一种荧光转换复合层及制备方法和白光发光器件技术

一种荧光转换复合层及制备方法和白光发光器件，属于照明领域。荧光转换复合层包括层叠布置的荧光陶瓷层以及荧光玻璃层，荧光玻璃层熔结在荧光陶瓷层的表面，荧光陶瓷层含有由激发光激发而发出第一发射光的第一荧光体，荧光玻璃层含有由激发光激发而发出第二发射光的第二荧光体，第一发射光与第二发射光中的任意一种为红光或青红光，另一种为黄绿光。上述荧光转换复合层应用于白光发光器件中，不仅能够获得高显色指数，还能改善现有的白光发光稳定性低以及激光饱和功率低的难题。定性低以及激光饱和功率低的难题。定性低以及激光饱和功率低的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光转换复合层及制备方法和白光发光器件


[0001]本申请涉及照明领域，具体而言，涉及一种荧光转换复合层及制备方法和白光发光器件。

技术介绍

[0002]固态照明技术依赖于半导体电致发光材料和荧光转换材料，是继白炽灯、气体放电灯之后的第三代电照明技术，具有结构紧凑、效率高、寿命长、节能环保以及可智能调控等优势。按照电致发光材料划分，固态照明包括LED(light
‑
emitting diode)照明和LD(laser diode)照明。自从1997年白光LED实现以来，LED照明已逐步进入传统白炽灯、荧光灯照明市场，而伴随着荧光陶瓷、荧光玻璃等荧光转换材料的开发利用，高功率LED照明技术正蓬勃发展并进入高强度气体放电灯照明市场。此外，在高的注入电流密度(10A/cm2)下，LD芯片则能避免GaN基LED芯片“效率下降”的困境而保持较高的发光效率，是更高功率密度照明光源(医疗、投影、可见光通讯等)的最佳选择。
[0003]目前的大功率白光LED/LD通常采用蓝光芯片激发黄绿光氧化物透明荧光陶瓷，而由于缺乏有效的红光透明陶瓷成分导致显色指数较低(<70)。为了提高发光的显色指数，常规的做法：(1)利用过渡金属Mn
4+
、Cr
3+
或稀土离子Pr
3+
、Eu
3+
等掺杂来制备黄
‑
红或绿
‑
红复合荧光陶瓷，但这种制备方式导致红光的发光效率低。(2)将高效的黄绿光(Ce:YAG或Ce:LuAG)与高效红光荧光粉(K2SiF6:Mn
4+
，CaAlSiN:Eu
2+
)按一定比例混入玻璃熔体制备成荧光陶瓷或玻璃陶瓷，既能实现高效的发光也能提高显色指数，但缺点是：CaAlSiN:Eu
2+
等红光荧光粉会对黄绿光的发光造成重吸收，同时玻璃的热导率很低，导致其发光稳定性和激光饱和功率低，在大功率LED和高功率密度LD照明上存在缺陷。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种荧光转换复合层及制备方法和白光发光器件，上述荧光转换复合层应用于白光发光器件中，不仅能够获得高显色指数，还能改善现有的白光发光稳定性低以及激光饱和功率低的难题。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]在第一方面，本申请示例提供了一种荧光转换复合层，其包括层叠布置的荧光陶瓷层以及荧光玻璃层，荧光玻璃层熔结在荧光陶瓷层的表面，荧光陶瓷层含有由激发光激发而发出第一发射光的第一荧光体，荧光玻璃层含有由激发光激发而发出第二发射光的第二荧光体。
[0007]其中，第一发射光与第二发射光中的任意一种为红光或青红光，另一种为黄绿光。
[0008]本申请提供的荧光转换复合层中，通过引入红光或青红光以提高黄绿光的显色指数，将其应用于白光发光器件中可获得高显色指数的高品质白光，并且可在暖白至冷白之间渐变；同时将第一荧光体以及第二荧光体分别单独设置于荧光玻璃层以及荧光陶瓷层中，可避免第一荧光体和第二荧光体直接混合导致的用于发出红光或青红光的荧光体对黄
绿光的发光造成重吸收的问题，发光光谱宽，同时由于荧光玻璃热传导率低，而荧光陶瓷层的热导率很高，因此将荧光陶瓷层与荧光玻璃层层叠布置且熔结，可以将荧光玻璃层的热量快速传递至荧光陶瓷层并经荧光陶瓷层散热，提高荧光转换复合层的发光稳定性和激光饱和功率，可应用于大功率LED发光器件和高功率密度LD发光器件上。
[0009]综上，本申请荧光转换复合层中在实际应用于LED发光器件或LD发光器件上时，荧光转换复合层的荧光陶瓷层或荧光玻璃层面向LED芯片或LD光束，以进行封装或光路设计，最终可获得在保证显色指数高的前提下，获得发光稳定且激光饱和功率高的高效、高品质的暖白到冷白的LED/LD照明效果。
[0010]在第二方面，本申请示例提供了本申请第一方面提供的荧光转换复合层的制备方法，其包括：
