发光陶瓷结构及其制备方法、相关发光装置和投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发光陶瓷结构及其制备方法、相关发光装置和投影装置。本发明专利技术的发光陶瓷结构，包括依次层叠结合在一起的发光陶瓷层、多孔陶瓷反射层和氮化铝陶瓷散热基板；其中多孔陶瓷反射层为掺杂氧化锌和/或氧化镁的氧化铝多孔陶瓷，掺杂的氧化锌和/或氧化镁用于与陶瓷散热基板结合，并且掺杂的氧化锌和/或氧化镁至少部分以ZnxAlyO和/或MgxAlyO的形式存在，以增强与氮化铝陶瓷基板的粘接力。本发明专利技术的发光陶瓷结构具有导热率高、粘接力强、可靠性高的特点，可以作为相关发光装置和投影装置的光学器件。

【技术实现步骤摘要】
发光陶瓷结构及其制备方法、相关发光装置和投影装置
本专利技术涉及照明和显示
，特别涉及一种发光陶瓷结构及其制备方法、相关发光装置和投影装置。
技术介绍
利用激光或者LED等光源激发荧光粉以获得预定单色光或者多色光，是一种广泛应用于照明光源、投影显示等领域的技术方案。这种技术方案往往是利用激光或者LED出射光入射到高速旋转的荧光粉色轮上，以实现良好的散热。目前荧光粉的封装方式主要为有机硅胶封装和无机玻璃封装两种，这两种封装方式的热导率均较低(1W/(m·K)以下)，且抗热破坏温度不高，硅胶的耐受温度一般在200℃以下，玻璃的耐受温度一般在500℃以下。为了解决热导率及耐热性问题，本领域技术人员进一步开发了陶瓷结构的荧光发光结构。现有技术中，TW201023405A公开了一种发光结构，包括发光陶瓷层和多孔陶瓷反射层，其中多孔陶瓷反射层为多孔YAG反射层，该技术方案利用了陶瓷结构的耐热性和优良的机械性能，较上述有机硅胶封装和无机玻璃封装的技术方案有很大的进步。然而该技术方案产生于LED照明时期，LED发出的激发光的光强远不及现如今激光，在激光的照射下，发光陶瓷层发出大量的热，多孔陶瓷反射层自身的多孔结构使得热量难以传递出去，需要在其背面设置散热基板以改善散热。现有技术中，多孔陶瓷反射层的组成材料通常与散热基板的组成材料不同，导致两者难以通过共同烧结的方式增强结合力。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种发光陶瓷结构，具有导热率高、粘接力强、可靠性高的特点。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种发光陶瓷结构，包括依次层叠结合在一起的发光陶瓷层、多孔陶瓷反射层和陶瓷散热基板；其中上述多孔陶瓷反射层为掺杂氧化锌和/或氧化镁的氧化铝多孔陶瓷，掺杂的氧化锌和/或氧化镁用于与陶瓷散热基板结合；并且掺杂的氧化锌的至少部分以ZnxAlyO的形式存在，以及掺杂的氧化镁的至少部分以MgxAlyO的形式存在；上述陶瓷散热基板为氮化铝陶瓷基板。进一步地，上述ZnxAlyO具体是ZnAl2O4，MgxAlyO具体是MgAl2O4。进一步地，上述多孔陶瓷反射层还掺杂氧化锆、氧化钛和氧化钇中的至少一种。进一步地，上述多孔陶瓷反射层中掺杂的氧化物比例是总质量的1％～10％。进一步地，上述发光陶瓷层是Ce掺杂YAG陶瓷。进一步地，上述发光陶瓷层的厚度为0.05～1mm，上述多孔陶瓷反射层的厚度为0.1～2mm，上述陶瓷散热基板的厚度为0.5～5mm。进一步地，上述发光陶瓷层表面镀有增透膜，或发光陶瓷层表面有粗糙微结构。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种如第一方面的发光陶瓷结构的制备方法，包括：将分别用于形成多孔陶瓷反射层和发光陶瓷层的流延浆料先后浇注在陶瓷散热基板上，然后依次经过层压和烧结形成上述发光陶瓷结构。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供一种发光装置，包括第一方面的发光陶瓷结构，还包括用于产生激发光的激发光源，上述发光陶瓷结构位于上述激发光的光路上。根据本专利技术的第四方面，本专利技术提供一种投影系统，包括第三方面的发光装置，还包括投影成像装置。本专利技术提供的发光陶瓷结构，一方面，利用氧化铝多孔陶瓷作为反射层的同时，也作为粘接层将发光陶瓷层和陶瓷散热基板粘接起来，实现更高效率的同时，可靠性更高。另一方面，由于氧化铝反射陶瓷层是非致密的多孔结构，此结构能够在厚度较薄的情况下，仍能够保证有较高的反射率，并且这种非致密的多孔结构能够实现热膨胀系数不一致的氧化铝陶瓷与氮化铝陶瓷的粘接。更重要的是，在氧化铝多孔陶瓷中添加氧化锌和/或氧化镁，与氮化铝陶瓷基板表层的微量氧化铝层发生化学反应生成ZnxAlyO和/或MgxAlyO，进一步增强与氮化铝陶瓷基板的粘接力。附图说明图1为本专利技术的发光陶瓷结构的一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术的发光陶瓷结构的另一个实施例的结构示意图；图3为本专利技术的发光陶瓷结构的又一个实施例的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在本专利技术中，发光陶瓷结构包括依次层叠结合在一起的发光陶瓷层(第一层)、多孔陶瓷反射层(第二层)和陶瓷散热基板(第三层)，其中多孔陶瓷反射层为氧化铝多孔陶瓷，陶瓷散热基板为氮化铝陶瓷基板。