一種白光led光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒光體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒光體及其制備方法。該陶瓷熒光體為一N層復(fù)合結(jié)構(gòu)(N＞1)，由透光層和熒光層復(fù)合而成。復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)可通過(guò)所有公知的陶瓷成型工藝獲得。本發(fā)明通過(guò)采用復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)，在保證陶瓷機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度與導(dǎo)熱的同時(shí)，可使得陶瓷熒光層薄至100um以下，從而消除了單層陶瓷熒光體封裝光源出現(xiàn)的黃邊、綠邊、紅邊、藍(lán)邊及五彩邊緣等邊緣色差效應(yīng)。
【專利說(shuō)明】一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷 熒光體及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷制備領(lǐng)域以及LED發(fā)光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種白光LED光源封 裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒光體及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，LED陶瓷封裝技術(shù)作為一種新的封裝技術(shù)，采用透明陶瓷熒光體替代 "熒光粉+硅膠"，由于具有高導(dǎo)熱率，高量子效率，抗色衰，無(wú)老化，可同時(shí)替代熒光粉、封 膠、燈殼，低成本等傳統(tǒng)封裝技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)而得到了迅速的發(fā)展。國(guó)際上Philip Luminleds公司、日本京都大學(xué)等知名機(jī)構(gòu)均在從事這方面的研發(fā)工作。
[0003] 但目前，單層陶瓷熒光體作為蓋板封裝時(shí)，往往出現(xiàn)嚴(yán)重的黃邊、綠邊、紅邊、藍(lán)邊 等邊緣色差問(wèn)題，以及發(fā)光面上因光成份差異導(dǎo)致的"五彩"問(wèn)題，從而導(dǎo)致光源品質(zhì)不佳， 影響光源的正常使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問(wèn)題，而提供一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消 除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒光體及其制備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種陶瓷熒光體，該陶瓷熒光體為一 N層復(fù)合結(jié)構(gòu) (N > 1)，由熒光層和透光層（0. 5mm-20mm)單層復(fù)合或多層交叉復(fù)合而成，復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)可 通過(guò)公知的陶瓷成型工藝獲得，尤其是利用壓片成型、注漿成型、凝膠注模成型、流延成型、 注塑成型、擠出成型等工藝獲得。
[0006] 所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒光體，其特征 在于所述的熒光層可為稀土摻雜的石榴石結(jié)構(gòu)透明陶瓷體或倍半氧化物透明陶瓷體，石榴 石結(jié)構(gòu)陶瓷體可為稀土摻雜的釔鋁石榴石陶瓷（Re:YAG)，镥鋁石榴石結(jié)構(gòu)陶瓷（Re:LuAG) 等；倍半氧化物陶瓷體可為稀土摻雜的氧化釔陶瓷（Re:Y 203)，氧化鈧陶瓷（Re:Sc203)或氧 化镥陶瓷（Re:Lu 203)等。
[0007] 所述稀土元素可為單摻的Ce，或者Ce與Eu、Er、Nd、Pr、Gd、Tb、Sm、Tm、Dy、Yb和 Lu中的一種或任意幾種共摻。
[0008] 稀土元素?fù)诫s量為0· 001到10wt. %。
[0009] 所述的透光層為一無(wú)發(fā)光特性的透明陶瓷結(jié)構(gòu)層，包括氧化鋁陶瓷（A120 3)，氧化 釔陶瓷（Y2〇3)，氧化镥陶瓷（Lu20 3)，氧化鈧陶瓷（Sc203)，釔鋁石榴石陶瓷（Y3A1 5012)、镥鋁石 榴石陶瓷（Lu3A150 12)以及其他高導(dǎo)熱透明材料。
