激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件及其制备，涉及光转换组件。由氮化物荧光粉/玻璃复合涂层和高导热陶瓷基体组成，所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层紧密地生长在高导热陶瓷基体上。制备荧光粉浆料；制备激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件。所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件可在激光照明中的应用。将提供的激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件与发射波长为450nm左右的激光光源耦合可得到280lm/W以上的光效。
【技术实现步骤摘要】
激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件及其制备
本专利技术涉及光转换组件，尤其是涉及激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件及其制备方法。
技术介绍
白光LED具有节能、环保、高效、长寿命等优点，被认为是超越白炽灯、荧光灯的第四代照明光源。商用的白光LED主要是由InGaN蓝光LED芯片和YAG:Ce黄色荧光粉封装在一起实现的，其中封装过程通常是将YAG:Ce荧光粉混在有机环氧树脂或硅树脂中，然后直接涂覆在LED芯片表面。但是这种“LED芯片+有机树脂封装”的方案在实现高亮度白光照明时遇到了三大问题：(1)LED芯片随着输入电流密度的增大面临严重的“效率骤降”问题；(2)白光LED工作时会产生大量的热，有机封装材料极易发生老化甚至碳化，严重影响光源可靠性；(3)YAG:Ce黄色荧光粉在较高工作温度下有严重的热猝灭现象，在200℃时外量子效率下降超过20％。上述问题严重制约了高亮度白光照明的实现。激光二极管的发光原理是受激辐射，随着输入电流密度的增大无“效率骤降”现象，而且光束扩散角小，能够汇集到小面积区域，输出高流明密度光束(J.J.Wierer,etal“LaserPhotonicsRev.”2013；7(6):963-993)，因此由激光二极管替代LED芯片的激光照明技术被认为是实现高亮度白光照明的优选方案。但是，高密度的激光辐照和热效应使得现行的有机树脂封装方式几乎瞬间失效。为了解决有机封装结构可靠性差这一关键问题，国内外竞相开展了全无机光转换材料的研究并采取了远程封装方式，包括单晶、荧光陶瓷和荧光玻璃。其中，单晶和荧光陶瓷虽然具有较高的热导率和热稳定性能，但是制备工艺繁复，成本高，重现性差，不利于工业化生产。荧光玻璃一般由荧光粉和低熔点玻璃粉在较低温度(例如500～800℃)下共烧制成，兼具发光材料与封装材料的功能，且工艺过程简单、普适性强。中国专利技术专利(CN107176791A、CN107500529A、CN107352795A)和中山大学(X.Zhang,etal“ACSAppl.Mater.Interfaces”2015；7:28122-28127)等公开了YAG:Ce荧光玻璃光转换组件的制备工艺及其在白光LED中的应用，但仍然存在玻璃基质本身导热能力有限(通常＜1W/(m·K))、玻璃结构力学性能较差和YAG:Ce荧光粉热猝灭性能严重等问题，不能完全满足激光照明的要求。与YAG:Ce等氧化物荧光粉相比，氮化物荧光粉具有更加优异的热猝灭性能、较高的量子效率和宽广的色域，具有应用于激光照明的潜力。然而，氮化物荧光粉玻璃制备过程中，熔融玻璃液对氮化物荧光粉的腐蚀会严重劣化其发光性能。中国专利技术专利(CN103819091A)和中科院上海光学精密机械研究所(Q.Q.Zhu,etal“J.AlloysCompd.”2017；702:193-198)等报道了基于CaAlSiN3:Eu红色荧光粉的荧光玻璃，遭遇了严重的发光性能下降。东华大学王宏志等(中国专利CN106833611A)采取了SiO2包覆CaAlSiN3:Eu来抑制玻璃液的腐蚀作用，使得CaAlSiN3:Eu荧光玻璃的发光性能得到了一定提高，但制备工艺繁复。而且，仍然存在热导率偏低，红色氮化物荧光玻璃不能和蓝色激光二极管直接复合得到白光等问题。因此，业界认为氮化物荧光粉不适于荧光玻璃的制备。La3Si6N11:Ce是2009年报道的一种新型黄色氮化物荧光粉(T.Seto,etal“ECSTransactions”2009；25(9):247-252)，结构刚性极强，在200℃时能够保持98.2％的室温发光强度(F.Du,etal“J.RareEarths”2017；35(11):1059-1064)，远优于通用YAG:Ce黄粉(通常＜80％)，化学性质稳定，能和蓝光复合得到白光，具有与玻璃复合制备荧光玻璃并面向激光照明应用的潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件。本专利技术的另一目的在于提供激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件的制备方法。所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件由氮化物荧光粉/玻璃复合涂层和高导热陶瓷基体组成，所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层紧密地生长在高导热陶瓷基体上。所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层由氮化物荧光粉与低熔点玻璃粉共烧制成。所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层的厚度小于300μm，优选20～100μm。所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件可被波长为200～500nm的紫外/可见光有效激发，发射出峰值波长为520～620nm的宽带发射光谱。所述氮化物荧光粉的化学组成为A3-xB6C11:xCe，其中A为La、Mg、Ca、Ba、Sr、Y、Lu等中的至少一种且至少含有La、Y中的一种，B为Si、Al、Ge、Sn等中的至少一种，C为N或N、O，0＜x≤3。