本专利技术的技术方案，为提高多孔陶瓷反射层与氮化铝陶瓷基板的结合力，在氧化铝多孔陶瓷层中掺杂了氧化物。由于氮化铝陶瓷基板的表面容易产生薄薄的一层氧化铝，掺杂在氧化铝多孔陶瓷层中的氧化物可以与氮化铝表面的氧化铝层发生反应，生成一种复合产物，从而利用该复合产物提高多孔陶瓷反射层与陶瓷散热基板的结合。由于多孔陶瓷反射层为氧化铝多孔陶瓷，其本身的氧化铝难以与氮化铝或者氮化铝表面的氧化铝发生任何反应，因此本专利技术利用额外掺杂的氧化物参与反应，成为多孔陶瓷反射层与陶瓷散热基板的连结桥梁，这是本专利技术的主要专利技术构思。以下对本专利技术发光陶瓷结构的各个层进行逐一描述。<发光陶瓷层>在本专利技术实施方式中，第一层发光陶瓷层的作用在于接收激发光的照射，并将激发光转换为波长不同的受激光。这里的激发光可以为固态光源发出的光，如LED光、激光二极管光、激光器光，也可以为其他任何本专利技术申请前公开的光源光。由于发光陶瓷层为陶瓷结构，其热稳定性及导热性能远远优于以玻璃或硅胶为基质的荧光粉层(即将荧光粉封装在连续的玻璃或硅胶中)，能够承受大功率激发光的照射，可以适用于高亮度激光荧光照明/显示领域。发光陶瓷层可以是纯相的荧光陶瓷，具体可以是各种氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或氮氧化物陶瓷，通过在陶瓷制备过程中掺入微量的激活剂元素(如镧系元素)，形成发光中心。由于一般激活剂元素的掺杂量较小(一般小于1％)，该类荧光陶瓷通常是透明或半透明发光陶瓷，激发光容易直接穿过该发光陶瓷层后出射，因此该发光陶瓷层的发光效率不高，更适于较低功率的激发光应用场景。在本专利技术的一个实施方式中，发光陶瓷层是Ce掺杂YAG陶瓷；在本专利技术的另一个实施方式中，发光陶瓷层为Ce掺杂LuAG陶瓷。发光陶瓷层还可以是复合陶瓷层，其以透明/半透明陶瓷作为基质，在陶瓷基质内分布着发光陶瓷颗粒(如荧光粉颗粒)。透明/半透明陶瓷基质可以是各种氧化物陶瓷(如氧化铝陶瓷、Y3Al5O12陶瓷)、氮化物陶瓷(如氮化铝陶瓷)或氮氧化物陶瓷，陶瓷基质的作用在于对光和热进行传导，使得激发光能够入射到发光陶瓷颗粒上，并使受激光能够从发光陶瓷层中出射；发光陶瓷颗粒承担发光陶瓷层的主要发光功能，用于吸收激发光并将其转换为受激光。发光陶瓷颗粒的晶粒粒径较大，而且激活剂元素的掺杂量较大(如1～5％)，使得其发光效率高；而且发光陶瓷颗粒分散于陶瓷基质中，避免了位于发光陶瓷层较深位置的发光陶瓷颗粒无法被激发光照射到的情况，还避免了纯相荧光陶瓷整体掺杂量较大而导致的激活剂元素浓度中毒的情况，从而提高了发光陶瓷层的发光效率。进一步的，上述发光陶瓷层中还可以增加散射颗粒，使散射颗粒分布于陶瓷基质中。散射颗粒的作用在于增强激发光在发光陶瓷层内的散射，从而增大激发光在发光陶瓷层内的光程，使得激发光的光利用率大大提高，提高了发光陶瓷层的光转换效率。散射颗粒可以是散射粒子，如氧化铝，氧化钇，氧化锆，氧化镧，氧化钛，氧化锌，硫酸钡等，既可以是单一材料的散射颗粒，也可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光陶瓷结构，其特征在于，包括依次层叠结合在一起的发光陶瓷层、多孔陶瓷反射层和陶瓷散热基板；其中所述多孔陶瓷反射层为掺杂氧化锌和/或氧化镁的氧化铝多孔陶瓷，掺杂的氧化锌和/或氧化镁用于与所述陶瓷散热基板结合；并且掺杂的氧化锌的至少部分以ZnxAlyO的形式存在，以及掺杂的氧化镁的至少部分以MgxAlyO的形式存在；所述陶瓷散热基板为氮化铝陶瓷基板。

【技术特征摘要】
1.一种发光陶瓷结构，其特征在于，包括依次层叠结合在一起的发光陶瓷层、多孔陶瓷反射层和陶瓷散热基板；其中所述多孔陶瓷反射层为掺杂氧化锌和/或氧化镁的氧化铝多孔陶瓷，掺杂的氧化锌和/或氧化镁用于与所述陶瓷散热基板结合；并且掺杂的氧化锌的至少部分以ZnxAlyO的形式存在，以及掺杂的氧化镁的至少部分以MgxAlyO的形式存在；所述陶瓷散热基板为氮化铝陶瓷基板。2.根据权利要求1所述的发光陶瓷结构，其特征在于，所述ZnxAlyO具体是ZnAl2O4，MgxAlyO具体是MgAl2O4。3.根据权利要求1所述的发光陶瓷结构，其特征在于，所述多孔陶瓷反射层还掺杂氧化锆、氧化钛和氧化钇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的发光陶瓷结构，其特征在于，所述多孔陶瓷反射层中掺杂的氧化物比例是总质量的1％～10％。5.根据权利要求1所述的发光陶瓷结构，其特征在于，所述发...

【专利技术属性】
技术研发人员：田梓峰，胡飞，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