一种复合荧光陶瓷及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种复合荧光陶瓷及其制备方法和应用，该复合荧光陶瓷包括同时烧结获得的Ce

【技术实现步骤摘要】
一种复合荧光陶瓷及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于照明材料
，具体涉及一种复合荧光陶瓷。

技术介绍

[0002]较白光LED相比，白光半导体激光器(LD)因其具有更高的发光效率、更少的能耗、更好的方向性等优点，有希望成为新一代照明光源。在白光LD中，理想方案时蓝光LD芯片与绿色
‑
黄色荧光粉以及橙色或红色荧光粉混合封装，来实现白光发射。但这种封装方式中树脂等有机材料散热性能较差且有热积累效应，在高温下极易老化变质，造成光衰以及色漂移，大大降低了白光LD的使用寿命，特别是由于LD激发光功率更大，激发面积更小，单纯使用荧光粉的封装方式直接影响器件的工作效率和使用寿命，极大限制了其在大功率白光LD领域的发展。由于荧光陶瓷材料比树脂/硅胶封装的荧光粉具有更高的化学和热稳定性，在白光LD的应用中受到越来越多的关注，成为当前高功率白光LD照明与显示器件的首选材料。
[0003]目前的荧光陶瓷主要为单色荧光陶瓷(如YAG黄光陶瓷)，和蓝光LD配后获得白光LD的荧光陶瓷，但大都存在白光的显色指数低下，不能满足通用照明的光色要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决高光效、高光色性能以及高显色白光LD的发光材料需求，提供一种复合荧光陶瓷及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术提供了一种复合荧光陶瓷，该复合荧光陶瓷包括同时烧结获得的Ce
3+
活化镥铝氧化物(LuAG:Ce
3+
)荧光陶瓷层和Ce
3+
活化氮化镧硅(LSN:Ce
3+
)荧光陶瓷层，其中LSN荧光陶瓷层的发光波长范围为545
‑
560nm；在445
‑
465nm波长的蓝光激发下，所述复合荧光陶瓷发出的荧光与蓝光混合得到白光，适用于暖白光照明。且所述LuAG:Ce
3+
荧光陶瓷层和LSN:Ce
3+
荧光陶瓷层设置有气孔，气孔孔径范围是3
‑
10um，分布体积占比范围是10
‑
20％；通过气孔排布，提升对激光光源的散射，使出射光更加均匀。
[0006]本专利技术通过将特定波长的绿色荧光陶瓷层和橙色荧光粉陶瓷进行叠层设计和制备，在保证荧光陶瓷高效发光的同时，显色性能达到通用照明的要求。
[0007]LuAG:Ce
3+
荧光陶瓷层的荧光物质组成：Lu
a
(Ce，Tb，Y)
b
(Ga，Sc)
c
Al
d
O
e
:fCe
3+
；
[0008]a、b、c、d、e满足a+b＝3、0≦b≦1、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦2.6、和10.8≦e≦13.4；0.02≦f≦0.1；
[0009]LSN荧光陶瓷层的荧光物质组成:La
a
(Y，Sr，)
b
Si
c
(Ge，Al)
d
N
e
:fCe
3+
[0010]a、b、c、d、e满足a+b＝3、0≦b≦1、5.5≦c+d≦6.5、0≦d≦2、和10.5≦e≦11.4；0.005≦f≦0.2。
[0011]陶瓷基底为氧化铝陶瓷。
[0012]所述复合荧光陶瓷的制备过程如下：
[0013]步骤(1)：分别制备LuAG:Ce
3+
胚体薄片，LSN坯体薄片；
[0014]步骤(2)：将LuAG:Ce
3+
坯体作为底层，在上面叠加LSN陶瓷坯体薄片；
[0015]步骤(3)：将复合陶瓷坯体进行温等静压，然后通过低温脱脂、高温固相烧结获得所述复合荧光陶瓷。
[0016]步骤(1)所述LuAG:Ce
3+
陶瓷胚体和LSN陶瓷胚体的制备过程中，原料添加有碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、或氢氧化镁，其用量为陶瓷胚体总重的1
‰‑5‰
。
[0017]作为优选方案，所述陶瓷坯体薄片的制备方法为：采用有机体系流延成型工艺通过调整刀口高度0.05～0.3mm，流延温度30～60摄氏度实现具有坯体的成功制备；
[0018]具体的，所述复合荧光陶瓷的具体制备步骤如下：
