[发明专利]包含固态透明荧光材料的白光LED及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种透明荧光材料，尤其是透明陶瓷荧光体、透明玻璃荧光体、和透明复合荧光体，以及应用这三种透明荧光体的白光LED。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode-LED)可以直接把电能转化为光能。LED芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，主要是电子。当这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。

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，LED通常有两种产生白光的主要方法，一种是使用发射红、绿、蓝的三个单色二极管，混色形成白光。另一种是使用荧光材料将蓝或紫外LED发出的单色光转换成宽频谱的白色光。其中前一种方法产生的白光主要应用于大屏幕显示技术，而后一种方法产生的白光主要应用于照明与背光源。

对于后一种白光技术，日本日亚公司拥有该领域的开创性发明(US5998925A)：采用蓝色 GaN芯片激发YAG黄色荧光粉而获得白光，该专利的发明点在于钇铝石榴石荧光粉，该荧光粉吸收450nm至470nm波长蓝光，激发产生550nm至560nm波长黄光，具有成本低、效率高的优点。但对于普通蓝光或紫外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。而钇铝石榴石(YAG)荧光粉在120摄氏度以上的温度会发生退化，同时由于涂敷的荧光粉材料为非透明材料，在蓝光或紫外芯片发出的光通过时会发生散射吸收等现象，使得出光效率不高；同时由于涂敷厚度的不均匀会严重影响其光斑和白光色温。例如由于涂敷不均匀造成的黄色光圈、蓝色光斑、白光色温不一致等问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的前述问题，提供一种结构简单，光效高而且性能可靠的荧光陶瓷材料以及包含该陶瓷材料的LED芯片，以及利用LED芯片发光激发荧光陶瓷，产生白光的白光LED的制备方法，同时还提供一种白光LED芯片结构。

本发明通过如下技术方案实现：

一、透明荧光材料

本发明提供一种透明陶瓷荧光体，其中包括如下方面的技术方案：

(1)一种透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述荧光体具有如下化学式：Re₃Al₅O₁₂，其中稀土元素Re选自Ce,Eu,Er,Nd,Tb,Sm,Tm,Dy,Y,Gd,Pr,Lu,Ho,Pm,La或Yb中的一种或任意几种的混合物。

(2)根据(1)的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明荧光体在250nm-480nm范围内的直线透过率大于5％，优选透过率为大于50％，在480nm-780nm范围内的直线透过率大于5％，优选透过率为大于80％。

(3)根据(1)或(2)的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明陶瓷荧光体激发谱的峰值波长在250nm-480nm范围内，发射谱的峰值波长在480-780nm范围内。

(4)根据(1)-(3)任一项的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明陶瓷荧光体的厚度为0.5-2mm。

(5)根据(1)-(4)任一项的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明陶瓷荧光体可以根据需要制备为片状、盒状、半球状等。

本发明还提供一种如上(1)-(5)任一项的透明陶瓷荧光体的制备方法，其包括如下技术方案：

(6)一种透明陶瓷荧光体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:

a.粉体制备：按Re₃Al₅O₁₂的化学计量比称量Al₂O₃与Re₂O₃粉末，并添加一定的烧结助剂、粘结剂、增塑剂、分散剂，

其中所述Re为稀土元素。