[发明专利]LED节能灯基座用复合陶瓷材料

说明书

技术领域

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

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。

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℃工作330000小时，95℃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。

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。

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

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。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

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，α-氧化铝粉纯度的重量百分比为：Al₂O₃≥99.0％。

氮化铝粉的粒径为＜0.005mm，氮化铝粉纯度的重量百分比为：AlN≥93.0％。

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。

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℃。

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℃，保温时间≥30min。

有益效果

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

实施例1