[0010] 陶瓷熒光體中的透光層不會(huì)吸收可見(jiàn)光，而熒光層吸收350nm-500nm的可見(jiàn)光， 并發(fā)射520nm_780nm的可見(jiàn)光。
[0011] 所述的單層復(fù)合或多層交叉復(fù)合，一方面透光層和熒光層可任意排列，透光層可 在熒光層下方，也可在熒光層上方；可一層熒光層，上下各一層透光層；也可一層透光層， 上下各一層熒光層；以及更多層的熒光層和透光層交叉排列等；另一方面，各個(gè)透光層及 熒光層的材料體系可以是同體系的復(fù)合，也可以是不同體系的復(fù)合。
[0012] 陶瓷突光體中的突光層厚度為0. 05mm-lmm，優(yōu)選地為0. 05mm-0. 1mm。
[0013] 所述的陶瓷熒光體外形可根據(jù)LED光源封裝需要為圓形、矩形及各種三維不規(guī)則 形狀等。
[0014] 所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷熒光體為成型后一體式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800-1800°C，上下 層之間無(wú)邊界；上下表面可以拋光處理，也可以不拋光。
[0015] 所述的壓片成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用雙向加壓液壓機(jī)及可雙向加壓模具；所述 的注漿成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用真空除泡裝置，帶抽氣裝置的石膏模具，及隔液板；所述 的凝膠注模成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用真空除泡裝置，四邊可向內(nèi)收縮的玻璃、塑料或金屬 模具，及引發(fā)劑；所述的流延成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用真空除泡裝置，流延成型機(jī)，及溫控 80-200°C的金屬模具；所述的注塑成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用注塑成型設(shè)備，帶隔離板的注 塑模具；所述的擠出成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用擠出成型設(shè)備，帶隔離板的擠出模具。
[0016] 本發(fā)明通過(guò)采用復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)，在保證陶瓷機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度與導(dǎo)熱的同時(shí)，可使得 陶瓷熒光層薄至l〇〇um以下，從而消除了單層陶瓷熒光體封裝光源出現(xiàn)的黃邊、綠邊、紅 邊、藍(lán)邊及五彩邊緣等邊緣色差效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為實(shí)施例1，2的復(fù)合陶瓷熒光體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖中：突光層⑴；透光層⑵。
[0019] 圖2為實(shí)施例3,4的復(fù)合陶瓷熒光體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖中：突光層⑴；透光層⑵；突光層⑶；透光層（4)。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 例1通過(guò)球磨工藝制備純YAG粉體作為透光層粉體以及含量為O.OOlwt. % Ce:YAG粉體作為熒光層粉體。將準(zhǔn)備好的透光層粉體先進(jìn)行低壓預(yù)壓，壓力為2Mpa，然后 升高下模高度，留下一合適尺寸空隙，填入準(zhǔn)備好的熒光層粉體。再次施壓，壓實(shí)坯體，然后 將下模上壓，使坯體上下壓力更加均勻。然后脫模，取樣，經(jīng)脫脂，高溫?zé)Y(jié)，氧化退火后獲 得所需的復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)熒光體（如圖1所示），熒光層部分厚度為〇. 5mm，陶瓷熒光體總厚 度為1. 5mm。該陶瓷熒光體進(jìn)行LED封裝，在20mA恒流驅(qū)動(dòng)下，450nm藍(lán)光芯片激發(fā)，得到 白光LED，光色均勻，無(wú)色差產(chǎn)生。
