复合相荧光陶瓷及其制备方法、应用技术

本申请公开了一种复合相荧光陶瓷以及制备方法和应用。该复合相荧光陶瓷包括块状的陶瓷基体和分布在陶瓷基体中的第二相；陶瓷基体选自具有式Ⅰ所示化学式的物质中的任一种；R

Composite phase fluorescent ceramics and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
复合相荧光陶瓷及其制备方法、应用
本申请涉及一种复合相荧光陶瓷及其制备方法，应用，属于荧光陶瓷

技术介绍
白光LED作为第四代照明光源，具有能耗低、发光强度高、寿命长以及绿色环保等特点，是当前最具潜力的照明光源。目前，白光LED已经应用在室内照明、交通信号灯、显示屏、汽车用灯等许多领域。蓝光LED与能被蓝光有效激发的黄色荧光粉组合，紫外/近紫外LED与能被紫外光/近紫外光激发的红、绿、蓝三基色荧光粉组合，紫外/近紫外LED与能被紫外/近紫外光激发的单一基质荧光粉的组合，三基色LED芯片组合，“量子阱”技术等是实现白光LED的一些方式。现有的技术中，较为成熟的白光LED实现方式是通过蓝光LED芯片激发荧光粉，发射的黄光与透过的蓝光混合而成白光。这种技术存在一些明显的不足：激发光源发出的光作为组成白光的一种组成成分，其受电流、电压的影响较大，降低了白光的稳定性；树脂作为封装材料，难以保证荧光粉分散的均匀性，封装的工艺复杂；蓝光对人眼刺激大，易引起不适，因而难以在照明领域得到广泛应用；树脂热导率低，高温环境下易老化，且荧光粉的发光效率随温度的升高衰减很快，导致白光质量不稳定，且寿命降低；一些荧光粉在蓝光芯片下被激发的效率较低，但紫外激发效率较高(例如一些商业的氧化钇掺铕的红粉Y2O3:Eu，铝酸镁钡掺铕蓝粉BaMgAl10O17:Eu，绿粉CeMgAl11O19:Tb)。随着发光二极管芯片技术的进步，LED芯片发射波长不断向低波长发展，价格也越来越低廉。利用紫外LED获得白光的机理是，采用紫外光(320-400nm)作为激发光源辐照光转换材料，光转换材料发射出可见光，这些可见光混合而成白光。紫外光不属于白光的组成部分，因而对白光色度和稳定性影响甚微。近年来紫外光LED转换白光技术在白光LED领域得到越来越广泛的关注。国内涉及紫外芯片激发的白光LED光转换材料大多集中在荧光粉体方面，此类技术仍需将荧光粉分散于树脂中，不能从根本上解决荧光粉分散和树脂受热老化的问题。因此选择具有高的热稳定性、高热导的封装材料，既能保证发光中心的良好分散性，又能保证发光性能在高温下的稳定性，对提高发光质量、延长LED器件使用寿命至关重要。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种复合相荧光陶瓷，该复合相荧光陶瓷在紫外激发下可以发射白光，并可以调节白光LED器件的显色指数，有效解决当前白光LED发展中遇到的由于含有机成分的封装材料老化着色引起的光衰、光谱稳定性不够理想，荧光粉的发光效率随着LED温度的升高而下降快等问题。一种复合相荧光陶瓷，所述复合相荧光陶瓷包括块状的陶瓷基体和分布在所述陶瓷基体中的第二相；所述陶瓷基体选自具有式Ⅰ所示化学式的物质中的任一种；R3-x1Cex1AlyGa5-yO12式Ⅰ其中，R选自Lu、Y、Gd、La、Tb、Yb中的至少一种；x1的取值范围为0.0001≤x1≤0.02；y的取值范围为0≤y≤5；所述第二相选自具有式Ⅱ所示化学式的物质中的任一种；Ca2Ce2-x2Al2SiO7式Ⅱ其中，x2的取值范围为0.0001≤x2≤0.02。具体地，本专利技术的复合相荧光陶瓷主要是以第二相Ca2Ce2-x2Al2SiO7晶相均匀分布于R3-x1Cex1AlyGa5-yO12基体中，使得该复合荧光陶瓷在紫外激发下的量子效率更高。本申请中，陶瓷基体为透明块装的，第二相为白色颗粒状的。可选地，所述第二相在所述复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围为：0＜V≤66.7％。优选地，所述第二相在所述复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围为：20≤V≤60％。优选地，所述第二相在所述复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围为：30≤V≤50％。具体地，第二相在复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围的上限独立地选自2％、3％、6.7％、16.7％、20％、30％、33.3％、50％、60％、66.7％；第二相在复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围的下限独立地选自0％、2％、3％、6.7％、16.7％、20％、30％、33.3％、50％、60％。可选地，所述第二相分散在所述陶瓷基体中，所述第二相的晶粒尺寸小于10μm。优选地，第二相的晶粒尺寸的上限独立选自5μm、8μm、10μm；第二相的晶粒尺寸的下限独立选自3μm、5μm、8μm。可选地，所述陶瓷基体为石榴石结构。第二相呈颗粒状分散在所述陶瓷基体中。根据本申请的另一方面，还提供了一种上述任一项所述复合相荧光陶瓷的制备方法，至少包括以下步骤：a)获得含有陶瓷基体前驱体与第二相前驱体的混合粉体；b)将所述混合粉体煅烧、成型，得到素坯；c)将所述素坯烧结、热处理，得到所述复合相荧光陶瓷。在本申请中，一种用于紫外激发白光LED的复合相荧光陶瓷的制备方法，包括：将液相沉淀法制备的透明陶瓷的前驱体和通过液相沉淀法或固相法制备的第二相前驱体按组成比例混合均匀制得混合粉体；将所述混合粉体煅烧后通过等静压成型制成素坯；将所述素坯氧气气氛烧结，或为氧气气氛烧结与热等静压两部烧结的方法再进行热处理以制得复合相荧光陶瓷。具体地，本申请中的陶瓷基体前驱体可以采用现有技术中的液相沉淀法制备。陶瓷基体前驱体的制备方法为：根据化学计量式R3-x1Cex1AlyGa5-yO12；其中，R选自Lu、Y、Gd、La、Tb、Yb中的至少一种x1的取值范围为0.0001≤x1≤0.02；y的取值范围为0≤y≤5；阳离子配比计算并精确称量各原料，将原料溶于热的浓酸中，并加热搅拌条件下得到澄清混合离子溶液。将溶液缓慢滴定到混合沉淀剂(氨水+碳酸氢铵)溶液中沉淀，此过程需将悬浊液的PH控制在7.5～8并伴随剧烈的机械搅拌；沉淀完成后将悬浊液进行抽滤、水洗去掉多余的可溶性盐后得到滤饼；将所得滤饼进行干燥、研磨、过筛得到前驱粉体。本申请中的第二相前驱体可以采用现有技术中的液相沉淀法或者固相法制备。以固相法为例，第二相前驱体的制备方法为：根据化学计量式Ca2Ce2-x2Al2SiO7，其中，x2的取值范围为0.0001≤x2≤0.02，阳离子配比计算并精确称量，然后加入ZrO2球和乙醇，300转速/分钟的转速下球磨12小时。将研磨的浆料在85℃下干燥48小时，研磨、过筛获得前驱体。可选地，在步骤a)中，所述陶瓷基体前驱体与所述第二相前驱体的体积比为0＜V≤66.7％。可选地，在步骤b)中，煅烧的条件为：煅烧温度800～1200℃；煅烧时间0.5～4h。优选地，在步骤b)中，煅烧的条件为：煅烧温度900～1100℃；煅烧时间0.8～3h。优选地，在步骤b)中，煅烧的条件为：煅烧温度950～1150℃；煅烧时间1～2h。具体地，煅烧温度的上限独立地选自900℃、950℃、1100℃、1150℃、1200℃；煅烧温度的下限独立地选自800℃、900℃、950℃、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合相荧光陶瓷，其特征在于，所述复合相荧光陶瓷包括陶瓷基体和分布在所述陶瓷基体中的第二相；/n所述陶瓷基体选自具有式Ⅰ所示化学式的物质中的任一种；/nR

