陶瓷体形式的LED转换无机发光材料制造技术

本发明专利技术涉及陶瓷无机发光元件，其可如下获得：通过湿化学法将至少两种原材料与至少一种掺杂剂混合，然后热处理以产生无机发光材料前体，并等静压。该陶瓷无机发光元件可用作ＬＥＤ中的转换无机发光材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利说明陶瓷体形式的LED转换无机发光材料 本专利技术涉及陶瓷无机发光元件，涉及其通过湿化学法的制造，并涉及其作为LED转换无机发光材料的用途。 利用LED发射白光的最重要和最有前景的理念在于用转换无机发光材料涂布蓝色或近紫外区发光的In(Al)GaN(或未来也可能基于ZnO)场致发光芯片，该无机发光材料可以被该芯片激发并发射某些波长的光。芯片与无机发光材料的这种组合体被环氧化物、PMMA或其它树脂的浇铸成型或注射成型的封套包裹，以保护该组合体免受环境影响，其中封套材料应在可见光区域中高度透明，并在给定条件(T最高至200℃，以及透过芯片和无机发光材料的高辐射密度和曝光)下稳定不变。 无机发光材料当前以具有生产引发的宽粒度分布和形态的微粉形式使用在无机发光材料已经分散在有机硅或树脂的基质中后，将它们逐滴施用到芯片上或围绕该芯片的反射锥体中，或掺入封套材料中，在这种情况下，用该封套材料进行涂布(包装还包括芯片的电接触)。 由此，无机发光材料不能以可规划、可重现和均匀的方式分布/遍布在芯片上。这产生在如今的LED中可观察到的不均匀的发光锥，即LED以不同角度发射不同光线。如果该行为不可重现地导致一批中LED之间的差异，意味着所有LED要一个一个地测试和分选(昂贵的装仓过程)。 此外，芯片发射的相当大比例的光在主要为高折射率的无机发光材料的常常开裂的表面处散射，且不能被该无机发光材料转换。如果这种光被散射回芯片，就在芯片中发生吸收，因为半导体中吸收与发射波长之间的斯托克斯频移小到可忽略不计。 DE 19938053描述了被有机硅封套或陶瓷部件包围的LED，其中无机发光粉可作为外来组分嵌入该外覆物中。 DE 19963805描述了被有机硅封套或陶瓷部件包围的LED，其中无机发光粉可作为外来组分嵌入该外覆物中。 WO 02/057198描述了透明陶瓷(例如YAGNd)的制造，其在此可以用钕掺杂。这种类型的陶瓷用作固态激光器。 DE 10349038描述了通过固态扩散法制成的、基于包含YAG的多晶陶瓷元件(其与掺杂剂溶液结合)的发光转换元件。由于温度处理，掺杂剂(活化剂)扩散到陶瓷元件中，在此过程中形成无机发光材料。通过复杂的反复浸渍涂布法(CSD)，用硝酸铈溶液涂布包含YAG的陶瓷元件。此处微晶的直径为1至100微米，优选10至50微米。通过固态扩散法制成的这种类型的陶瓷发光转换元件的缺点在于，首先，不可能获得在原子级别下均匀的粒子组合物，这特别是因为掺杂离子具有不规则的分布，这在浓度热点的情况下会造成所谓的浓度猝灭(参见Shionoya，PhosphorHandbook，1998，CRC Press)。该无机发光材料的转换效率因此降低。此外，所谓的混合及烧制过程只能制备没有均匀形态并具有宽粒度分布的微米级粉末。与较小的亚微米粒子相比，大粒子具有大大降低的烧结活性。在不均匀形态和/或宽粒度分布的情况下，陶瓷的成形由此变得更难和进一步受限制。 如果该陶瓷发光转换元件不直接位于LED芯片上，而是距其几毫米，就不能再使用成像光学器件。来自该LED芯片的初级辐射和来自无机发光材料的次级辐射因此在彼此远离的位置发生。使用例如汽车前灯所必需的成像光学器件时，其不是均匀的光，而是两个成像的光源。 上述陶瓷发光转换元件的另一缺点在于使用有机粘合剂(例如丙烯酸酯、苯乙烯等)。其被LED芯片的高辐射密度和高温破坏，并因发灰而造成LED的发光功率降低。 因此，本专利技术的目的在于开发没有一种或多种上述缺点的陶瓷无机发光元件。 出人意料地，通过湿化学法和后续的等静压制备无机发光材料，可以实现上述目的。其然后可以以均匀、薄和无孔片的形式直接施用到芯片表面上。