一种高光效的绿光转换材料及其制备方法技术

一种高光效的绿光转换材料，其化学通式为：yLu3Al5O

【技术实现步骤摘要】
一种高光效的绿光转换材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于无机发光材料
，具体涉及一种荧光透明陶瓷材料及其制备方法，特别涉及一种高光效的绿光转换材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]激光显示技术(Laser display technique,LDT)具有色彩丰富、饱和度高、对比度强等优点，该技术被广泛认为是大屏幕投影、激光电视、数码影院、手机投影等未来高端显示的主流技术。然而，当前“高亮度”和“高效率”绿色光源的发展仍然不尽人意。
[0003]目前，高亮度绿光合成方案主要有三种：(1)绿光激光器：高功率、高稳定性的绿光激光器已得到了工业化生产和广泛的市场应用；但是，由于绿光激光器体积太大，无法微型化，且运行效率偏低，导致其应用于投影行业受到阻碍；(2)使用多个绿光LED：该方式达到的发光效率仍然不高，和绿光LD类似，这种以氮化镓为主的LED效力不高的现象被称为“绿光缺口”；(3)荧光转换方式：通过蓝光LED或者LD来泵浦光转换材料，光转换材料吸收蓝光范围内的能量后发射出绿光。通过荧光转换方式获得绿光光源具有体积小、效率高、发光稳定、色度漂移较小等优点，只需要提高泵浦过程的输入功率即可获得更高的亮度，长时间工作也不会存在效率下降现象。因此，高效率荧光转换的方式，是获得的高流明密度绿光光源的最佳途径。
[0004]光转换材料包括荧光粉、单晶、玻璃、荧光陶瓷。综合热稳定性、量子效率、热猝灭等方面的性能，其中，具有高导热性能的陶瓷逐渐成为研究的热点。在荧光陶瓷中，以高发光效率的Ce
3+
掺杂镥铝石榴石LuAG(Ce:LuAG)为典型代表，Ce
3+
在LuAG基质中可发射中心波段在520nm处的光。该陶瓷和与LuAG陶瓷粉体相比，具有更高的热导率、更强的抗热猝灭性能和更高的量子效率，量子效率可达到90％以上，是一种能够承受高功率密度激发的黄绿色光转换材料。
[0005]目前已有使用氟化锂为烧结助剂，将Ce:LuAG粉体制备成结构致密的荧光陶瓷。然而由于LuAG基质本身特点，绿光陶瓷的透过率可达83％，虽有利于蓝光的通过，但蓝光利用率较低，难以实现高光效绿光转换。公开号CN110903088A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，该制备方法通过引入气孔实现提高蓝光的利用率，然而气孔的引入会导致陶瓷的导热性能大大下降；公开号CN109896852A公开了一种用于蓝光激发的白光照明的复相荧光陶瓷、制备方法及光源装置，该专利是通过引入Al2O3作为散射中心在保证高热导率的情况下提高蓝光利用率，然而LuAG与Al2O3的折射率差异过大，导致陶瓷在可见光区域的透过率大幅度下降。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高光效的绿光转换材料及其制备方法，该制备方法工艺简单，通过该方法制备得到绿光转换材料能提高光转换效率和在可见光区域的透过率，从而获得高流明密度绿光。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高光效的绿光转换材料，其化学通式为：yLu3Al5O
12
–
(1
‑
y)(Ce
x
Lu1‑
x
)3Al5O
12
，其中x为Ce
3+
掺杂Lu
3+
位的原子百分数，y为LuAG掺杂Ce:LuAG的质量比，0<x≤0.01，0<y<1。
[0008]优选的，所述绿光转换材料在发光波长为400
‑
480nm的蓝光LED芯片激发下，发射490
‑
580nm范围的波段，光转换效率为220
‑
250lm/W，流明密度为2000
‑
2500lm/mm。
[0009]本专利技术采用的另一技术方案是：上述高光效的绿光转换材料的制备方法，具体步骤如下：
[0010](1)按照yLu3Al5O
12
–
(1
‑
y)(Ce
x
Lu1‑
x
)3Al5O
12
