一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷及其制备方法。所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷包括氧化镁基质相以及分散在氧化镁基质相中的硅酸盐橙色荧光分散相，所述硅酸盐橙色荧光分散相的含量为20～50wt%；所述氧化镁基质相和硅酸盐橙色荧光分散相不发生化学反应或生成固溶体，并在硅酸盐橙色复相荧光陶瓷中保持各自的物相。和目前报道的荧光陶瓷相比，本发明专利技术所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷热导率较高，因此具有优异的热稳定性和高的发光饱和阈值，另外还弥补了市面上橙色荧光陶瓷的不足，可以和黄色或者绿色荧光材料一起封装为光谱补充橙光成分，从而提高显色指数，降低相关色温。降低相关色温。降低相关色温。

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷及其制备方法，属于发光材料


技术介绍

[0002]蓝色激光二极管(LD)芯片由于不存在蓝色发光二极管(LED)芯片在高功率密度下的“效率滚降”问题，可结合荧光材料实现超高亮度高、远距离和小光束照明，并应用于汽车大灯、户外照明、激光电视以及激光影院等许多重要领域，具有广阔的市场前景。
[0003]目前LD照明面临着显色指数偏低和发光饱和阈值偏低两大难题。前者主要是由于光谱中缺乏橙红光成分，后者主要是由于荧光材料的热导率较低。一方面，以YAG:Ce
3+
为代表的石榴石体系荧光材料，由于晶体场劈裂效应较弱发光多集中在黄绿色波段，因此需要通过改变基质化学组成、掺杂发红光的稀土/过渡金属离子以及复合橙红色荧光材料等方法为光谱补充橙红光成分，从而提高显色指数。另一方面，由于封装在硅树脂中的荧光粉的热导率一般只有0.1～0.2W m
‑1K
‑1，用于激光照明不仅会造成黄化效应，影响器件的使用寿命、发光效率并造成色漂移，同时会导致器件在较低的入射激光功率密度下发生发光饱和。荧光陶瓷是目前综合性能最为优异、最有发展前景的一类激光照明用荧光材料，其热导率相对较高，在激光的照射下能够实现有效的散热，从而提高荧光材料的发光饱和阈值，实现大功率、高亮度的激光照明。
[0004]Sr3SiO5:Eu
2+
是一种性能优异的橙黄色荧光粉，在Sr
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的格位掺杂离子半径更大的Ba
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之后，由于晶体场劈裂效应增强，光谱获得进一步红移，根据Ba
2+
的掺杂量，发射峰位一般可达590nm～610nm。因此，(Sr,Ba)3SiO5:Eu
2+
橙色荧光粉多用来和YAG:Ce
3+
黄色荧光粉或者Sr2SiO4:Eu
2+
绿色荧光粉一起混合封装，从而提高照明器件的显色指数，降低相关色温，实现暖白光照明。
[0005]但是，Sr3SiO5:Eu
2+
或者(Sr,Ba)3SiO5:Eu
2+
目前还只是作为荧光粉被报道并获得应用，研究人员未能或者没有意识到可以将其烧结成为荧光陶瓷，所以目前仍缺乏相关的研究工作。这可能是由于(Sr,Ba)3SiO5粉体烧结活性差，通过相图可知其低共熔点高达2080℃，在不添加烧结助剂或者第二相的情况下难以烧结致密。但是在添加某些烧结助剂后，由于和荧光粉之间会发生化学反应或形成固溶体，不仅没有起到烧结作用，还会破坏荧光粉的发光结构，并且单相Sr3SiO5:Eu
2+
或者(Sr,Ba)3SiO5:Eu
2+
荧光陶瓷的热导率依然偏低，不能有效提高荧光材料的发光饱和阈值。因此，目前亟待解决的问题是制备出具有高热导率的橙色复相荧光陶瓷，以提高照明器件的发光饱和阈值以及显色指数，从而满足大功率、高光学质量激光照明的应用需求。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷。和目前报道的荧光陶瓷相比，本专利技术所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷热导率较高，因此具有优异的热稳定性和高
的发光饱和阈值，另外还弥补了市面上橙色荧光陶瓷的不足，可以和黄色或者绿色荧光材料一起封装为光谱补充橙光成分，从而提高显色指数，降低相关色温。本专利技术的复相荧光陶瓷能够用于激光照明和大功率LED照明，有利于提高照明和显示器件的稳定性和显色指数。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷。所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷包括氧化镁基质相以及分散在氧化镁基质相中的硅酸盐橙色荧光分散相，所述硅酸盐橙色荧光分散相的含量为20～50wt％；所述氧化镁基质相和硅酸盐橙色荧光分散相不发生化学反应或生成固溶体，并在硅酸盐橙色复相荧光陶瓷中保持各自的物相。
[0008]较佳地，所述硅酸盐橙色荧光分散相选自Sr3SiO5:Eu
2+
、(Sr,Ba)3SiO5:Eu
