一种用于大功率光源的发光陶瓷及发光装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用于大功率光源的发光陶瓷及发光装置。本申请的发光陶瓷包括YAG基质和均匀分散于YAG基质中的发光中心，发光中心为晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒。本申请的发光陶瓷，在YAG基质中均匀分散晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒，整个发光陶瓷没有杂相；大晶粒粒径的YAG荧光粉颗粒作为发光中心，发光中心多，且大晶粒粒径YAG荧光粉颗粒饱满、形貌健全，大大提高了发光陶瓷的发光效率，使得发光陶瓷能够满足高蓝光功率密度的大功率光源的使用需求。本申请的发光陶瓷，大晶粒YAG荧光粉颗粒和小晶粒YAG基质交错构造，晶界纯净，使得发光陶瓷的发光更均匀，匀光性能高于现有的体系。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及发光陶瓷领域，特别是涉及一种用于大功率光源的发光陶瓷，以及采用该发光陶瓷的发光装置。
技术介绍
钇铝石榴石(Y3Al5O12,缩写YAG)的研究始于20世纪80年代。传统的YAG发光陶瓷主要针对LED的发光特性开发，由于LED芯片的功率较小，发出的蓝光功率密度较低，因此针对LED开发的发光陶瓷的光效并没有得到足够的重视。比如固相法制备YAG中，常用的YAG发光陶瓷主要由原料粉末Al2O3、Y2O3、CeO2煅烧后，在压力机下压制成片，然后烧结得到发光陶瓷，为了满足LED的使用需求，发光陶瓷必须具有一定的透光性能，由此导致YAG中的晶粒成长程度较低，亮度偏低。又比如在溶胶-凝胶法制备YAG中，需使无机盐或金属醇盐的金属络合物为原料在溶液中发生水解反应，然后将生成的凝胶用马弗炉烧结发生反应，所以工艺比较复杂，而且金属醇盐的原料价格非常昂贵，因此大规模制备受到限制，并且，采用这种方法制备的YAG其发光效率同样偏低。在激光光源的应用中，由于激光功率远大于LED，发光陶瓷需要承受更高的蓝光功率密度，需要良好的导热和均匀的发光等，这就使传统的，针对LED开发的发光陶瓷无法满足使用要求。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新的用于大功率光源、特别是适用于激光光源的发光陶瓷，及其采用该发光陶瓷的发光装置。本申请采用了以下技术方案：本申请公开了一种用于大功率光源的发光陶瓷，该发光陶瓷包括YAG基质和均匀分散于YAG基质中的发光中心，发光中心为晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒。需要说明的是，本申请的发光陶瓷与现有的YAG陶瓷相比，最关键的区别在于，在YAG陶瓷的基质中分散有晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒发光中心；这一结构能够有效的提高本申请的发光陶瓷的发光效率，从而满足大功率的激光光源的使用需求。还需要说明的是，根据现有的YAG陶瓷生产方法，无法制备出均匀分散的晶粒粒径10-20μm的YAG颗粒发光中心，本申请的一个
重要革新在于在发光陶瓷的制备过程中，将晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒添加到高温固相法制备YAG陶瓷的原材料中，使得制备出的发光陶瓷仍然是YAG陶瓷基质，并具有均匀分散的晶粒粒径10-20μm的YAG颗粒发光中心。需要说明的是，本申请的实现方式中，YAG陶瓷的原材料可以采用两种形式的原材料；第一种，即原始的生成YAG陶瓷的原材料，如Y2O3、Al2O3和CeO2；第二种，是直接采用市场购买的YAG荧光粉粉末，将其研磨到晶粒粒径4μm以下，优选的2μm以下，作为原材料，经过制生坯、真空烧结形成发光陶瓷。在采用YAG荧光粉粉末制备YAG陶瓷时，必须将其研磨到晶粒粒径4μm以下，最好是2μm以下，这样可以在真空烧结的温度下，使小晶粒粒径的YAG荧光粉粉末熔融生成YAG陶瓷，而大晶粒粒径的YAG荧光粉颗粒仍然保持，从而保障大晶粒粒径的发光中心。还需要说明的是，本申请中，发光中心正常情况下是10-20μm的YAG荧光粉颗粒，但是，在一些异常情况，或者因为一些误差也会导致少数的YAG荧光粉颗粒的粒径在1-10μm，但是，原则上，本申请的发光中心的粒径为10-20μm。优选的，组成YAG基质的YAG的晶粒粒径为0.5-5μm。需要说明的是，YAG基质中的YAG的晶粒粒径就是生成的YAG的晶粒粒径，如
技术介绍