【技术特征摘要】
1.一种复合相荧光陶瓷，其特征在于，所述复合相荧光陶瓷包括陶瓷基体和分布在所述陶瓷基体中的第二相；
所述陶瓷基体选自具有式Ⅰ所示化学式的物质中的任一种；
R3-x1Cex1AlyGa5-yO12式Ⅰ
其中，R选自Lu、Y、Gd、La、Tb、Yb中的至少一种；
x1的取值范围为0.0001≤x1≤0.02；
y的取值范围为0≤y≤5；
所述第二相选自具有式Ⅱ所示化学式的物质中的任一种；
Ca2Ce2-x2Al2SiO7式Ⅱ
其中，x2的取值范围为0.0001≤x2≤0.02。


2.根据权利要求1所述的复合相荧光陶瓷，其特征在于，所述第二相在所述复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围为：0＜V≤66.7％；
优选地，所述第二相在所述复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围为：20≤V≤60％；
优选地，所述第二相在所述复合相荧光陶瓷中的体积百分含量V的取值范围为：30≤V≤50％。


3.根据权利要求1所述的复合相荧光陶瓷，其特征在于，所述第二相分散在所述陶瓷基体中，所述第二相的晶粒尺寸小于10μm；
优选地，所述陶瓷基体为石榴石结构。


4.权利要求1至3中任一项所述复合相荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
a)获得含有陶瓷基体前驱体与第二相前驱体的混合粉体；
b)将所述混合粉体煅烧、成型，得到素坯；
c)将所述素坯烧结、热处理，得到所述复合相荧光陶瓷。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁慧，罗朝华，裘旭挺，蒋俊，江浩川，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33