本发明专利技术涉及一种基于荧光透明陶瓷材料的LED远程发光器件，其特征在于：荧光透明陶瓷代替荧光粉，作为远程激发蓝光芯片的发光材料，同时又作为LED的封装外壳，其中，荧光透明陶瓷的光转化效率为120‑‑150lm/W、透光度为70％‑80％。本发明专利技术将荧光透明陶瓷材料作为发光材料的同时，又作为LED灯罩，与传统LED灯相比，减少了外罩的使用，提高了光效的同时，更有利于散热，且使用寿命更长，能效比玻璃、塑料更优、性价比更低。
LED remote light emitting device based on fluorescent transparent ceramic material
The invention relates to a light emitting device remote LED transparent ceramic materials based on fluorescence, which is characterized in that fluorescent transparent ceramics instead of phosphor, luminescent materials as remote excitation of blue light chip, at the same time as the LED package, the light conversion efficiency of fluorescent transparent ceramics was 120 150lm/W, transmittance of 70% 80%. The fluorescence of transparent ceramic materials as luminescent materials at the same time, as compared with the traditional LED lamp, LED lamp, reducing the use of housing, improve the efficiency of the light at the same time, more conducive to heat dissipation, and longer service life, better energy efficiency than glass, plastic, low cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种LED远程发光器件,尤其涉及一种基于荧光透明陶瓷材料的LED远程发光器件。
技术介绍
白光LED作为一种新型的固态照明器件以其高光效、低能耗、长寿命、体积小、平面化、重量轻、无辐射、无污染的环境友好等特点已在平板显示背光源、汽车前灯、道路照明等领域获得了广泛应用，其市场前景非常巨大。目前采用的远程激发方案中，远程荧光片是将荧光粉体混合入树脂或涂覆在PC基板上，并不能从根本上解决树脂受热老化问题，其光效也不高。同时市场上现使用的LED照明灯罩普遍采用玻璃和塑料，这也带来一系列的问题，其中：1、LED是一种半导体器件，核心是其中的半导体芯片，当芯片中的PN结超过一定的温度(如：120度)，LED将不能正常工作。所以，需要保持LED芯片结温在一定的温度之下，才能使LED正常工作。而玻璃作为外罩会直接导致灯具的不透风，LED散热则主要靠LED内部散热器，散热器的大小视LED功率而定，在散热器大小一定的情况下，灯具内腔的温度容易升高到50～80℃，而热量会影响LED的发光效率，导致严重光衰及灯具毁损的惨况，LED的使用寿命也将大打折扣。2、玻璃作为封装材料容易老化，在紫外光长时间的照射下、环境中的污染物、风化等作用下、加之内腔温度较高和玻璃内部原子的无序排列，会使玻璃产生析晶现象。高温析晶是高温玻璃失透的一个重要变质过程，此变化会使灯具的透光率降低，使灯光变得模糊，带来诸如低扩散，眩光，光影等问题。3、玻璃灯罩易碎，一旦LED灯罩掉落或出现裂痕、破碎，就容易出现漏电问题，安全性无法保证。且玻璃价格较高，使用寿命较短，性价比较低。4、使用塑料作为LED封装外壳，除了存在和玻璃外罩相似的问题，更存在对环境的污染问题。陶瓷材料不存在晶体掺杂分凝系数问题，可以像粉体一样实现多种发光离子的高浓度均匀掺杂，从而可以通过精确控制陶瓷荧光体的透射率、光谱特性等各种光学参数，调节和控制荧光体陶瓷片转换的黄光与未被转换的蓝光之间的比例，结合先进陶瓷制备工艺，获得高均匀性的透明荧光陶瓷，进而获得高质量的白光，可以避免荧光粉带来的一系列问题；其次，陶瓷具有优异的机械和热力学性能，抗振动，导热性好，可解决蓝光LED持续点亮下温度升高造成的各种发光问题，进一步提高器件的发光稳定性和使用寿命，尤其适合大功率白光LED器件；而且相对玻璃等材料来说，透明陶瓷材料在成型和复杂结构设计制备方面具有优势，且相对高熔点的Ce:YAG体系(1950℃)，陶瓷材料在较低温度下就可烧结致密、稳定性好、热导率高、耐腐蚀、硬度大等，消除了玻璃、塑料灯罩带来的问题。陶瓷材料安全可靠性和环保无污染，逐渐得到了市场的认可和推广。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种基于荧光透明陶瓷材料的LED远程发光器件。