CN102832328B - 一种白光led及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种白光LED及其制备方法。采用LED芯片发光激发荧光陶瓷，产生白光，所述的荧光陶瓷为多晶Re:YAG陶瓷，其中稀土元素Re选自Ce、Eu、Er、Nd、Tb、Sm、Dy、Tm或Yb，掺杂量为0.005到10wt.%。本发明利用Re:YAG荧光陶瓷的具有高热导率、高化学稳定性与结晶度的优越性能，利用Re:YAG荧光陶瓷代替传统白光LED光源中的荧光粉和胶体混合的封装外壳，有效避免白光LED光源由于高温造成的色温漂移，提高了白光LED光源的稳定性，并提高了白光LED光源的光效。<!--1-->

Description

一种白光LED及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED发光技术领域，尤其涉及一种白光LED及其制备方法。
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封装结构，采用荧光粉混合透明胶体材料涂覆与蓝光LED芯片上，从而实现LED发光波长的转换，获得白光LED。但对于普通蓝光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。
发明内容
本发明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制备方法。
为实现上述目的，本发明提供一种白光LED，采用LED芯片发光激发荧光陶瓷，产生白光，所述的荧光陶瓷为多晶Re:YAG陶瓷，其中稀土元素Re选自Ce、Eu、Er、Nd、Tb、Sm、Tm、Dy/或Yb，掺杂量为0.005到10wt.%。
所述的稀土元素可选其中一种或任意几种。
所述的荧光陶瓷的烧结温度为800oC-1900oC，烧结气氛为真空。
所述的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。
本发明避免了传统白光LED中荧光粉与LED芯片的直接接触，同时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6313K。而应用荧光陶瓷的光源点亮30分钟后其光通量为初始值的96%，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150lm/W，而应用荧光陶瓷的光源光效可达到231lm/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。
附图说明
图1实施列1中荧光陶瓷样品的XRD图谱
图2实施例1中的白光LED光谱图。
图3实施列2中荧光陶瓷样品的XRD图谱
图4实施例2中的白光LED光谱图。
图5实施列3中荧光陶瓷样品的XRD图谱
图6实施例3中的白光LED光谱图。
图7实施列4中荧光陶瓷样品的XRD图谱
图8实施例4中的白光LED光谱图。
具体实施方式
例1将0.005wt.%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胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1450oC，烧结时间10小时。图1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后厚度为2.05mm，将此Ce:YAG荧光陶瓷材料与峰值波长为450nm的LED芯片采用已知的封装技术封装为白光LED光源。该白光LED光源的光电测试结果为：色温为Tc=4261K，显色指数Ra=65.5，光效η=190lm/W。其测试的光谱图如附图2所示。
例2将0.05wt.%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胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1450oC，烧结时间10小时。图3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后厚度为1.55mm，将此Ce:YAG荧光陶瓷材料与峰值波长为450nm的LED芯片采用已知的封装技术封装为白光LED光源。该白光LED光源的光电测试结果为：色温为Tc=6324K，显色指数Ra=59.5，光效η=231lm/W。其测试的光谱图如附图4所示。
例3分别将0.02wt.%的Ce2O3与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胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1600oC，烧结时间10小时。图5为该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后厚度为1.45mm，将此Ce与Sm共掺的YAG荧光陶瓷材料与峰值波长为450nm的LED芯片采用已知的封装技术封装为白光LED光源。该白光LED光源的光电测试结果为：色温为Tc=3728K，显色指数Ra=74.6，光效η=175lm/W。其测试的光谱图如附图6所示。
例4分别将0.2wt.%的Ce2O3、0.2wt.%的Eu2O3以及10wt.%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胚体。将胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1600oC，烧结时间10小时。图7为该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后厚度为1.07mm，将此Ce与Yb共掺的YAG荧光陶瓷材料与峰值波长为450nm的LED芯片采用已知的封装技术封装为白光LED光源。该白光LED光源的光电测试结果为：色温为Tc=3576K，显色指数Ra=84.5，光效η=150lm/W。其测试的光谱图如附图8所示。
上述内容只是本发明的四个具体实施例，而并非对本发明的限制，凡是依据本发明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。

Claims (1)

1.一种白光LED光源的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将0.05wt.％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；
将所述荧光陶瓷粉体原料通过冷等静压成型为胚体；
将所述胚体放入真空高温烧结炉中，烧结温度为1450℃，烧结时间10小时，得到Ce:YAG荧光陶瓷；
将所述Ce:YAG荧光陶瓷表面抛光至厚度为1.55mm后，与峰值波长为450nm的LED芯片采用已知封装技术封装成白光LED光源。
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