Led节能灯基座用复合陶瓷材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种LED节能灯基座用复合陶瓷材料。该复合陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：α-氧化铝粉55.0～95.0％，氮化铝粉5.0～45.0％。α-氧化铝粉的粒径＜0.010mm，氮化铝粉的粒径为＜0.005mm。其成型方法可采用热压铸成型、模压成型或热压成型。其烧成方法可采用氮化气氛常压烧结或氮化气氛热压烧结，不同烧成方法的烧成温度均≥1500℃。本发明的LED节能灯基座用复合陶瓷材料的热热导率低，可降低LED节能灯的工作温度，提高LED节能灯的发光效率及使用寿命，为我国LED节能灯领域提供一种新型高温结构材料，具有广阔的应用前景。
【专利说明】LED节能灯基座用复合陶瓷材料
【技术领域】
[0001]本发明属于高温结构陶瓷领域，具体涉及一种LED节能灯基座用复合陶瓷材料。【背景技术】
[0002]LED即半导体发光二极管(Light-Emitting-Diode),是新一代固体冷光源,LED光源是继白热灯照明发展历史120年以来的第二次革命。LED节能灯以高亮度白色发光二极管为发光源，具有光效高、低电耗，寿命长等特点。LED节能灯的照明亮度是白炽灯的10倍、普通节能灯的2.5倍以上，使用寿命是白炽灯的50倍、普通节能灯的12倍以上。
[0003]LED节能灯的发光效率虽然远高于白炽灯等传统光源，但也有约60%的电能在光电转换过程时形成热能，该部分热能如不排除会增高LED半导体芯片的工作温度，大幅度降低LED节能灯的发光量及使用寿命。如LED半导体芯片工作温度45°C工作330000小时，95°C工作时间降至25000小时。因此LED节能灯散热机构的设置成为制约LED节能灯产业发展过程的重要问题。
[0004]LED节能灯的散热机构设置分为:LED半导体芯片安装基板散热、基座散热。现有LED节能灯的基板、基座的材质主要为金属铝、氧化铝陶瓷。金属铝因其具有较高的导热率，是目前常用的LED基座材料。但金属铝具有的导电性、高热膨胀系数、对环境散热性能差等特性，影响着LED节能灯的应用发展。氧化铝陶瓷也是LED节能灯常用基座材料，其导热性能不如金属铝，但电绝缘性好、热膨胀系数低、对环境的辐射散热性能好。
[0005]氧化铝陶瓷的电绝缘性好，LED节能灯半导体芯片可直接安装于氧化铝陶瓷的散热基座上，简化了 LED节能灯基板与制造安装工序，特别是去除了热量外排时基板与基座之间的接触热阻，有利于半导.体芯片热量的传递外排。氧化铝陶瓷比金属铝的热膨胀系数低的多，氧化铝陶瓷热膨胀系数与半导体芯片的差异较小，LED节能灯使用时氧化铝基座与半导体芯片之间产生的结构应力小，有利于LED节能灯组件的结构整体性、工作可靠性等。此外，氧化铝陶瓷对环境的辐射散热效果好，有利于LED节能灯基座及LED半导体芯片温度的降低。但氧化铝陶瓷的导热系数较小，即氧化铝陶瓷本体单位时间通过的热流量较小，氧化铝陶瓷用作大功率LED节能灯基座时，若通过氧化铝瓷本体的热流迁移量低于LED半导体芯片产热量，会导致LED半导体芯片的热量蓄积、温度升高、发光效率降低、工作寿命缩短。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服上述现有LED节能灯基座用陶瓷材料技术中的不足，提供一种LED节能灯基座用复合陶瓷材料。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0008]一种LED节能灯基座用复合陶瓷材料，该复合陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为:α -氧化铝粉55.0?95.0%，氮化铝粉5.0?45.0%。
[0009]α -氧化铝粉的粒径< 0.0lOmm, α -氧化铝粉纯度的重量百分比为:Al2O3 > 99.0%。
[0010]氮化铝粉的粒径为< 0.005mm，氮化铝粉纯度的重量百分比为:A1N≤93.0%。
[0011]该复合陶瓷材料的成型方法包括:热压铸成型、模压成型或热压成型。
[0012]该复合陶瓷材料的烧成方法包括:氮化气氛常压烧结或氮化气氛热压烧结，不同烧成方法的烧成温度均> 1500°C。
[0013]该复合陶瓷材料的抗氧化处理方法为:在常压空气条件下热处理温度> 800°C,保温时间≤30min。
[0014]有益效果
