一种多孔荧光陶瓷及其制备方法、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多孔荧光陶瓷及其制备方法、发光装置和投影装置，其中，多孔荧光陶瓷包括荧光陶瓷相以及分散在所述荧光陶瓷相中的孔相，至少部分所述孔相位于所述荧光陶瓷相的晶粒内。本发明专利技术中的荧光陶瓷中的位于晶粒内部的孔相能够提高出光均匀性的情况下，还能够提高荧光陶瓷的光转换效率和机械性能。

A porous fluorescent ceramic and its preparation method, luminescent device and projection device

【技术实现步骤摘要】
一种多孔荧光陶瓷及其制备方法、发光装置和投影装置
本专利技术涉及荧光陶瓷
，尤其涉及一种多孔荧光陶瓷及其制备方法、发光装置和投影装置。
技术介绍
半导体LED(LightEmittingDiode，发光二极管)或者LD(laserDiode，激光二极管)灯具有节能环保、使用寿命长、体积小、重量轻、结构坚固、工作电压低等优点，被誉为是继白炽灯、荧光灯、高强度气体灯之后的第四代照明灯具。目前主流的半导体照明器件是采用蓝光LED或者LD激发黄色波长转换材料发出黄光，部分未吸收的蓝光和黄光混合实现白光出射，该方案存在的主要问题在于出射的白光的均匀性，光源最终出射的光的颜色取决于未吸收的蓝光和转换的黄光的量的比例。在波长转换材料中激活剂浓度相同时，与垂直入射光轴方向的蓝光相比，远离垂直角度的传播的蓝光具有更长的光程，该角度上的蓝光将更强烈地被吸收并转换成黄光，这导致在更大角度处观看时形成所谓的“黄色环”，也即出光不均匀。为解决形成黄色环的问题，从而获得均匀的白光，在现有的技术中公开了在荧光陶瓷转换材料中引入第二相作为散射中心。但是，荧光陶瓷转换材料中第二相的引入会降低波长转换装置的机械性能或者光效。上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种多孔荧光陶瓷，旨在解决现有多孔荧光陶瓷机械性能差和光效低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种多孔荧光陶瓷。一种多孔荧光陶瓷，包括荧光陶瓷相以及分散在所述荧光陶瓷相中的孔相，其特征在于，至少部分所述孔相位于所述荧光陶瓷相的晶粒内。优选地，所述荧光陶瓷相的晶粒大小为10～20um。优选地，所述孔相的尺寸为0.5～1.5um。优选地，所述多孔荧光陶瓷的气孔率为1％～10％。更为优选地，所述多孔荧光陶瓷的气孔率为3～5％。优选地，所述荧光陶瓷相为石榴石体系。更为优选地，所述荧光陶瓷相为Y3Al5O12:Ce或Lu3Al5O12:Ce。优选地，所述孔相为球形孔、卵圆形孔或长形孔中的至少一种。此外，第二方面，本专利技术还提供一种光源装置，其特征在于，包括激发光源和上述任一所述的多孔荧光陶瓷，所述激发光源能够发出激发光用于激发所述多孔荧光陶瓷发出受激发光。第三方面，本专利技术还提供一种投影装置，其特征在于，包括：上述的光源装置，光调制装置，该光调制装置根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制，从而形成图像光，以及投影光学系统，该投影光学系统对所述图像光进行投影。第四方面，本专利技术还提供一种荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：原料混合，根据荧光陶瓷的化学计量比称取氧化物原料，所述氧化物原料的粒径为1～1000nm，再加入粘接剂、烧结助剂以及溶剂，球磨8～24h，干燥获得原料粉体；S2：压片成型，将S1得到的原料粉体过筛，预压成型，然后100～300Mpa冷等静压压实得到陶瓷生坯；S3：预烧结排除有机物，将S3得到的陶瓷生坯在600～1000℃的温度范围内预烧结4～10h排除有机物；S4：陶瓷烧结，将S3得到的陶瓷坯体置于惰性气氛中进行烧结得到荧光陶瓷，烧结时间为6～10h，烧结温度为1550～1800℃，升温速率为10～20℃/min。优选地，所述氧化物原料包括氧化钇、氧化铈和氧化铝；优选地，所述氧化钇、氧化铈的粒径为20～50nm；优选地，所述氧化铝的粒径为100～300nm。本专利技术的一种多孔荧光陶，将孔相引入到陶瓷晶粒内，当孔相位于晶粒内时，对陶瓷本身的机械性能提升和光效提升都是有益的。