CN1604345A - 反射板和发光二极管用壳体及其发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种反射板和发光二极管用壳体及其发光二极管，它将气孔直径为0.10μm－1.25μm范围，或气孔率为 10％以上的氧化铝陶瓷用作反射板，可以提高反射板的反射率，而且，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，制成用于发光二极管的壳体，可以提高发光二极管的反射率。

Description

反射板和发光二极管用壳体及其发光二极管

技术领域

本发明涉及一种使用氧化铝陶瓷制品的反射板和发光二极管用壳体及其发光二极管。

背景技术

一直以来，发光二极管作为高辉度、低耗电的发光体，被大量生产并广泛使用。特别是近年以来，以提高散热特性从而延长使用寿命为目的开发而成的发光二极管，其壳体是用两片板状的氧化铝陶瓷制成的。这种发光二极管是用由氧化铝陶瓷制成板状的基体和覆盖体粘贴为一体，在基体的表面贴装发光元件，在覆盖体的略中央位置形成带曲线状反射面的开口形状。

近年来有了进一步的发展，在蓝色发光二极管的开发取得进展的同时，在半导体基板制造方面，紫外线发光二极管的使用也受到关注。

在这种状况下，以氧化铝陶瓷为原材料的发光二极管，愈发需要具有更高的辉度。

为实现发光二极管的高辉度化，提高发光元件的发光辉度的同时，提高发光二极管用壳体上反射面的反射率也是必不可少的。

上述使用目前的氧化铝陶瓷制成的发光二极管，因为氧化铝陶瓷自身的反射率低，必须在反射面上另外贴装高反射率的反射板，才能实现发光二极管的高辉度化，因而发光二极管的生产需要花费大量的劳力、时间和成本。

经过研究发现，虽然目前使用的发光二极管的壳体所使用的氧化铝陶瓷是经过一定温度烧结而成的广泛普及的一般陶瓷，但通过烧结温度和原料形态的变化，陶瓷的气孔直径、气孔率随之变化，反射率也相应大幅度发生变化，当氧化铝陶瓷的气孔直径、气孔率在一定范围内时，与目前的氧化铝陶瓷相比，实用上可以得到足够满意的反射效果。

发明内容

本发明的目的是：提供一种反射板和发光二极管用壳体及其发光二极管，它将气孔直径为0.10μm-1.25μm范围，或气孔率为10％以上的氧化铝陶瓷用作反射板，可以提高反射板的反射率，而且，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，制成用于发光二极管的壳体，可以提高发光二极管的反射率。

本发明的技术方案之一是：一种反射板，由氧化铝陶瓷材料制成，所述氧化铝陶瓷的气孔直径为0.10μm-1.25μm。

本发明的技术方案之二是：一种反射板，由氧化铝陶瓷材料制成，所述氧化铝陶瓷的气孔率为10％以上。

本发明的技术方案之三是：一种发光二极管用壳体，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，所述覆盖体由气孔直径0.10μm-1.25μm的氧化铝陶瓷构成。

本发明的技术方案之四是：一种发光二极管用壳体，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，所述覆盖体由气孔率10％以上的氧化铝陶瓷构成。

本发明的技术方案之五是：一种发光二极管，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，并最终制成发光二极管，所述覆盖体由气孔直径0.10μm-1.25μm的氧化铝陶瓷构成。

本发明的技术方案之六是：一种发光二极管，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，并最终制成发光二极管，所述覆盖体由气孔率10％以上的氧化铝陶瓷构成。

本发明的优点是：目前使用的氧化铝陶瓷，其气孔直径在0.10μm以下，气孔率在10％以下，对各波长的反射率均在90％以下，本发明与原有氧化铝陶瓷相比，将气孔直径、气孔率提高了一个数量级，氧化铝气孔直径达0.10μm-1.25μm，气孔率达10％以上，从而实现了氧化铝陶瓷自身的反射率大幅提高。

因此，将本发明所指的氧化铝陶瓷用作发光二极管壳体的反射面时，可以提高发光二极管的辉度。

附图说明

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

图1为本发明所涉及的发光二极管的立体图；

图2为本发明所涉及的发光二极管的剖视图；

图3为对应波长300nm的气孔直径与反射率的关系曲线；

图4为对应波长350nm的气孔直径与反射率的关系曲线；

图5为对应波长400nm的气孔直径与反射率的关系曲线；

图6为对应波长500nm的气孔直径与反射率的关系曲线；

图7为对应波长600nm的气孔直径与反射率的关系曲线；

图8为对应波长300nm的气孔率与反射率的关系曲线；

图9为对应波长350nm的气孔率与反射率的关系曲线；

图10为对应波长400nm的气孔率与反射率的关系曲线；

图11为对应波长500nm的气孔率与反射率的关系曲线；

图12为对应波长600nm的气孔率与反射率的关系曲线；

图13为波长与反射率的关系曲线；

图14为波长与反射率的关系曲线；

图15为表1。

其中：1发光二极管；2基体；3覆盖体；4发光二极管用壳体；5发光二极管的发光元件；6开口；7反射面。

具体实施方式

实施例：本发明所指发光二极管1如图1和图2所示，是由2枚矩形板状的氧化铝陶瓷制成的基体2和覆盖体3贴合而成发光二极管用壳体4，在壳体4的基体2上贴装发光二极管的发光元件5而构成。