[0015]本发明的复合陶瓷材料将具有高导热、低膨胀特性的氮化铝引入氧化铝陶瓷配料中制备复合陶瓷材料。与未引入氮化铝的普通氧化铝陶瓷材料比较，引入氮化铝的复合陶瓷材料的导热性提高、热膨胀减小、对环境散热能力提高，因此LED半导体芯片的工作温度降低、发光效率提高、LED半导体芯片与基座的结构应力减小、LED节能灯的工作寿命延长。表明该复合陶瓷材料是一种比氧化铝陶瓷材料更适宜用作LED节能灯基座的陶瓷材料。本发明可为我国LED节能灯领域提供一种新型高温结构材料，具有广阔的应用前景及节能意义。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]LED节能灯基座用复合陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为:主成分α-氧化铝粉65.0%，副成分氮化铝粉35.0 %。将α _氧化铝湿法细粉磨后的料浆进行脱水干燥，将脱水干燥后α-氧化铝粉体进行分散处理，经分散后的α-氧化铝细粉与氮化铝粉混合均化，均化后的α -氧化铝-氮化铝混合细粉与石蜡加热制备蜡液浆料，蜡液浆料经搅拌均化后进行热压铸成型陶瓷坯体，将陶瓷坯体经脱蜡处理后进行氮气气氛高温烧结，烧结温度为1700°C保温2h，烧结后的陶瓷材料于空气条件下经1000°C保温时间30min进行抗氧化处理，之后获得可用作LED节能灯基座的复合陶瓷材料。
[0018]该复合陶瓷材料的热导率为62.4ff/mK,相对氧化铝陶瓷材料的热导率(19.3W/mK)具有大幅度提高。因此该复合陶瓷材料用作LED节能灯基座时具有更好的安全可靠性，可提高LED节能灯的使用寿命和发光效率。
[0019]实施例2
[0020]LED节能灯基座用复合陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为:主成分α -氧化铝粉55.0 %，副成分氮化铝粉45.0%。将α -氧化铝粉、氮化铝粉先行干混合，然后加入适量无水乙醇-酚醛树脂溶液(酚醛树脂的质量浓度为2% )继续搅拌混合10分钟，该混合料脱除大部乙醇后采用液压机模压成型陶瓷坯体，将陶瓷坯体经干燥后进行氮气气氛高温烧结，烧结温度为1700°C保温2h，烧结后的陶瓷材料于空气条件下经1000°C保温时间30min进行抗氧化处理，之后获得可用作LED节能灯基座的复合陶瓷材料。
[0021]该复合陶瓷材料的热导率为75.2ff/mK,相对氧化铝陶瓷材料的热导率(19.3W/mK)具有大幅度提高。因此该复合陶瓷材料用作LED节能灯基座时具有更好的安全可靠性，可提高LED节能灯的使用寿``命和发光效率。
[0022]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于.本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种LED节能灯基座用复合陶瓷材料，其特征在于:该复合陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为，α -氧化铝粉55.0?95.0%，氮化铝粉5.0?45.0%。
2.如权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于:所用原料的粒径为，α-氧化铝粉的粒径< 0.010mm，氮化铝粉的粒径为< 0.005mm。
3.如权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于:所用原料的纯度为，α-氧化铝粉含Al2O3≥99.0wt %，氮化铝粉含AlN≥93.0wt %。
4.如权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于:所述复合陶瓷材料的成型方法包括，热压铸成型、模压成型或热压成型。
5.如权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于:所述复合陶瓷材料的烧成方法包括，氮化气氛常压烧结或氮化气氛热压烧结，不同烧成方法的烧成温度均> 1500 °C。
6.如权利要求1所述的复合陶瓷材料，其特征在于:所述复合陶瓷材料的抗氧化处理方法为:在常压空气条件下热处理温度≥8 00°C，保温时间≥30min。
【文档编号】C04B35/622GK103435334SQ201310347925
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】郑林波, 卜景龙, 陈越军, 王江, 刘建涛, 王志发 申请人:唐山市科硕特种陶瓷制造有限公司, 河北联合大学