[发明专利]LED面光源封装

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED面光源封装技术，区别于现有的三基色或蓝光激发黄色荧光粉产生白光的封装方法，系一种创新的LED封装技术。

背景技术

①1962年，GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓(GaAsP)半导体化合物，从此可见光发光二极管步入商业化发展进程。

②1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用锗材料做成的可发出红外光的LED，当时的单价约为45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED。这种LED的效率为每瓦大约0.1流明，比一般的60至100瓦白炽灯的每瓦15流明要低上100多倍。

③1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。

④1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED。

⑤到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED在那个时代主打市场是数字与文字显示技术应用领域。

⑥80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的发光效率发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外信息发布以及汽车高位刹车灯(CHMSL)设备。

⑦1990年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的AlInGaP技术，这比当时标准的GaAsP器件性能要高出10倍。

⑧今天，效率最高的LED是用透明衬底AlInGaP材料做的。在1991年至2001年期间，材料技术、芯片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化LED的光通量提高了将近30倍。

⑨1994年，日本科学家中村修二在GaN基片上研制出了第一只蓝色发光二极管，由此引发了对GaN基LED研究和开发的热潮。

⑩20世纪90年代后期，研制出通过蓝光激发YAG荧光粉产生白光的LED，这种技术的发明使得LED真正成为第四代照明用光源，具有节能、环保、寿命长、响应快等优点。

随着LED发光效率与性能的持续提升与改善，LED已从指示灯、手机背光、显示屏、交通信号灯等成熟应用领域，正逐步向中大尺寸LCD背光、汽车、照明等新兴应用市场渗透。从市场发展情况看，高亮度的LED道路照明和室内照明灯将成为LED发展的一大增长点，预计未来几年高亮度LED的市场仍将以14％的速度增长，2010年高亮度LED市场将达到82亿美元。

目前市场普遍利用蓝光芯片激发黄色荧光粉产生白光来制备大功率LED，实验室发光效率已经达到120lm/W，商用发光效率最高也可达100lm/W，而且这一数据还在呈短时间的快速增长，照明应用前景广阔，在市场前景一片大好的前提下，各国LED领域的专家也在积极寻求新的封装材料及技术，因利用蓝光芯片激发黄色荧光粉存在种种制约LED发展的因素：①专利被日亚和欧司朗垄断，商家难以形成自有主权；②还没有一种方法可以非常精确的控制涂敷在蓝光芯片上荧光粉的厚度、均匀度以及形状的规则程度，LED色温的稳定性很难达到一致，荧光粉涂敷不均匀极容易造成LED发出的光形成黄圈或黄斑，影响光色；③涂敷在芯片上的荧光粉系AB硅胶与荧光粉按6∶6∶1比例配比而成的混合物，我们所说的硅胶一般是有机硅胶，有机硅胶是一种生物成分和一种有机化学成分(辅助成分)复合而成，有机硅产品是以硅一氧(Si-O)键为主链结构的，C-C键的键能为82.6千卡/克分子，Si-O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解，导热系数几乎为0，这样覆盖在硅胶下面的LED芯片因所流入的电力有75％产生的热量无法通过上面的通道导出，反而被混合胶困在里面，增加LED散热负荷，影响LED寿命。

发明内容

本发明采用Y₂O₃、Al₂O₃、、X₂O₃(X为Ce，Pr，Sm等稀土离子中一种或多种)为基质，通过充分混合后高温真空烧结，还原性气氛退火形成的高光学质量透明陶瓷晶片，以该透明陶瓷晶片替代荧光粉作为LED封装材料，制备出大功率LED白光面光源，功率最高可达150W，有效避开国际有关荧光粉专利的同时解决使用荧光粉封装带来的一系列问题，尤其适合大功率LED集成封装。