在覆盖体3的略中央部位，由背面向表面直径渐次扩大成带有倾斜状的圆锥面开口6，该开口6的表面部分构成反射面，即覆盖体3起到了发光二极管1的反射板的功能。

用作反射板功能的覆盖体3，其氧化铝陶瓷的气孔直径为0.10μm-1.25μm，气孔率为10％以上。

据此制成的覆盖体3，与通常烧结而成的现有氧化铝陶瓷相比，氧化铝陶瓷自身的反射率提高，因而发光二极管的辉度得以提高。

就氧化铝陶瓷而言，改变其烧结前的原料形态、调整其烧结时的温度、或事先在原料内掺杂有机物质，使其烧结后的气孔直径和气孔率发生变化、反射率也随之相应改变。当气孔直径、气孔率处在一定范围内时，其反射率比现有的氧化铝陶瓷有大幅度的提高。

以下就氧化铝陶瓷的气孔直径、气孔率与反射率的关系进行说明。

本发明所指氧化铝陶瓷的氧化铝(Al₂O₃)含量为30％(重量比)以上。

首先，按照氧化铝陶瓷烧结前的原料形态和烧结时的烧结温度的不同，制成了21种样品，测定了各种样品的气孔直径和气孔率，以及每种样品对各种波长的反射率。此处所测定的反射率并非通常所说的镜面反射，而是指漫反射的反射率。

例如，1号、2号和3号样品是由直径10μm的球状氧化铝分别在1200℃、1380℃和1492℃烧结而成。

4号、5号和6号样品是由直径40μm的球状氧化铝分别在1200℃、1380℃和1492℃烧结而成。

7号、8号和9号样品是由氧化铝重量比达96％的原料分别在1200℃、1380℃和1492℃烧结而成。

10号、11号和12号样品是由氧化铝重量比达99.7％的原料分别在1200℃、1380℃和1492℃烧结而成。

其它样品对应其不同的原料形态和烧结温度烧结而成。

其中，9号样品就是一般普及的广泛使用的氧化铝陶瓷。

反射率是使用漫反射测定原理，使用日本岛津制作所研制的分光光度计UV-3150、MPC-3100测定而得。

各样品的测定结果如表1所示。

由表1可知，表1中的9号样品代表的是通常的氧化铝陶瓷，其气孔直径为0.02μm、气孔率为3.92％，其对波长300nm光的反射率为60％，对波长350nm光的反射率为85％以下。

根据表1所示的测定结果，将对应各波长的气孔直径与反射率的关系作成图表，如图3-图7所示。同样将对应各波长的气孔率与反射率的关系作成图表，如图8-图12所示。

将7号、8号、9号样品作为代表例，将波长与反射率的关系图表化如图13。同样，将9号、12号样品对应的波长与反射率的关系图表化如图14。

由于我们将硫酸钡的反射率视为100％，所以反射率的数值有超过100％的现象。

首先，由图3-图7所示的对应各波长的气孔直径与反射率的关系可以看出，对所有的波长而言，气孔直径在0.7μm附近时的反射率达到峰值。

对于属紫外线范围的350nm波长来说，由图4所示的气孔直径与反射率的关系可以看出，氧化铝陶瓷的气孔直径在0.10μm-1.25μm时，反射率均可超过通常氧化铝陶瓷的反射率水平85％，气孔直径在0.17μm-1.20μm时，反射率超过90％，特别是气孔直径在0.34μm-1.08μm时，反射率可超过95％，而气孔直径在0.60μm-0.80μm时，反射率接近峰值。

进而分析得知，氧化铝陶瓷的气孔直径在0.10μm-1.25μm时，对于350nm以上的波长来说，反射率可达85％以上，而即使对于300nm的波长，反射率也可超过65％。

简言之，当氧化铝陶瓷的气孔直径在0.10μm-1.25μm时，在可见光领域内表现出非常高的反射率，即使在紫外线领域也有较高的反射率。

当氧化铝陶瓷的气孔直径在0.10μm-1.25μm时，与通常氧化铝陶瓷相比，其反射率可以大幅提高，而且，当氧化铝陶瓷的气孔直径在0.17μm-1.20μm、0.34μm-1.08μm、0.60μm-0.80μm等范围时，其反射率逐级提升。

其次，由图8-图12所示的对应各波长的气孔率与反射率的关系可以看出，对所有波长而言，气孔率在40％--50％附近时的反射率达到峰值。

对于属紫外线范围的350nm波长来说，由图9所示的气孔率与反射率的关系可以看出，氧化铝陶瓷的气孔率在10％以上时，反射率均可超过通常氧化铝陶瓷的反射率水平85％。气孔率在20％以上时，反射率超过90％，特别是气孔率在35％以上时，反射率可超过95％，而气孔率在40％以上时，反射率接近峰值。

