5-27、应用于白光LED的Ce:YAG透明陶瓷

陈剑，郭旺^*

中国科学院福建物质结构研究所

摘要：Ce:YAG荧光粉是目前商业白光LED光源的主要荧光转换材料，通过芯片激发的蓝光与荧光粉转换得到的黄光获得白光LED光源。但这种荧光粉与硅胶混合的模式具有较低的热导率，极大影响了LED光源的热稳定性。通过高热导率的Ce:YAG透明陶瓷作为替代荧光胶的封装材料在大功率COB封装的LED光源和高功率密度光源中有极大优势，彻底解决荧光材料失效的难题。YAG基质材料通过不同稀土离子掺杂可以调节不同荧光的发射谱特性，得到不同显色指数和色温的白光LED光源。针对市场对LED光源的不同显色需求，荧光透明陶瓷稀土掺杂浓度、荧光陶瓷厚度及其相应的最优烧结温度需要进行相应的调整。在稀土掺杂过程中，掺杂离子对YAG晶格产生的畸变、晶体场变化、不同稀土离子之间的能量转移以及稀土离子的浓度淬灭等理论研究为本课题的主要研究内容。大量的稀土离子掺杂组合形式和不同稀土离子的浓度比例会得到具有不同显色性能的白光LED光源，这是一个数据庞大的研究工作。本文介绍了采用同炉共烧结的制备工艺，保证同批次透明陶瓷样品均一性的前提下，利用材料基因的研究思路，通过10²数量的实验配比，批量制备不同稀土掺杂和不同浓度掺杂的荧光陶瓷样品，通过激发谱和发射谱测试，优选最优发光效率和显色指数的荧光陶瓷样品。基于以上研究基础，在大功率COB封装技术实现了千瓦级的荧光陶瓷封装光源技术，相关知识产权转让给企业实现了规模化生产和不同场景的应用。

关键词：透明陶瓷；荧光陶瓷；白光LED；材料研发

通讯作者：郭旺，电话：13705043611， Email:  guowang@fjirsm.ac.cn

DOI:10.12110/secondfmge.20181014.527