记者昨日从中科院宁波材料所获悉,该所特种纤维与核能材料工程实验室研究人员经过四年努力,通过与韩国岭南大学材料与工程系专家Jaehyung Lee合作,摸索出荧光透明陶瓷封转技术,解决并突破两相复合陶瓷界面相容性问题和低光散射损耗的高透明陶瓷制备技术瓶颈,成功将陶瓷荧光粉镶嵌入热膨胀系数匹配的铝基透明陶瓷基体中。
“该透明陶瓷片的热导率达到14瓦/米·度,硅胶和环氧树脂在0.4瓦/米·度,相当于将传统封装中被动发光模块的热导率提高了两个数量级。”东华大学材料学专业邓启煌博士是该研究团队成员之一,于2014年5月作为该所博士后工作站培养的博士后作结题报告并顺利出站。他告诉记者,研究团队通过调整荧光粉的颜色和含量,获得了不同发光要求的光转换透明陶瓷片型号。
“固态照明被誉为继白炽灯、荧光灯与高强度气体放电灯之后的第四代电光源。” 邓启煌说,白炽灯、荧光灯的能量转换效率分别只能达到5%、20%,而LED(发光二极管)的能量转换效率则超过50%。因此,LED的耗电量分别仅为白炽灯、荧光灯的10%、40%。“特别是蓝光芯片结合黄光荧光粉合成白光照明,将是下一代照明的一个重要方向。”
近年来,LED主要采用蓝光芯片激发或复合黄光荧光粉合成高质量的白光。但是,目前所采用的硅胶与环氧树脂混合陶瓷荧光粉存在较大的散热、稳定性问题,这成了LED应用于公路、汽车大灯、海洋渔业、舞台灯光等大功率照明方面的主要掣肘。
该所研究人员与相关封装企业合作,将该透明陶瓷片封装到商业蓝光芯片上,获得了全陶瓷型LED的灯珠。通过相关性能的测试,该灯珠色温达到4500K,光效为107流明/瓦,已达到LED主流市场的光效水平。“荧光透明陶瓷封转技术,将极大简化传统LED封装中的混胶和调色工艺。”邓启煌表示。同时,该技术有望使不同颜色荧光陶瓷完全标准化,减少人工误差。
目前,该项工作已获国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金与宁波市国际合作项目的支持。