寧波材料所突破高功率LED用光轉(zhuǎn)換透明陶瓷片關(guān)鍵制備技術(shù)

　　固態(tài)照明被譽(yù)為是繼白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代電光源，相對(duì)于白熾燈5%和熒光燈20%的能量轉(zhuǎn)換效率，LED的能量轉(zhuǎn)換效率超過50%，因此LED的耗電量僅為白熾燈的1/10，熒光燈的2/5，特別是藍(lán)光芯片結(jié)合黃光熒光粉合成白光照明是下一代照明的一個(gè)重要方向。

　　近年來，LED主要采用藍(lán)光芯片激發(fā)/復(fù)合黃光熒光粉合成高質(zhì)量的白光，然而目前所采用的硅膠和環(huán)氧樹脂混合陶瓷熒光粉存在較大的散熱和穩(wěn)定性問題，這極大地限制了LED在大功率方面的應(yīng)用（如公路、汽車大燈、海洋漁業(yè)、舞臺(tái)燈光等）。

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所特種纖維與核能材料工程實(shí)驗(yàn)室研究人員經(jīng)過四年的努力，近期通過與韓國嶺南大學(xué)材料與工程系Jaehyung Lee合作，解決了兩相復(fù)合陶瓷界面相容性問題和低光散射損耗的高透明陶瓷制備技術(shù)，成功將陶瓷熒光粉鑲嵌入熱膨脹系數(shù)匹配的鋁基透明陶瓷基體中。該透明陶瓷片的熱導(dǎo)率達(dá)到14W/m﹒K（硅膠和環(huán)氧樹脂在0.4 W/m﹒K），將傳統(tǒng)封裝中的被動(dòng)發(fā)光模塊的熱導(dǎo)率提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整熒光粉的顏色和含量，獲得了不同發(fā)光要求的光轉(zhuǎn)換透明陶瓷片型號(hào)。

　　寧波材料所研究人員與相關(guān)封裝企業(yè)合作將該透明陶瓷片封裝到商業(yè)藍(lán)光芯片上獲得了全陶瓷型LED的燈珠。通過相關(guān)性能的測試，該燈珠色溫達(dá)到了4500K，光效達(dá)到107 lm/W，達(dá)到了市場主流的LED光效水平。熒光透明陶瓷封裝技術(shù)將極大簡化傳統(tǒng)LED封裝中的混膠和調(diào)色工藝，并有望使不同顏色熒光陶瓷完全標(biāo)準(zhǔn)化，減少人工誤差。

　　該項(xiàng)工作獲得了國家自然科學(xué)基金（ADS用微波段透明陶瓷的介電損耗機(jī)理研究及其微缺陷的多尺度分析，51172248），浙江省杰出青年基金（微波合成半導(dǎo)體照明用氮化物熒光粉的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、微結(jié)構(gòu)演變及發(fā)光特性研究，R12E020005）和寧波市國際合作項(xiàng)目（LED用氮化物基熒光陶瓷片的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，2014A610006）的支持。目前圍繞光轉(zhuǎn)換透明陶瓷技術(shù)，團(tuán)隊(duì)已具有一項(xiàng)授權(quán)發(fā)明專利，一項(xiàng)實(shí)用新型專利和三項(xiàng)在審發(fā)明專利。 

    （a）熒光陶瓷片，（b）光轉(zhuǎn)換透明陶瓷封裝示意圖，（c）封裝透明陶瓷的LED燈珠，（d）演示透明陶瓷型LED燈珠白光轉(zhuǎn)換效果。