因此无机发光材料的激发与发射不会随位置而变，意味着具有该无机发光材料的LED发射具有恒定色彩的均匀光锥，并具有高的发光功率。 本专利技术因此涉及一种陶瓷无机发光元件，其可如下获得通过湿化学法将至少两种原材料与至少一种掺杂剂混合，然后热处理，以产生平均直径优选为50纳米至5微米的无机发光材料前体粒子，并等静压。 由于无机发光元件与LED芯片的直接或大致直接的等距接触导致所谓的近场相互作用，本专利技术的无机发光元件(其优选具有片形)表面的散射效应可忽略不计。这始终在小于相应光波长(蓝色LED＝450-470纳米，UVLED＝380-420纳米)的间距内发生，并且在该间距小于100纳米时特别显著，且尤其以不存在散射效应为特征(由于为此存在的间距低于该波长，不可能形成元波)。 本专利技术的无机发光元件的另一优点在于，不必将无机发光粉复杂地分散在环氧化物、有机硅或树脂中。现有技术中已知的这些分散体尤其包含可聚合物质，并由于这些和其它成分而不适于储存。 使用本专利技术的无机发光元件，LED制造者能够储存片形的立即可用的无机发光材料；此外，该无机发光材料陶瓷的使用与LED制造中的其它工序相容，而在使用传统无机发光粉的情况下不是如此。最终工序因此与高复杂性相联，这在LED制造中造成更高的成本。 但是，如果白色LED的最大效率(即发光效率)不重要的话，本专利技术的无机发光元件也可以直接施加到制成的蓝色或UV LED上。因此可以通过简单更换无机发光片来影响光温度和光色调。通过更换厚度不同的片形式的化学上相同的无机发光物质，这可以以极其简单的方式进行。 选择用于所述陶瓷无机发光元件的材料特别可以是下列化合物，其中，在下列标记中，主体化合物显示在冒号左边，一种或多种掺杂元素显示在冒号右边。如果化学元素被逗号彼此分开并在括号内，则它们的使用是任选的。根据无机发光元件的所需发光性质，可以使用一种或多种可供选择的化合物 BaAl2O4:Eu2+，BaAl2S4:Eu2+，BaB8O3:Eu2+，BaF2，BaFBr:Eu2+，BaFCl:Eu2+， BaFCl:Eu2+，Pb2+，BaGa2S4:Ce3+，BaGa2S4:Eu2+，Ba2Li2Si2O7:Eu2+， Ba2Li2Si2O7:Sn2+，Ba2Li2Si2O7:Sn2+，Mn2+，BaMgAl，0O17:Ce3+， BaMgAl10O17:Eu2+，BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+，Ba2Mg3F10:Eu2+， BaMg3F8:Eu2+，Mn2+，Ba2MgSi2O7:Eu2+，BaMg2Si2O7:Eu2+， Ba5(PO4)3Cl:Eu2+，Ba5(PO4)3Cl:U，Ba3(PO4)2:Eu2+，BaS:Au，K，BaSO4:Ce3+， BaSO4:Eu2+，Ba2SiO4:Ce3+，Li+，Mn2+，Ba5SiO4Cl6:Eu2+，BaSi2O5:Eu2+， Ba2SiO4:Eu2+，BaSi2O5:Pb2+，BaxSri1-xF2:Eu2+，BaSrMgSi2O7:Eu2+， BaTiP2O7，(Ba，Ti)2P2O7:Ti，Ba3WO6:U，BaY2F8Er3+，Yb+，Be2SiO4:Mn2+， Bi4Ge3O12，CaAl2O4:Ce3+，CaLa4O7:Ce3+，CaAl2O4:Eu2+，CaAl2O4:Mn2+， CaAl4O7:Pb2+，Mn2+，CaAl2O4:Tb3+，Ca3A本文档来自技高网...

【技术保护点】
陶瓷无机发光元件，其可如下获得：通过湿化学法将至少两种原材料与至少一种掺杂剂混合，然后热处理，产生无机发光材料前体粒子，并将该无机发光材料前体粒子等静压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H温克勒，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]