本专利技术的技术方案为：针对现有的问题，本专利技术采用掺杂不同浓度的Ce3+离子制备成的Ce:YAG透明陶瓷，利用水基流延成型法或者热压注成型法制备出用作LED器件的荧光透明陶瓷材料。用荧光透明陶瓷材料取代荧光粉作为发光材料，可实现远程激发，获得均匀性好，光效高的LED发光源。同时将荧光透明陶瓷材料作为LED的封装外壳，封装LED灯具内部不同位置排布的蓝光芯片，取代了传统的封装材料，提高散热性和环保性，同时适用于各种功率的LED灯具的设计使用。本专利技术采用的具体技术方案为：一种基于荧光透明陶瓷材料的LED远程发光器件，其特征在于：荧光透明陶瓷代替荧光粉，作为远程激发蓝光芯片的发光材料，同时又作为LED的封装外壳，其中，荧光透明陶瓷的光转化效率为120--150lm/W、透光度为70％-80％。优选本专利技术所述的LED远程发光器件的功率为20-200W。优选上述的荧光透明陶瓷为掺杂Ce3+离子的Ce:YAG透明陶瓷，Ce3+离子掺杂浓度为0.02％--0.15％；荧光透明陶瓷的光转化效率达120--150lm/W、透光度达70％-80％，此陶瓷可以取代传统的玻璃、塑料等材料，作为LED的封装外壳。优选上述的荧光透明陶瓷材料作为LED封装外壳形状多样，可为棱柱形、圆柱形、管状形或球泡形等多种形状。首先选取纯度高、颗粒尺寸小、分布均匀及活性高的原料粉体。并拟通过基质组分取代，如Ga部分取代Al、La/Gd/Lu等部分取代Y，来调控Ce3+离子在YAG晶格中的晶体场强度及格位对称性，进而实现对Ce:YAG粉体光谱特性的调控；与此同时，在该体系同共掺杂稀土离子如Sm3+、Pr3+或过渡金属离子如Mn2+等，并进行共掺杂浓度的匹配优化。通过对Ce:YAG透明陶瓷薄片组分配方优化的优化，获得化学纯度与粉体烧结活性高、经济型好的原料粉体及适用于不同功率的LED远程发光器件的荧光透明陶瓷材料的基础组分配方。然后通过水基流延成型，获得厚度可控、表面光滑、致密度与强度高的透明陶瓷素坯，在对流延成型的坯片进行冲裁到一定预定尺寸后，进行排胶和烧结过程获得陶瓷薄片。按照器件需要把荧光透明陶瓷拼接成不同形状，如棱柱状；或者通过热压注型，根据设计好的模具形状，直接得到适合LED灯具的陶瓷外壳，如圆柱形。利用制备好的荧光透明陶瓷材料，封装LED，作为灯具外罩，同时采用一种远程激发技术，用荧光透明陶瓷材料取代荧光粉，将其与蓝光芯片分离，获得光均匀性好的白光LED光源。最后根据LED灯具功率的大小及其是否需要散热器件，芯片位置的不同，进行结构排布，组装。有益效果：本专利技术中涉及荧光透明陶瓷材料代替了玻璃、塑料作为封装LED外壳的传统封装材料，因为陶瓷结构性能稳定，可以避免像玻璃、塑料等有机基材的退化和老化等问题，用时可以消除玻璃罩漏电而带来的安全隐患。本专利技术将荧光透明陶瓷材料作为发光材料，将LED点光源转换为面光源，有效保护芯片所发出的光，提高了光效，使发光更加均匀，减少了散光损失，且发出全方位立体的光，照明范围广，能够消除照明死角。本专利技术采用远程激发技术，将荧光透明陶瓷材料作为发光材料，取代直接涂覆在蓝光芯片上的荧光粉，这种情况下，蓝光芯片与荧光透明陶瓷材料分离，两者产生的热量有效分开，提高散热效果，延长使用寿命。本专利技术中的荧光透明陶瓷在蓝光芯片的激发下，发射出黄光，结合未被吸收的蓝光，最终转换为白光输出。避免人眼接触较为强烈的蓝光波段的光照，有效地保护人眼。散热效果更加良好，可适用于封装不同功率LED光源。本专利技术所用的陶瓷均为荧光透明陶瓷，可以实现4π出光。空间均匀远优于传统白光LED，同时减少用玻璃、塑料外罩时带来的眩光，光模糊、光影问题。本专利技术将荧光透明陶瓷材料作为发光材料的同时，又作为LED灯罩，与传统LED灯相比，减少了外罩的使用，提高了光效的同时，更有利于散热，且使用寿命更长，能效比玻璃、塑料更优、性价比更低。本专利技术使用先进的陶瓷制备工艺，通过不断优化工艺参数，使得制备出的荧光透明陶瓷透光率达到70％-80％，光转化效率可达到150lm/W，致密度接近理论值，性能远高于市场上现有的透明陶瓷。附图说明图1为实施例1和2中小功率灯具结构示意图；其中，1-荧光透明陶瓷材料、2-LED蓝光芯片、3-金属支架、4-电源电路底板；图2为实施例3和4中大功率灯具结构示意图；其中，1-荧光透明陶瓷材料、2-LED蓝光芯片、5-金属导热柱、6-散热片、7-电极；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于荧光透明陶瓷材料的LED远程发光器件，其特征在于：荧光透明陶瓷代替荧光粉，作为远程激发蓝光芯片的发光材料，同时又作为LED的封装外壳，其中，荧光透明陶瓷的光转化效率为120‑‑150lm/W、透光度为70％‑80％。
【技术特征摘要】
1.一种基于荧光透明陶瓷材料的LED远程发光器件，其特征在于：荧光透明陶瓷代替荧光粉，作为远程激发蓝光芯片的发光材料，同时又作为LED的封装外壳，其中，荧光透明陶瓷的光转化效率为120--150lm/W、透光度为70％-80％。2.按权利要求1所述的LED远程发光器件，其特征在于其功率为20-200W。3.按权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈晓莉，潘勇剑，方婷，张乐，陈浩，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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