[發明專利]用于高功率激光照明的復合陶瓷熒光體、制備方法及光源裝置

在審

• 申請號: 201711288477.4
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN109896857A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 王紅;葉勇;朱寧;李春暉;曾慶兵
• 申請（專利權）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/10;C09K11/80
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 顧俊超

本發明公開用于高功率激光照明的復合陶瓷熒光體，包含有，復合熒光體第一層，其為(Ce_xY_1?x)₃Al₅O₁₂顆粒與Al₂O₃顆粒均勻交錯構造的復相熒光體，(Ce_xY_1?x)₃Al₅O₁₂顆粒的質量占比為30%~100%，Al₂O₃顆粒的質量占比為0~70%；以及，復合熒光體第二層，其為(Ce_yGd_zY_1?y?z)₃Al₅O₁₂顆粒與Al₂O₃顆粒均勻交錯構造的復相熒光體，(Ce_yGd_zY_1?y?z)₃Al₅O₁₂顆粒的質量占比為30%~100%，Al₂O₃顆粒的質量占比為0~70%。本發明的優點：具有顯著提高的熱導率和顯色指數、穩定的色溫、優異的發光效率。

技術領域

本發明涉及激光領域，特別地是用于高功率激光照明的復合陶瓷熒光體、制備方法及光源裝置。

背景技術

目前，商業化的白光照明主流方案為采用藍光芯片激發不同顏色的熒光體來實現白光輸出的白光LED照明。但是，隨著驅動功率密度的增加，藍光LED存在與散熱無關的“效率驟降”現象，即在高功率密度下，出光效率快速衰減。近年來，各國科學家圍繞LED“效率驟降”這一問題提出了一些改進措施，雖然在一定程度上提升了效率，但迄今為止并未從根本上克服功率與效率之間的矛盾。為了保證具有較高的轉換效率，藍光LED只能工作在較低的驅動功率密度下。這樣導致單個藍光 LED 器件只能產生少量光通量，嚴重影響大功率LED照明的推廣普及。

與此同時，激光二極管（LD）具有諸多優點:（1）無“效率驟降”現象，在高電流密度下工作仍有高的轉換效率，因此可以通過提高單芯片的出光強度來降低光源成本；（2）單色性好，可根據 LD 輸出波長匹配合適的熒光體以實現高轉換效率，目前產品化的半導體激光器的電光轉換效率可達到 45%～55%；（3）體積更小、亮度更高，使終端照明體的設計擁有更大的設計自由度，同等亮度下的體積約為LED的1/3等。因此，科學家認為基于藍光LD激發的白光光源是比較具有可塑性的新一代固態照明光源。

作為接受藍色光而發出黃色光的熒光體，Ce:YAG由于具有發光效率高、化學穩定性好、無毒無輻射、自身壽命長、穩定性好、猝滅溫度高和耐熱耐輻射等優勢，其黃色熒光粉已經成功商業化應用于LED和LD照明。但是黃色熒光粉封裝中的有機樹脂非常容易發生熱老化，嚴重影響燈具的發光效率和發光的顏色，降低燈具壽命。而具有高均勻性、高光學透過率、高熱導率和耐熱老化特點的透明陶瓷更適合作為新一代黃色熒光體。

由于YAG:Ce黃色熒光材料缺乏紅光，導致顯色指數較低，石云等提出利用連接劑粘接(Ce_xY_1-x)₃Al₅O₁₂透明陶瓷熒光層與(Ce_yGd_zY_1-y-z)₃Al₅O₁₂透明陶瓷熒光層，形成雙層陶瓷復合體，在引入Gd³⁺增加紅光成分改善白光顯色指數的同時，避免Gd³⁺的摻入降低發光效率。但是，位于中間層的連接劑熱導率非常低，且稀土摻雜也會引起YAG基質的熱導率顯著降低，導致在高功率激光輻照密度下，復相熒光體無法高效散熱，容易引起熒光體隨溫度升高轉換效率降低，透射藍光激光和發射黃光復合的出射白光色坐標漂移，嚴重時引發輻照損傷和缺陷裂紋產生，甚至形成開裂而影響激光照明燈具的使用壽命。