一方面，位于陶瓷晶粒内部的孔相不会限制陶瓷晶粒的生长，在烧结制备过程中陶瓷中的陶瓷晶粒可以生长更大，有利于其光效的提升；另一方面，将孔相引入晶粒内，避免了孔相位于陶瓷晶粒的晶界时引入缺陷，能够避免陶瓷沿晶界断裂，提高了荧光陶瓷的机械性能。因此，当本专利技术的荧光陶瓷应用于光源装置中时，位于晶粒内部的孔相能够提高出光均匀性的情况下，还能够提高荧光陶瓷的光转换效率和机械性能。附图说明图1是本专利技术实施方式的结构示意图；图2为本专利技术另一实施方式结构示意图；图3为本专利技术的发光装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例一的一个电镜图；图5为本专利技术实施例一的另一个电镜图；本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参见附图1和附图2，本专利技术提供的一种多孔荧光陶瓷1，包括荧光陶瓷相11以及分散在所述荧光陶瓷相11中的孔相12，至少部分孔相12位于荧光陶瓷相11的晶粒内。在一些实施方式中，参见附图2所示，多孔荧光陶瓷1为多晶陶瓷，分散于荧光陶瓷相11中的孔相12具体包括了部分位于荧光陶瓷晶粒111内的孔相121和部分位于荧光陶瓷晶界112的孔相122。需要说明的是，本专利技术可以通过控制原料的粒径和升温程序可以实现孔相处于陶瓷内的状态。优选地，在其他一些实施方式中，孔相12可以全部位于荧光陶瓷的晶粒内部。需要说明的是，以上实施方式中的多孔荧光陶瓷，将孔相引入到陶瓷晶粒内，当孔相位于晶粒内时，对陶瓷本身的机械性能提升和光效提升都是有益的。一方面，位于陶瓷晶粒内部的孔相不会限制陶瓷晶粒的生长，在烧结制备过程中陶瓷中的陶瓷晶粒可以生长更大，有利于其光效的提升；另一方面，将孔相引入晶粒内，避免了孔相位于陶瓷晶粒的晶界时引入缺陷，能够避免陶瓷沿晶界断裂，提高了荧光陶瓷的机械性能。这里所指的光效是指激发光激发荧光陶瓷所发出的受激发光的转换效率；一般而言，用较短波长的光作为激发光，如紫外光、蓝光等，受激发光波长一般长于激发光，如绿光、黄光、红光等。在一些具体的实施方式中，荧光陶瓷相的晶粒大小为10～20um。本专利技术中的荧光陶瓷的晶粒大小范围经过试验优化得到，其中，当晶粒大小(粒径)小于10um时，晶粒尺寸太小，不利于将孔相控制在晶粒内部，当晶粒小于10um时，孔相将更多的集中于晶界；当粒径大于20um时，由于晶粒尺寸过大，陶瓷机械强度将降低；一般而言，在致密的多晶陶瓷中，陶瓷的机械强度与晶粒大小呈负相关。可以理解，虽然荧光陶瓷中晶粒更大的粒径能让荧光陶瓷获得更高的光转换效率，但出于陶瓷机械强度的考虑，晶粒粒径不宜大于20um。通过陶瓷晶粒粒径的控制一方面可以控制孔相位于荧光陶瓷相中的具体位置，即位于荧光陶瓷晶粒内的孔相的比例，另一方面也可以控制陶瓷的光转换效率及机械性能。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔荧光陶瓷，包括荧光陶瓷相以及分散在所述荧光陶瓷相中的孔相，其特征在于，至少部分所述孔相位于所述荧光陶瓷相的晶粒内。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔荧光陶瓷，包括荧光陶瓷相以及分散在所述荧光陶瓷相中的孔相，其特征在于，至少部分所述孔相位于所述荧光陶瓷相的晶粒内。


2.如权利要求1所述的多孔荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光陶瓷相的晶粒大小为10～20um。


3.如权利要求1所述的多孔荧光陶瓷，其特征在于，所述孔相的尺寸为0.5～1.5um。


4.如权利要求1所述的多孔荧光陶瓷，其特征在于，所述多孔荧光陶瓷的气孔率为1％～10％。


5.如权利要求1所述的多孔荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光陶瓷相为石榴石体系。


6.如权利要求1所述的多孔荧光陶瓷，其特征在于，所述孔相为球形孔、卵圆形孔或长形孔中的至少一种。


7.一种光源装置，其特征在于，包括激发光源和权利要求1～7任一所述的多孔荧光陶瓷，所述激发光源能够发出激发光用于激发所述多孔荧光陶瓷发出受激发光。


8.一种投影装置，其特征在于，包括：
权利要求7所述的光源装置；
光调制装置，该光调制装置根据图像信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：周萌，段银祥，张世忠，许颜正，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44