[0022] 例2通過(guò)球磨工藝混合一定量的純YAG漿料作為透光層漿料以及含量為lwt. % Ce: YAG漿料作為熒光層漿料。將準(zhǔn)備好的熒光層漿料和透光層漿料進(jìn)行真空除泡，然后根 據(jù)所需要的透光層和熒光層尺寸，在石膏模具內(nèi)放置隔液板。選取透光層漿料，打開(kāi)抽氣裝 置，邊抽氣，邊往石膏模具里注入透光層漿料，待透光層漿料固化后，取走隔液板，同樣，邊 抽氣，邊沿著透光層固化后的坯體邊緣注入熒光層漿料。待熒光層漿料部分固化后，脫模， 風(fēng)干，取樣。再經(jīng)脫脂，高溫?zé)Y(jié)，氧化退火后獲得所需的復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)熒光體（如圖1所 示），熒光層部分厚度為0. 4mm，陶瓷熒光體總厚度為2mm。該陶瓷熒光體進(jìn)行LED封裝，在 20mA恒流驅(qū)動(dòng)下，450nm藍(lán)光芯片激發(fā)，得到白光LED，光色均勻，無(wú)色差產(chǎn)生。
[0023] 例3通過(guò)球磨工藝混合一定量的純YAG漿料作為透光層漿料以及含量為10wt. % Ce: YAG漿料作為熒光層漿料。將準(zhǔn)備好的熒光層漿料和透光層漿料進(jìn)行真空除泡，然后將 透光層漿料注入堅(jiān)直放置的玻璃模具，再加入〇. 2wt. %的過(guò)硫酸銨作為引發(fā)劑，待透光層 漿料初步凝固，模具內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一段空隙，將模具外壁向內(nèi)移動(dòng)，使四壁貼緊透光凝固體。 后在透光凝固體上注入熒光層漿料，再次加入微量過(guò)硫酸銨，待熒光層漿料也初凝后，再以 同樣的方法，依次增加一層透光層，熒光層，待全部干燥后，脫模。根據(jù)所需要的透光層及熒 光層尺寸，進(jìn)行切割，然后自然風(fēng)干，取樣。再經(jīng)脫脂，高溫?zé)Y(jié)，氧化退火后獲得所需的復(fù) 合陶瓷結(jié)構(gòu)熒光體（如圖2所示），熒光層部分厚度為0. 1mm,陶瓷熒光體總厚度為2mm。該 陶瓷熒光體進(jìn)行LED封裝，在20mA恒流驅(qū)動(dòng)下，450nm藍(lán)光芯片激發(fā)，得到白光LED,光色均 勻，無(wú)色差產(chǎn)生。
[0024] 例4通過(guò)球磨工藝混合一定量的純YAG漿料作為透光層漿料以及含量為5wt. % Ce: YAG漿料作為熒光層漿料。將準(zhǔn)備好的熒光層漿料和透光層漿料進(jìn)行真空除泡，然后在 成型機(jī)上分別成型熒光層和透光層素坯。根據(jù)所需要的發(fā)光層尺寸，在150°C的金屬模具內(nèi) 疊合一定厚度的突光層述體；根據(jù)所需要的透光層尺寸，在150 °C的金屬模具內(nèi)疊合一定 厚度的透光層坯體。將熒光層坯體與透光層坯體，再次置于溫控150°C的金屬模具內(nèi)疊壓 成一體，然后脫模，取樣。再經(jīng)脫脂，高溫?zé)Y(jié)，氧化退火后獲得所需的復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)熒光體 (如圖2所示），熒光層部分厚度為0. 25mm,陶瓷熒光體總厚度為2mm。該陶瓷熒光體進(jìn)行 LED封裝，在20mA恒流驅(qū)動(dòng)下，450nm藍(lán)光芯片激發(fā)，得到白光LED,光色均勻，無(wú)色差產(chǎn)生。
[0025] 上述內(nèi)容只是本發(fā)明的四個(gè)具體實(shí)施例，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，凡是依據(jù)本發(fā) 明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)上面的實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍然屬于本發(fā)明 的技術(shù)內(nèi)容和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒光體及其制備方法，其 特征在于：該陶瓷突光體為一 N層復(fù)合結(jié)構(gòu)（N > 1)，由突光層和透光層（0. 5mm-20mm)單 層復(fù)合或多層交叉復(fù)合而成，復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)可通過(guò)公知的陶瓷成型工藝獲得，尤其是利用 壓片成型、注漿成型、凝膠注模成型、流延成型、注塑成型、擠出成型等工藝獲得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷 熒光體，其特征在于所述的熒光層可為稀土摻雜的石榴石結(jié)構(gòu)透明陶瓷體或倍半氧化物透 明陶瓷體，石榴石結(jié)構(gòu)陶瓷體可為稀土摻雜的釔鋁石榴石陶瓷（Re:YAG)，镥鋁石榴石結(jié)構(gòu) 陶瓷（Re:LuAG)等；倍半氧化物陶瓷體可為稀土摻雜的氧化釔陶瓷（Re:Y 203)，氧化鈧陶瓷 (Re:Sc203)或氧化镥陶瓷（Re:Lu 