所提到的，为了使发光陶瓷具有一定的透光性能，YAG中的晶粒成长程度会相对降低，也就是说，发光陶瓷的透光性能和晶粒是呈反比的；但是，本申请的发光陶瓷中，由于添加了大晶粒的YAG荧光粉颗粒作为发光中心，因此，生成的YAG的晶粒粒径可以很小，以满足更高的透光性能。还需要说明的是，本申请的YAG基质中YAG的晶粒粒径为0.5-5μm，但是，在制备过程中，不可避免的会产生一些误差，造成一小部分晶粒异常生长，从而产生粒径5μm-20μm左右的YAG基质，这些都只是生产误差，在保障发光陶瓷的透光性的情况下，本申请对误差不做具体限定。优选的，YAG基质为Ce掺杂的YAG，掺杂量为0.5-5％，优选地掺杂量为1-3％。优选的，YAG基质为以Y2O3、Al2O3和CeO2为原料，通过固相烧结法制备。优选的，YAG荧光粉颗粒占发光陶瓷总质量的10％-90％，优选的，YAG荧光粉颗粒占发光陶瓷总质量的70-90％。需要说明的是，YAG荧光粉颗粒含量越高，其透过率就会越低，蓝光功率越高，经本申请研究显示，YAG荧光粉颗粒含量10％-40％可应用于LED，40-90％应用于激光，更优选的70-90％的含量能够达到更好的效果。但是，需要补充说明的是，YAG荧光粉颗粒含量越高，对工艺要求也越高。本申请的一种实现方式中，YAG基质为以晶粒粒径4μm以下的YAG荧光粉粉末为原料，通过固相烧结法制备；优选的，YAG基质为以晶粒粒径2μm以下的YAG荧光粉粉末为原料，通过固相烧结法制备。优选的，发光陶瓷还包括附着于发光陶瓷其一表面的镀银层。优选的，镀银层的表面还镀有过渡层，过渡层的表面镀有铜层或焊料层，过渡层为钛层或镍层。优选的，本申请的发光陶瓷还包括散热铜板，散热铜板焊接于铜层或焊料层表面。优选的，本申请的发光陶瓷还包括增透膜，镀银层附着于发光陶瓷的其一表面，增透膜附着于发光陶瓷的另一表面。本申请的另一面公开了一种发光装置，包括激发光源和本申请的发光陶瓷，激发光源为激光光源。需要说明的是，本申请的发光陶瓷是特别针对激光这种大功率的光源而改进的，因此，可以有效的应用于以激光为激发光源的发光装置中。本申请的有益效果在于：本申请的发光陶瓷，在小晶粒粒径的YAG基质中均匀分散有晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒，整个发光陶瓷没有杂相；大晶粒粒径的YAG荧光粉颗粒作为发光中心，发光中心多，且大晶粒粒径的YAG荧光粉颗粒饱满、形貌健全，大大提高了发光陶瓷的发光效率，使得发光陶瓷能够满足高蓝光功率密度的大功率光源的使用需求。本申请的发光陶瓷，大晶粒粒径的YAG荧光粉颗粒和小晶粒粒径的YAG基质交错构造，晶界纯净，使得发光陶瓷的发光更均匀，匀光性能高于现有的体系。附图说明图1是本申请实施例中发光陶瓷的截面结构示意图；图中，210为YAG基质，220为晶粒粒径10-20μm的YAG荧光粉颗粒。具体实施方式传统的荧光发光固体封装，如硅胶封装荧光粉、玻璃封装发光玻璃等，其基质为可透光的硅胶连续体基质或玻璃连续体基质，荧光粉分布于其中。当蓝光入射到发光体时，蓝光可穿透透明的基质照射在荧光粉颗粒之上，进行光致发光的能量转化，产生的热量主要通过荧光粉-基质的连续结构传递出去。但是
硅胶和玻璃具有耐热性低和导热率差的缺点，当在大功率激光光源中使用时，硅胶体系会因温度过高而老化发脆，甚至被烧毁；玻璃体系的耐热虽然好一些，但是导热率低，急剧上升的温度仍会使荧光粉的效率出现明显的下降。YAG陶瓷具有很好的导热性，但是，现有的制备方法所制备的YAG陶瓷，其晶粒成长的尺寸较小，相比大晶粒粒径商业用YAG荧光粉颗粒，其发光效率要低很多。但是，如果直接使用大晶粒粒径的商用YAG荧光粉颗粒来烧制YAG陶瓷，由于颗粒太大其烧成效果很差，大颗粒造成的空隙太多；且制备困难，需要极高的温度将大颗粒荧光粉烧至熔融状态；但这样高温处理也破本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大功率光源的发光陶瓷，其特征在于：所述发光陶瓷包括YAG基质和均匀分散于YAG基质中的发光中心，所述发光中心为晶粒粒径10～20μm的YAG荧光粉颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率光源的发光陶瓷，其特征在于：所述发光陶瓷包括YAG基质和均匀分散于YAG基质中的发光中心，所述发光中心为晶粒粒径10～20μm的YAG荧光粉颗粒。2.根据权利要求1所述的发光陶瓷，其特征在于，组成所述YAG基质的YAG的晶粒粒径为0.5～5μm。3.根据权利要求1或2所述的发光陶瓷，其特征在于，所述YAG基质为Ce掺杂的YAG，掺杂量为0.5～5％，优选地掺杂量为1～3％。4.根据权利要求3所述的发光陶瓷，其特征在于，所述YAG基质为以Y2O3、Al2O3和CeO2为原料，通过固相烧结法制备。5.根据权利要求1或2所述的发光陶瓷，其特征在于，所述YAG荧光粉颗粒占发光陶瓷总质量的10％～90％，优选的，YAG荧光粉颗粒占发光陶瓷总质量的70～90％。6.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乾，许颜正，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44