进而分析得知，氧化铝陶瓷的气孔率在10％以上时，对于350nm以上的波长来说，反射率可达85％以上，而即使对于300nm的波长，反射率也可以超过65％。

简言之，当氧化铝陶瓷的气孔率在10％以上时，在可见光领域内表现出非常高的反射率，即使在紫外线领域也有较高的反射率。

当氧化铝陶瓷的气孔率在10％以上时，与通常氧化铝陶瓷相比，其反射率可以大幅提高，而且，当氧化铝陶瓷的气孔率在20％以上、35％以上、40％以上等范围时，其反射率逐级提升。

需要指出的是，气孔率超过60％时，反射率会下降，而且气孔率过高时，氧化铝本身的强度下降导致实用上出现问题。因此，在确保实用上必要的强度的前提下，气孔率只要超过10％，就能得到十分高的反射率。

如图13所示的波长与反射率的关系可以看出9号样品的气孔直径为0.02μm，不在0.10μm-1.25μm的范围，其气孔率为3.92％，也不在10％以上的范围内，其对任何波长的反射率均在90％以下，而且，对紫外线领域接近上限的400nm附近的短波的反射率下降，对300nm波长的反射率下降至60％。与之相对照，7号和8号样品的气孔直径处在0.10μm-1.25μm的范围，气孔率也在10％以上的范围，其对紫外线领域的325nm以上波长的反射率达到极高的90％以上，而且对于300nm波的反射率也达到70％以上的高值。

当氧化铝陶瓷的气孔直径在0.10μm-1.25μm的范围，或其气孔率在10％以上时，氧化铝陶瓷的反射率可以大幅提高。

7号、8号和9号样品的原料中的氧化铝重量比为96％，烧结温度分别为1200℃、1380℃和1492℃，比通常的陶瓷烧结温度低，而且原料的组成、添加剂等没有任何变化，使用通常的烧结炉制造而成，因而可以在不增加制造成本的情况下，提高氧化铝陶瓷的反射率。

如图14所示的波长与反射率的关系可以看出，氧化铝陶瓷的纯度为96％的9号样品的气孔直径为0.02μm，不在0.10μm-1.25μm的范围，其气孔率为3.92％，也不在10％以上的范围内，其对任何波长的反射率均在90％以下，而且，对紫外线领域接近上限的400nm附近的短波的反射率下降，对300nm波长的反射率下降至60％。与之相对照，氧化铝陶瓷的纯度为99.7％的12号样品的气孔直径为处在0.10μm-1.25μm的范围，气孔率也在10％以上的范围，其对紫外线领域的325nm以上波长的反射率达到极高的90％以上，而且对于300nm波的反射率也达到70％以上的高值。

将9号和12号样品比较可知，只是原料中氧化铝的重量比率96％和99.7％的不同，仅是氧化铝陶瓷的纯度增大，没有加入任何添加剂，使用通常的烧结炉制造而成，因而可以在仅增大氧化铝陶瓷纯度的情况下，提高氧化铝陶瓷的反射率。

如上面说明所示，通常的氧化铝陶瓷的气孔直径为0.10μm以下，气孔率在10％以下，因而对各波长的反射率在90％以下，而当氧化铝陶瓷的气孔直径为0.10μm-1.25μm范围，或气孔率在10％以上，氧化铝陶瓷自身的反射率比通常的氧化铝陶瓷有大幅提高。

因此，气孔直径为0.10μm-1.25μm范围或气孔率在10％以上的氧化铝陶瓷用作各种光源的反射板时，可提高其反射效率，用作发光二级管的反射板时，发光二极管的辉度得以提高。特别是对于波长短的蓝色发光二极管及发射紫外光的发光二极管而言，效果尤为显著。

而且，仅通过改变烧结温度就能使氧化铝陶瓷的气孔直径处于0.10μm-1.25μm范围，或气孔率提高至10％以上，因而反射率提高的同时，不会导致氧化铝陶瓷制造成本的增加。

Claims (6)

1.一种反射板，由氧化铝陶瓷材料制成，其特征在于：所述氧化铝陶瓷的气孔直径为0.10μm-1.25μm。

2.一种反射板，由氧化铝陶瓷材料制成，其特征在于：所述氧化铝陶瓷的气孔率为10％以上。

3.一种发光二极管用壳体，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，其特征在于：所述覆盖体由气孔直径0.10μm-1.25μm的氧化铝陶瓷构成。

4.一种发光二极管用壳体，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，其特征在于：所述覆盖体由气孔率10％以上的氧化铝陶瓷构成。

5.一种发光二极管，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，并最终制成发光二极管，其特征在于：所述覆盖体由气孔直径0.10μm-1.25μm的氧化铝陶瓷构成。

6.一种发光二极管，在贴装发光二极管发光元件的基体上部，粘贴上带有开口状反射面的覆盖体，并最终制成发光二极管，其特征在于：所述覆盖体由气孔率10％以上的氧化铝陶瓷构成。

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