2+
、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu
2+
中至少一种。
[0009]较佳地，所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷的室温热导率为10～32W m
‑1K
‑1；在入射激光功率为15W时的光通量为60～184lm。
[0010]第二方面，本专利技术提供上述任一项所述的硅酸盐橙色复相荧光陶瓷的制备方法。所述制备方法包括：(1)把氧化镁粉体和硅酸盐橙色荧光粉混合均匀并过筛，得到混合粉体；(2)将混合粉体经过成型得到素坯；(3)将步骤(1)所得混合粉体或步骤(2)所得素坯烧结得到所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷。
[0011]较佳地，所述氧化镁粉体的粒径范围为0.05～5微米；所述硅酸盐橙色荧光粉的粒径范围为5～30微米。
[0012]较佳地，所述成型的方式为干压成型或/和冷等静压成型，优选为先干压成型后冷等静压成型；所述干压成型的压力为5～15Mpa，保压时间为0.5～1分钟；所述冷等静压成型的压力为200～250MPa，保压时间为1～10分钟。
[0013]较佳地，所述烧结的温度为1300～1600℃，保温时间为5分钟～6小时；所述烧结的气氛为真空气氛、Ar/H2气氛或者N2/H2气氛。
[0014]较佳地，将所述混合粉体进行烧结时，所述烧结的方式为放电等离子体烧结或热压烧结；所述放电等离子体烧结的压力为30～80MPa，温度为1300～1500℃，保温时间为5～20分钟；所述热压烧结的压力为30～60MPa，温度为1300～1500℃，保温时间为1～2小时。
[0015]较佳地，将所将所述素坯进行烧结时，所述烧结的方式选自真空烧结或者常压烧结；所述真空烧结和常压烧结的温度为1400～1600℃，保温时间为4～6小时。
[0016]较佳地，在温和的条件下进行混合以减少或避免硅酸盐橙色荧光粉的破坏，优选采用研磨混料的方式进行混合。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷是一种具有高的热导率、高的致密度和良好的发光性能的硅酸盐橙色荧光陶瓷。当MgO添加量为80wt％时热导率高达32W/m
·
K，高于常见的YAG:Ce荧光陶瓷和相同Al2O3添加量的Al2O3‑
YAG:Ce复相荧光陶瓷。
[0019]本专利技术所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷和黄/绿色荧光陶瓷组合可以产生暖白光，能有效降低色温，提高显色指数；
[0020]本专利技术所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷具有宽的激发光谱，可被紫外/蓝光LD以及紫外/蓝光LED激发，实现大功率高亮度的照明，在照明和显示领域具有很好的应用前景。
附图说明
[0021]图1为复相荧光陶瓷的XRD图谱，由图可知烧结后的陶瓷保持MgO和荧光粉两种物相不变，说明两者之间没有发生化学反应。
[0022]图2为复相荧光陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅酸盐橙色复相荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷包括氧化镁基质相以及分散在氧化镁基质相中的硅酸盐橙色荧光分散相，所述硅酸盐橙色荧光分散相的含量为20～50wt%；所述氧化镁基质相和硅酸盐橙色荧光分散相不发生化学反应或生成固溶体，并在硅酸盐橙色复相荧光陶瓷中保持各自的物相。2.根据权利要求1所述的硅酸盐橙色复相荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐橙色荧光分散相选自Sr3SiO5:Eu
2+
、(Sr,Ba)3SiO5:Eu
2+
、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu
2+
中至少一种。3.根据权利要求1或2所述的硅酸盐橙色复相荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷的室温热导率为10～32 W m
‑
1 K
‑1；在入射激光功率为15 W时的光通量为60～184 lm。4.制备权利要求1至3中任一项所述的硅酸盐橙色复相荧光陶瓷的方法，其特征在于，包括：（1）把氧化镁粉体和硅酸盐橙色荧光粉混合均匀并过筛，得到混合粉体；（2）将混合粉体经过成型得到素坯；（3）将步骤（1）所得混合粉体或步骤（2）所得素坯烧结得到所述硅酸盐橙色复相荧光陶瓷。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化镁粉体的粒径范围为0.05～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学建，彭星淋，黄政仁，姚秀敏，张延收，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：