具有与La3Si6N11相同的晶体结构。所述氮化物荧光粉为La3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3。所述氮化物荧光粉为(La1-aYa)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1。所述氮化物荧光粉为La3-xSi6-bAlbN11-b/3:xCe，其中0＜x≤3，0＜b≤1。所述氮化物荧光粉为(La1-aBaa)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1。所述氮化物荧光粉为(La1-aCaa)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1。所述氮化物荧光粉为(La1-aSra)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1。所述低熔点玻璃粉的玻璃化转变温度为300～1000℃可调节，优选500～700℃。所述高导热陶瓷基体为热导率＞10W/(m·K)的陶瓷基板。所述高导热陶瓷基板的材质为Al2O3、AlN、Si、SiC、C等中的一种。所述高导热陶瓷基板的表面具有增强入射光透过和/或阻碍发射光反向透过功能的光子晶体结构。所述高导热陶瓷基板为Al2O3陶瓷基板。所述高导热陶瓷基板为AlN陶瓷基板。所述高导热陶瓷基板为透明蓝宝石基板。所述高导热陶瓷基板为表面具有增强蓝光透过和阻碍黄光反向透过功能的光子晶体薄膜的透明蓝宝石基板。所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件的制备方法包括以下步骤：1)制备荧光粉浆料；在步骤1)中，所述制备荧光粉浆料的具体方法可为：将低熔点玻璃粉和氮化物荧光粉按比例混合，再加入有机黏结剂，即得荧光粉浆料；所述低熔点玻璃粉的粒径小于200目，优选粒径小于20μm；所述氮化物荧光粉的粒径为5～20μm；荧光粉的质量分数为0.1％～90％，优选1％～80％。2)制备激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件。在步骤2)中，所述制备激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件的具体方法可为：将荧光粉浆料均匀地涂覆在高导热陶瓷基体上，在60～150℃下固化，于300～1000℃下热处理10～60min，冷却，即得激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件；所述涂覆方法可为浸渍涂覆法、喷涂法、旋涂法、刮刀法、丝网印刷等中的一种；所述热处理的气氛可为空气、氮气、氩气、氮氢混合气和真空中的至少一种。本专利技术所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件，其特征在于由氮化物荧光粉/玻璃复合涂层和高导热陶瓷基体组成，所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层紧密地生长在高导热陶瓷基体上。
【技术特征摘要】
1.激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件，其特征在于由氮化物荧光粉/玻璃复合涂层和高导热陶瓷基体组成，所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层紧密地生长在高导热陶瓷基体上。2.如权利要求1所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件，其特征在于所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层由氮化物荧光粉与低熔点玻璃粉共烧制成；所述氮化物荧光粉/玻璃复合涂层的厚度可小于300μm，优选20～100μm。3.如权利要求1所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件，其特征在于所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件被波长为200～500nm的紫外/可见光有效激发，发射出峰值波长为520～620nm的宽带发射光谱。4.如权利要求1所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件，其特征在于所述氮化物荧光粉的化学组成为A3-xB6C11:xCe，其中A为La、Mg、Ca、Ba、Sr、Y、Lu中的至少一种且至少含有La、Y中的一种，B为Si、Al、Ge、Sn中的至少一种，C为N或N、O，0＜x≤3；具有与La3Si6N11相同的晶体结构。5.如权利要求1所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合光转换组件，其特征在于所述氮化物荧光粉为La3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3；所述氮化物荧光粉优选(La1-aYa)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1；所述氮化物荧光粉优选La3-xSi6-bAlbN11-b/3:xCe，其中0＜x≤3，0＜b≤1；所述氮化物荧光粉优选(La1-aBaa)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1；所述氮化物荧光粉优选(La1-aCaa)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1；所述氮化物荧光粉优选(La1-aSra)3-xSi6N11:xCe，其中0＜x≤3，0＜a≤1。6.如权利要求2所述激光照明用氮化物荧光粉/玻璃复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：解荣军，游世海，郑鹏，周天亮，李淑星，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35
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