[0019]步骤(2)所得叠层后的坯体薄片紧贴在硬度、表面粗糙度和导热性较好的金属板面上，装在高温真空塑封袋中进行抽真空密封；将密封好的坯体置于温等静压成型机内进行复合成型，可获得完全致密的流延复合成型坯体；将该坯体置于氧气气氛下长时间低温脱脂除去坯体内部的有机物，脱脂温度为450
‑
600摄氏度，保温时间20
‑
36小时。将脱脂后的坯体置于高温炉内进行高温固相反应烧结，煅烧温度范围为1700
‑
1900摄氏度，高温保温时间10小时。
[0020]对所制备的复合荧光陶瓷材料进行在蓝光芯片激发下LED性能的封装测试研究，封装测试驱动电流设定为1000
‑
2000毫安，芯片采用激发波长为460纳米蓝光，工作温度采用25摄氏度下室温。通过对该材料进行封装测试可以获得全光谱暖白光，白光的色温可达到3000K，光效接近203lm/W，显色指数为83。该指标结果优于市场上常用的LED荧光粉封装后的器件性能。
[0021]以上复合荧光陶瓷的制备过程如下：
[0022]步骤(1)将两种荧光陶瓷层对应的浆料进行流延成型，得到不同体系的陶瓷素坯薄片，按照LuAG:Ce
3+
，LSN:Ce
3+
的顺序自下而上进行叠加；随后进行温等静压处理，压力为60
‑
80Mpa，温度为60摄氏度，保压时间为5～15min，得到复合荧光陶瓷素坯。
[0023]步骤(2)将复合荧光陶瓷素坯置于电阻炉中进行排胶处理，最后在进行热压烧结，烧结温度为1700～1950℃，压力为2
‑
20Mpa，保温时间为6
‑
20h。
[0024]进一步优选，前述复合荧光陶瓷的制备过程步骤(1)中所述荧光陶瓷层对应的浆料，其制备工艺如下：
[0025]步骤(A)：分别根据陶瓷层的化学组成采用固相法配制陶瓷的混合粉体，以无水乙醇作为球磨介质，置于球磨罐中进行行星式球磨10～24h，得到混合原料粉体，随后经过干燥以及过筛；
[0026]步骤(B)：将过筛后的步骤(A)所得粉体与分散剂，溶剂球磨混合，球磨时间为12
‑
16h，随后加入粘结剂和增塑剂，继续球磨8
‑
12h；将得到的浆料进行真空除泡10～30min，制备得到三种成分的浆料。
[0027]优选地，步骤(B)中使用分散剂，所述分散剂为鲱鱼油，丙烯酸铵或S502中任意一种或几种；分散剂的含量为原料粉体含量的0.5
‑
1％。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合荧光陶瓷，其特征在于，包括同时烧结获得的LuAG:Ce
3+
荧光陶瓷层和LSN:Ce
3+
荧光陶瓷层，其中LSN荧光陶瓷层的发光波长范围为545
‑
560 nm；在445
‑
465nm波长的蓝光激发下，所述复合荧光陶瓷发出的荧光与蓝光混合得到白光；所述LuAG:Ce
3+
荧光陶瓷层和LSN:Ce
3+
荧光陶瓷层设置有气孔，气孔孔径范围是3
‑
10um，分布体积占比范围是10
‑
20%。2.根据权利要求1所述复合荧光陶瓷，其特征在于，所述LuAG:Ce
3+ 荧光陶瓷层的荧光物质组成如下：Lu
a
(Ce，Tb，Y)
b
(Ga，Sc)
c
Al
d
O
e
:fCe
3+
；a、b、c、d、e满足a+b＝3、0≦b≦1、4 .5≦c+d≦5 .5、0≦c≦2 .6、和10 .8≦e≦13.4; 0.02≦f≦0.1。3. 根据权利要求1所述复合荧光陶瓷，其特征在于，LSN荧光陶瓷层的荧光物质组成如下: La
a
（Y，Sr，）
b
Si
c
（Ge，Al）
d
N
e
:fCe
3+ ；a、b、c、d、e满足a+b＝3、0≦b≦1、5 .5≦c+d≦6 .5、0≦d≦2、和10 .5≦e≦11.4; 0.005≦f≦0.2。4.根据权利要求1所述复合荧光陶瓷，其特征在于，陶瓷基底为氧化铝陶瓷。5.权利要求1
‑
4中的任一项所述的复合荧光陶瓷的制备方法，其特在于，所述复合荧光陶瓷的制备过程如下：步骤（1）：分别制备LuAG:Ce
3+
陶瓷胚体，LSN陶瓷胚体；步骤（2）：将LuAG:Ce
3+
陶瓷坯体作为底层，在上面叠加L...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦华，张晓方，符义兵，梁超，
申请(专利权)人：江苏博睿光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：