[发明专利]一种LED用透明荧光陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于LED透明荧光材料制备技术领域，具体涉及一种LED用透明荧光陶瓷的制备方法。

背景技术

与常见的光源相比，LED器件具有响应快、耗电量小、寿命长、无污染等诸多优点，已经应用于照明、显示屏、背光灯等领域。LED照明更是被称为“绿色照明”，具有极大的发展潜力。

在制备白光LED器件的过程中，荧光粉的封装十分关键，这关系到白光LED的发光效率、显色性、使用寿命等各项性能。传统的封装工艺是将荧光粉与环氧树脂或硅胶按照一定的比例混合，搅拌均匀后涂于芯片的表面，形成类似于球冠状的涂层。这种工艺存在着明显的缺陷。首先是封装材料的选择，环氧树脂具有吸湿性，并且耐热性差，容易老化，这使得LED器件的性能受到很大影响，寿命也大大缩短了；再来说硅胶，有机硅的折射率与芯片相差很大，这会很大程度上影响光的输出，并且硅胶的生产成本较高，不适合作为荧光粉的封装材料。另外，传统工艺涂层的结构也存在严重的问题，球冠状的结构使得涂层中心到表面的厚度不均匀，进而导致形成的光斑不均匀。因此，研究新型的荧光粉封装材料和封装方式具有十分重要的意义。

近年来，透明陶瓷作为新型的光电材料逐渐进入人们的视线。将透明陶瓷作为封装荧光粉的材料，具有许多明显的优势：

1.透明陶瓷具有优良的散热效果，能够延长芯片的使用寿命；

2.与树脂相比较，透明陶瓷的折射率较高，能够很大程度上提高光源的出光率；

3.透明陶瓷具有很好的机械力学性能，使用寿命长，并且成本低；

4.相较于与液体树脂相混合，荧光粉与固体陶瓷粉的混合更加均匀，从而使出光效果更好；

5.可以简化封装工艺。

然而，通过普通方法制备出的透明陶瓷致密度较低，将其应用于LED器件的封装存在着出光不均匀、散热效果差及出光率较低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种LED用透明荧光陶瓷的制备方法，该方法原料种类少且易得，制得的透明荧光陶瓷致密度高，均匀性好，用于LED封装可制备出散热效果好、出光率高的LED器件。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种LED用透明荧光陶瓷的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、将高纯的陶瓷原料粉体、烧结助剂和荧光粉按比例混合；加入球磨罐中，同时加入球磨介质、磨球，在球磨机上球磨一定的时间；

B、将粉体取出烘干并研磨过筛；

C、依次对过筛后的粉体进行干压成型、冷等静压成型；

D、步骤C中成型的坯体依次进行真空烧结、热等静压烧结；

E、退火处理，即得所述高致密LED用透明荧光陶瓷。

优选的，所述陶瓷原料粉体选自Al₂O₃、Y₂O₃、MgAl₂O₄、MgAlON、AlN、SiN、ZrO₂、SiC中的一种或几种。

优选的，所述烧结助剂选自CaO、MgO、TiO₂、SiO₂、MnO、高岭土中的一种或几种。

优选的，所述荧光粉的成分为Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺。所述荧光粉为黄色荧光粉YAG:Ce。

优选的，步骤A中，所述陶瓷原料粉体、烧结助剂和荧光粉的质量配比为：陶瓷原料粉体75～99wt％，烧结助剂0.9～24.9wt％，荧光粉0.1～10wt％。wt％指的是陶瓷原料粉体、烧结助剂和荧光粉的混合物中各组分的质量百分比含量。

优选的，采用滚筒球磨机进行球磨，所述球磨罐材料为聚氨酯、聚四氟乙烯、高纯玛瑙中的一种或几种；所述磨球为高纯氧化锆陶瓷球；所述球磨介质为去离子水。

优选的，所述球磨的转速为150～500r/min，球磨时间为3～24h。

优选的，步骤B中，所述烘干温度为90～120℃，烘干时间为5～10小时；所述研磨过筛采用200目筛。

优选的，步骤C中，所述干压成型的压力为50～180MPa，保压时间为0～10分钟。

优选的，步骤C中，所述冷等静压成型的压力为200～350MPa，保压时间为2～15分钟。