化学计量比分别称量Lu2O3粉体、Al2O3粉体和CeO2粉体作为陶瓷粉体，其中x为Ce
3+
掺杂Lu
3+
位的原子百分数，y为LuAG掺杂Ce:LuAG的质量比，0<x≤0.01，0<y<1；
[0011](2)以溶剂作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体和烧结助剂置于球磨罐内球磨，再依次经过干燥、过筛、冷等成型后置于马弗炉中煅烧得到陶瓷素坯；
[0012](3)将陶瓷素坯依次进行烧结、退火、双面抛光得到高光效的绿光转换材料。
[0013]优选的，步骤(2)中，烧结助剂为MgO、CaO、TEOS中的一种或两种，MgO或CaO的添加量为原料粉体总质量的0.06
‑
0.5wt.％，TEOS的添加量为原料粉体总质量的0.31
–
0.78wt.％。
[0014]优选的，步骤(2)中，干燥温度为60
‑
100℃，干燥时间为10
‑
15h，煅烧温度为400
‑
900℃，煅烧时间为5
‑
8h。
[0015]优选的，步骤(2)中，冷等成型压力为150
‑
300MPa，保压时间为200
‑
400s。
[0016]优选的，步骤(3)中，所述烧结方式为真空烧结、热压烧结以及还原气氛烧结；烧结温度为1650
‑
1850℃，保温6
‑
20h，随后冷却到室温。
[0017]优选的，所述烧退火气氛为氧气或者空气，退火温度为1300
‑
1500℃，保温6
‑
15h。
[0018]优选的，步骤(2)中，球磨参数为：球磨介质为超纯水或无水乙醇，以120
‑
200r/min球磨12
‑
15h。
[0019]与现有技术方案相比，本专利技术具有以下优点：
[0020](1)本专利技术通过引入纯LuAG，利用纯LuAG与Ce:LuAG的折射率较小的差异来提高蓝光的利用率，实现高的荧光转换率；
[0021](2)本专利技术制备的绿光陶瓷在实现高荧光转换率的同时，保证了陶瓷良好的透过率(80％@800nm)及良好的热性能；
[0022](3)本专利技术所制备的绿光陶瓷可实现高效率绿光转换，光光转换效率在220
‑
250lm/W，电光转换效率在50
‑
75lm/W、高流明密度，可实现2000
‑
2500lm/mm。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例二制备样品透明陶瓷的发射光谱图；
[0024]图2是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高光效的绿光转换材料，其特征在于，其化学通式为：yLu3Al5O
12
–
(1
‑
y)(Ce
x
Lu1‑
x
)3Al5O
12
，其中x为Ce
3+
掺杂Lu
3+
位的原子百分数，y为LuAG取代Ce:LuAG的质量比，0<x≤0.01，0<y<1。2.根据权利要求1所述的一种高光效的绿光转换材料，其特征在于，所述绿光转换材料在发光波长为400
‑
480nm的蓝光LED芯片激发下，发射490
‑
580nm范围的波段，光转换效率为220
‑
250lm/W，流明密度为2000
‑
2500lm/mm。3.一种权利要求1或2所述的高光效的绿光转换材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)按照yLu3Al5O
12
–
(1
‑
y)(Ce
x
Lu1‑
x
)3Al5O
12
化学计量比分别称量Lu2O3粉体、Al2O3粉体和CeO2粉体作为陶瓷粉体，其中x为Ce
3+
掺杂Lu
3+
位的原子百分数，y为LuAG掺杂Ce:LuAG的质量比，0<x≤0.01，0<y<1；(2)以溶剂作为球磨介质，将准确称量的陶瓷粉体和烧结助剂置于球磨罐内球磨，再依次经过干燥、过筛、冷等成型后置于马弗炉中煅烧得到陶瓷素坯；(3)将陶瓷素...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乐，侯晨，康健，郗晓倩，周天元，朱锐，李明，程欣，李延彬，魏帅，王忠英，邵岑，蔡宏兵，陈浩，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：