Tc=4228K，显色指数Ra=71.3，光效n=1631m/W。其测试的光谱图如附图7示。例4 分别将 0.1wt.% 的 Ce203、0.5wt.% 的 Eu2O3 以及 12wt.% 的 Yb2O3 粉末掺入 YAG粉末中，通过湿法球磨充分混合，干燥后获得荧光陶瓷粉体原料。将荧光陶瓷粉体原料通过冷等静压成型为直径略大于4英寸的胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1600°C，烧结时间10小时。图8该Ce:Eu:Yb:YAG荧光陶瓷烧结后的XRD图谱，图中的每个峰位均与YAG相的标准峰位相吻合，且没有杂峰，说明该样品经过此烧结过程已经完全转变为YAG相。将烧结完成的样品经表面抛光并减薄到厚度为0.7mm。将此Ce、Eu与Yb共掺的YAG荧光陶瓷应用与例I相同的方法制备成白光LED芯片。该白光LED芯片的光电测试结果为:色温为Tc=3476K，显色指数Ra=87.5，光效n=1461m/W。其测试的光谱图如附图9所示。上述内容只是本实用新型的四个具体实施例，而并非对本实用新型的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对上面的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍然属于本发明的技术内容和范围。
权利要求1.一种白光LED芯片，采用蓝光或紫外LED芯片发光激发荧光陶瓷，产生白光，其特征在于:此白光LED芯片由垂直结构蓝光或紫外LED芯片与覆盖于芯片上方的荧光陶瓷构成。
2.根据权利要求1所述的白光LED芯片，其特征在于:所述的垂直结构蓝光或紫外LED芯片的发射光谱为峰值波长在400-500nm的可见光或峰值波长在250_400nm的紫外光。
3.根据权利要求1所述的白光LED芯片，其特征在于:所述荧光陶瓷上开有小孔，小孔与垂直结构LED的电极位置对齐。
专利摘要本实用新型公开一种白光LED芯片。此白光LED芯片由垂直结构蓝光或紫外LED芯片与覆盖于芯片上方的荧光陶瓷构成，此结构将所述荧光陶瓷直接覆于垂直结构蓝光或紫外LED芯片之上，以形成白光LED芯片，从而避免了封装环节荧光粉的使用，以及由荧光粉造成的白光LED光源高温色温漂移，提高了白光LED光源的稳定性与光效。
文档编号H01L33/50GK202996898SQ201220555539
公开日2013年6月12日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者曹永革, 邓著光, 陈东川, 邓种华, 兰海 申请人:中国科学院福建物质结构研究所