[0011]获得荧光陶瓷层。
[0012]将第二荧光体与无荧光玻璃粉混合，获得混合粉料；
[0013]利用混合粉料在荧光陶瓷层的表面形成预制层，获得坯件。
[0014]将坯件加热至预设温度，以使预制层融化并贴合于荧光陶瓷层，冷却。
[0015]其中，预设温度低于第一荧光体以及第二荧光体的失效温度，无荧光玻璃粉与第二荧光体在预设温度下不发生化学反应。
[0016]本申请提供的制备方法中操作简单，利用加热至预设温度，可使预制层融化并贴合于荧光陶瓷层，冷却后可使荧光玻璃层与荧光陶瓷层稳定连接在一起，且二者的连接界面无粘接剂的存在，不影响光透率，同时由于预设温度低于第一荧光体以及第二荧光体的失效温度，无荧光玻璃粉与第二荧光体在预设温度下不发生化学反应，因此不影响最终制得的荧光转换复合层的发光性能。
[0017]在第三方面，本申请示例提供了一种白光发光器件，其包括激发光元件以及第一方面提供的荧光转换复合层，激发光元件发出激发光，激发光为蓝光，蓝光与荧光转换复合层发出的光复合成白光。
[0018]上述白光发光器件采用蓝光激发，整体结构简单，制备方便。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为荧光转换复合层的结构示意图；
[0021]图2为实施例1提供的Ce:YAG荧光陶瓷的SEM图；
[0022]图3为实施例1提供的Ce:YAG荧光陶瓷的激发
‑
发射光谱图；
[0023]图4为实施例1提供的Ce:YAG荧光陶瓷与454.7nm蓝光LED芯片封装光源电致发光光谱图；
[0024]图5为实施例1提供的Ce:YAG荧光陶瓷在454nm合束激光激发下电致发光光谱图；
[0025]图6为实施例2提供的红光荧光玻璃层/蓝宝石片复合材料激发
‑
发射光谱图；
[0026]图7为实施例2提供的红光荧光玻璃层/Ce:YAG荧光陶瓷复合材料的荧光玻璃表面
SEM图；
[0027]图8为实施例2提供的红光荧光玻璃层/Ce:YAG荧光陶瓷复合材料的发射谱图；
[0028]图9为实施例2提供的红光荧光玻璃层/Ce:YAG荧光陶瓷复合材料的电致发光光谱；
[0029]图10为实施例3提供的青
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红光荧光玻璃层/蓝宝石片复合材料的发射谱图；
[0030]图11为实施例3提供的青
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红光荧光玻璃层/Ce:YAG荧光陶瓷复合材料的发射谱图；
[0031]图12为实施例3提供的青
‑
红光荧光玻璃层/Ce:YAG荧光陶瓷复合材料的电致发光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光转换复合层，其特征在于，包括：层叠布置的荧光陶瓷层以及荧光玻璃层，所述荧光玻璃层熔结在所述荧光陶瓷层的表面，所述荧光陶瓷层含有由激发光激发而发出第一发射光的第一荧光体，所述荧光玻璃层含有由所述激发光激发而发出第二发射光的第二荧光体；其中，荧光玻璃层以及荧光陶瓷层的透光率分别＞10％，所述第一发射光与所述第二发射光中的任意一种为红光或青红光，另一种为黄绿光。2.根据权利要求1所述的荧光转换复合层，其特征在于，所述第一荧光体为红光荧光体，或所述第一荧光体为青光荧光体和红光荧光体的混合物；所述第二荧光体为黄绿光荧光体。3.根据权利要求1所述的荧光转换复合层，其特征在于，所述第一荧光体为黄绿光荧光体；所述第二荧光体为红光荧光体，或所述第二荧光体为青光荧光体和红光荧光体的混合物。4.根据权利要求2或3所述的荧光转换复合层，其特征在于，所述黄绿光荧光体包括Ce:YAG、Ce:LuAG和Ce:GAGG中的至少一种；所述红光荧光体包括(Sr,Ca)AlSiN3:Eu
2+
、CaAlSiN3:Eu
2+
、K2GeF6:Mn
4+
、K2TiF6:Mn
4+
、K2SiF6:Mn
4+
、Y2O3:Eu
3+
、Sr2Si5N8:Eu
2+
、Ca[LiAl3N4]:Eu
2+
、Sr[LiAl3N4]:Eu
2+
和Sr[Li2Al2O2N2]:Eu
2+
中的至少一种；所述青光荧光体包括Na
0.5
K
0.5
Li3S...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻朝阳，李英魁，曹永革，申小飞，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：