203)等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1與2所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的 陶瓷熒光體，其特征在于所述稀土元素可為單摻的Ce，或者Ce與Eu、Er、Nd、Pr、Gd、Tb、Sm、 Tm、Dy、Yb和Lu中的一種或任意幾種共摻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2與3所述的一種白光LED光源制造時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的 陶瓷熒光體，其特征在于稀土元素?fù)诫s量為0. 001到l〇wt. %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶 瓷熒光體，其特征在于所述的透光層為一無(wú)發(fā)光特性的透明陶瓷結(jié)構(gòu)層，包括氧化鋁陶 瓷（A1A)，氧化釔陶瓷（Y 203)，氧化镥陶瓷（Lu203)，氧化鈧陶瓷（Sc 203)，釔鋁石榴石陶瓷 (Y3A150 12)、镥鋁石榴石陶瓷（Lu3A15012)以及其他高導(dǎo)熱透明材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒 光體，其特征在于陶瓷熒光體中的透光層不會(huì)吸收可見(jiàn)光，而熒光層吸收350nm-500nm的 可見(jiàn)光，并發(fā)射520nm-780nm的可見(jiàn)光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒 光體，其特征在于所述的單層復(fù)合或多層交叉復(fù)合，一方面透光層和熒光層可任意排列，透 光層可在熒光層下方，也可在熒光層上方；可一層熒光層，上下各一層透光層；也可一層透 光層，上下各一層熒光層；以及更多層的熒光層和透光層交叉排列等；另一方面，各個(gè)透光 層及熒光層的材料體系可以是同體系的復(fù)合，也可以是不同體系的復(fù)合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒 光體，其特征在于陶瓷突光體中的突光層厚度為〇. 優(yōu)選地為0. 05mm_0. 1mm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的陶瓷熒 光體，其特征在于所述的陶瓷熒光體外形可根據(jù)LED光源封裝需要為圓形、矩形及各種三 維不規(guī)則形狀等。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED光源封裝時(shí)可有效消除邊緣色差效應(yīng)的 陶瓷熒光體，其特征在于所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷熒光體為成型后一體式燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 800-1800°C，上下層之間無(wú)邊界；上下表面可以拋光處理，也可以不拋光。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合陶瓷結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于所述的壓片成型該 復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用雙向加壓液壓機(jī)及可雙向加壓模具；所述的注漿成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需 采用真空除泡裝置，帶抽氣裝置的石膏模具，及隔液板；所述的凝膠注模成型該復(fù)合結(jié)構(gòu) 時(shí)，需采用真空除泡裝置，四邊可向內(nèi)收縮的玻璃、塑料或金屬模具，及引發(fā)劑；所述的流延 成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用真空除泡裝置，流延成型機(jī)，及溫控80-20(TC的金屬模具；所述 的注塑成型該復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用注塑成型設(shè)備，帶隔離板的注塑模具；所述的擠出成型該 復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，需采用擠出成型設(shè)備，帶隔離板的擠出模具。
【文檔編號(hào)】C09K11/80GK104112812SQ201410054977
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】張紅衛(wèi), 陳寶容, 李華, 馮輝輝 申請(qǐng)人:張紅衛(wèi)