[發明專利]其中擴散有稀土元素的氧化物陶瓷熒光材料

有效

• 申請號: 201310192368.8
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103360110B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 津森俊宏;綿谷和浩
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C04B41/80;C09K11/64
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李英

技術領域

本發明涉及一種利用藍光LED形式光源的用途的氧化物陶瓷熒光材料，用于將來自所述光源的部分光進行波長轉換以產生所需色調的光，該所需色調的光適用于包括一般照明裝置、背光裝置與頭燈裝置的照明裝置。

背景技術

發光二極管(LEDs)是目前可用的最有效率的光源之一。最近，人們正致力于通過將藍光LED與熒光體或熒光材料組合以開發白光發光二極管。主流是偽白光LED裝置，其基于與發射黃光的熒光體結合的藍光LED。發射黃光的熒光體的例子包括Y₃Al₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃Al₅O₁₂:Ce、Tb₃Al₅O₁₂:Ce、CaGa₂S₄:Eu、(Sr，Ca，Ba)₂SiO₄: Eu和Ca-α-SiAlON:Eu。

偽白光LED照明裝置的構成一般是：將發射黃光的熒光體顆粒分散在透明樹脂中以形成樹脂結合的熒光材料，并將該熒光材料置于藍光LED之前。偽白光是通過對由藍光LED發射的部分光進行波長轉換，并將輸出的光與其余的光組合而產生的。

與此相關，JP-A2007-150331公開了一種包含石榴石或類似物的熒光材料，具體為透光的、均勻的熒光材料，其能夠在通過由發光元件發射的光激發時發出熒光，且發光裝置包含所述熒光材料。相比于現有技術的包含粉末狀熒光體和其中分散有該熒光體的樹脂的樹脂結合熒光材料，該熒光材料預期具有更高的耐熱性和更高的機械強度，而且還預期對伴隨將來發光元件的輸出功率增加時所增加的熱量具有高耐久性。

這種燒結熒光材料通過配制與最終熒光材料具有相同構成元素的組成的粉未原料、成型、加工并燒結來制備。

引用文件列表

專利文件1：JP-A2007-150331(US7514721，EP1958269)

發明內容

認為從透光性方面考慮，優選燒結熒光材料具有80微米左右的厚度，該燒結熒光材料是作為熒光中心的晶體的高密度聚集體。然而，這么薄的燒結氧化物部件的產出率低，部分是由于其在燒結后的尺寸測量和精加工過程中易于破損，以及部分是由于它們的發射性能取決于其尺寸。另外，在每次應用中，燒結前熒光體原料中活化劑的類型和濃度必須根據該應用中所需要的熒光材料的特性和厚度進行調整。

本發明的目的是提供一種薄壁、均勻、具有所需特性的摻雜稀土元素的氧化物陶瓷熒光材料，其通過將作為活化劑的稀土元素從透明陶瓷燒結體的表面擴散到該透明陶瓷燒結體中而制得。

以可用藍光激發的且適用于白色照明應用的均勻、耐熱的熒光材料為目標，本發明人通過使用Y₃Al₅O₁₂:Ce2％作為熒光體原料粉末并在1800℃的溫度下對其燒結，嘗試制備具有改善的耐熱性的燒結熒光材料。當用藍光LED光輻照時，得到的熒光材料呈現黃色熒光。但是，如果嘗試將能夠發出白光的燒結體的厚度減小至0.1mm或更小的尺寸，則會出現由于燒結體的厚度以及Ce從中揮發而導致的材料強度損失的問題。

另一方面，如果通過形成大厚度燒結體并降低Ce含量來調節熒光特性，會在材料中產生Ce的不均勻分布，從而導致熒光特性的差異。

基于以上發現，本發明嘗試通過如下方法形成在表面上具有熒光體層的氧化物陶瓷熒光材料：制備各種透明氧化物陶瓷燒結材料，通過濺射或類似的方式將作為熒光活化劑的稀土氧化物施加于氧化物陶瓷燒結材料的表面，并退火使元素擴散到材料的內部。本發明對于陶瓷材料、活化劑和活化劑擴散層的厚度做了進一步的研究，完成了具有改善的發射特性的氧化物陶瓷熒光材料。