一种调控光热性能的复合结构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调控光热性能的复合结构荧光陶瓷及其制备方法与应用。所述复合结构荧光陶瓷由若干发光单元组成，每个发光单元依次由外皮层、荧光体、导热棒组成，其中外皮层周向包覆在荧光体表层、荧光体内周向阵列排布导热棒。通过3D打印结合光固化技术逐层打印复合结构陶瓷素坯，烧结后得到复合结构陶瓷。本发明专利技术外皮层与荧光体的折射率差产生的全反射效应，将光束限制在荧光体内部，从而解决发射光斑失控问题。荧光体内部周向阵列排布的导热棒和外皮层在高功率激光激发下对荧光体内部集聚的废热实现有效定向输运，从而解决荧光体的热失控问题。将该复合结构荧光陶瓷与高功率蓝光激光封装后能够应用到激光照明与显示领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于荧光陶瓷制备和激光照明显示领域，具体涉及一种调控光热性能的复合结构荧光陶瓷及其制备方法与运用。

技术介绍

1、荧光陶瓷是一种具有特殊光学以及热学性质的陶瓷材料，广泛应用于激光照明
它的独特之处在于其具备优异的光学透明性和耐热性，使其成为高功率激光器和激光模块的潜在选择。尽管荧光陶瓷在激光照明领域具有许多优点，但随着研究人员在探索光色性能更佳的荧光陶瓷的过程中，荧光陶瓷也暴露出了以下几个问题：①光斑失控问题，光斑失控问题即为陶瓷发射光光斑面积远大于入射激光尺寸，同时可能出现形状不规则或扭曲现象。光斑的尺寸也可能随着时间、温度或其他因素的变化而发生变化，从而导致光斑的大小不稳定。②散热能力差，当前荧光陶瓷照明器件多为均质陶瓷结构，在高功率激光激发下无法有效地将热量传导和散发出去，从而产生废热积聚导致的热冲击问题。③复杂结构成型难度大。当前基于3d打印技术的陶瓷成型普遍存在由浆料至素坯成型的过程中成型速度较慢的问题，从而导致器件误差较大。

2、目前，文献（laser photonics rev，2019，13（10）190014本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种调控光热性能的复合结构荧光陶瓷，其特征在于，所述复合结构陶瓷由若干发光单元堆砌组成，每个发光单元依次由外皮层、荧光体、导热棒组成，其中外皮层周向包覆在荧光体表层，荧光体内周向阵列排布着导热棒；周向包覆的外皮层组分为E，荧光体组分为F，导热棒成分为G，其中E为Al2O3，MgO中的至少一种；F为aCa3Sc2Si3O12:Ce3+-bYAG:Ce-cCaAlSiN3:Eu2+的混合物，0.1≤a≤0.2，0.075≤c≤0.15，b=1-a-c；G为xAl2O3-yAlN的混合物，0.25≤x≤0.75，y=1- x。

2.根据权利要求1所述的调控光热性能的复合结构荧光...

【技术特征摘要】

1.一种调控光热性能的复合结构荧光陶瓷，其特征在于，所述复合结构陶瓷由若干发光单元堆砌组成，每个发光单元依次由外皮层、荧光体、导热棒组成，其中外皮层周向包覆在荧光体表层，荧光体内周向阵列排布着导热棒；周向包覆的外皮层组分为e，荧光体组分为f，导热棒成分为g，其中e为al2o3，mgo中的至少一种；f为aca3sc2si3o12:ce3+-byag:ce-ccaalsin3:eu2+的混合物，0.1≤a≤0.2，0.075≤c≤0.15，b=1-a-c；g为xal2o3-yaln的混合物，0.25≤x≤0.75，y=1- x。

2.根据权利要求1所述的调控光热性能的复合结构荧光陶瓷，其特征在于：所述外皮层的折射率小于荧光体的折射率且具有高导热系数为25~30w/(m·k)，导热棒具有高的导热系数为30~33w/(m·k)。

3.根据权利要求1所述的调控光热性能的复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，利用光固化3d打印技术直写打印器件，将外皮层、荧光体以及导热棒浆料制备完毕后放置于各自的浆料盒中，通过三种挤出口的x轴距离分别设置三套坐标系统，三种挤出口交替逐层打印复合结构陶瓷的各个结构，即首先打印外皮层结构，然后打印荧光体结构，最后打印导热棒结构，最终获得调控光热性能的复合结构陶瓷，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的调控光热性能的复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中外皮层浆料的制备方法如下：

5.根据权利要求3所述的调控光热性能的复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中荧光体浆料的制备方法如下：

6.根据权利要求3所述的调控光热性能的复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的导热棒浆料的制备方法如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：马跃龙，吴兰，王子栋，齐星宇，赵一墨，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：