[發明專利]具有較低膨脹系數的陶瓷復合體、制備方法及光源裝置

有效

• 申請號: 201711313345.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN109896853B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 曾慶兵;朱寧
• 申請（專利權）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/622;C04B35/64
• 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

本發明公開具有較低膨脹系數的陶瓷復合體、制備方法及光源裝置。所述陶瓷復合體由石榴石結構熒光相及負膨脹系數熒光相組成，藉此，所述陶瓷復合體的熱膨脹系數為?3～3×10^?6K^?1；進一步地，所述陶瓷復合體的熱膨脹系數為0～2×10^?6K^?1。本發明的有益效果在于：有效解決當前白光激光照明中熒光材料的抗熱沖擊性能弱，熒光材料的出白光顯色指數偏低的問題。

技術領域

本發明涉及激光照明領域，特別地是，具有較低膨脹系數的陶瓷復合體、制備方法及光源裝置。

背景技術

激光二極管具有光電效率高、亮度高、準直性高、照射距離遠、尺寸小等特點。相對于LED光源產品只適用于中低亮度領域，激光光源則可以適用于所有亮度的需求，尤其在高亮、高光效、方向性強等領域具有無可比擬的優勢。

相對于白光LED光源的熒光材料工作時經受的藍光光功率密度大部分在 1W/mm²以下，最大不超過5W/mm²，單顆激光二極管(如Nichia-4.5W裸露光斑尺寸約為1.5mm*0.5mm)的光功率密度約為1.5W/mm²，在實際應用中激光照明光源通常會采用多顆激光器共同匯聚到熒光材料表面，即激光照明用熒光材料所需要承受的藍光輻照功率密度是白光LED照明的十倍甚至百倍以上。多束激光同時匯聚在熒光材料表面，會導致激光輻照處的材料表面急劇升溫至200℃甚至500℃以上，從而引起急劇的熱脹冷縮容易使熒光材料崩裂。這就使得激光照明用熒光材料需要具備超強的耐藍光輻照能力，優異的高溫熒光特性和優良抗熱沖擊性能。

為了適應白光激光照明對熒光材料的抗熱沖擊性能要求，一方面可以從基質材料選擇包括引入第二相的角度來提升熒光相的綜合導熱系數，一方面可以從降低熱膨脹系數的角度來提升抗熱沖擊性能，還可以從熒光相的制備工藝上來設計利于提升抗熱沖擊的微觀結構，如晶粒尺寸、氣孔率及氣孔尺寸、結構缺陷等。

發明內容

本發明的第一目的在于，提供具有較高熱導率的石榴石結構陶石榴石熒光相，同時引入具有負膨脹系數的鎢酸鹽、鉬酸鹽和鎢鉬酸鹽，以實現降低該陶瓷復合體的綜合熱膨脹系數從而提高抗熱沖擊性能。該復合相三維相互包圍均勻分布，使得該陶瓷復合體耐熱性優良、適宜與藍色發光元件組合構成高效率的白色發光裝置的光轉換用構件。

本發明的第二目的在于，在發光基質石榴石結構中引入Ce、Mn、Tb等稀土摻雜離子使石榴石熒光相的峰值波長調整到530～580nm，同時在具有負膨脹系數的鎢酸鹽、鉬酸鹽、鎢鉬酸鹽中摻入Eu從而增加紅光發射峰，使得含該陶瓷復合體的發光裝置實現白光輸出時獲得更高的顯色指數。

為了實現這一目的，本發明的技術方案如下：具有較低膨脹系數的陶瓷復合體，其特征在于，所述陶瓷復合體由石榴石結構熒光相及負膨脹系數熒光相組成，藉此，所述陶瓷復合體的熱膨脹系數為3～3×10^-6K^-1(@20～200℃)；進一步地，所述陶瓷復合體的熱膨脹系數為0～2×10^-6K^-1(@20～200℃)。

作為具有較低膨脹系數的陶瓷復合體的優選方案，所述石榴石結構熒光相的熱膨脹系數為7.8～8.2×10^-6K^-1(@20～200℃)，所述負膨脹系數熒光相的熱膨脹系數為-1～-12×10^-6K^-1(@20～200℃)，其中，所述石榴石結構熒光相和所述負膨脹系數熒光相的相對體積含量比為1.0:(1.0±0.3)；進一步地，所述石榴石結構熒光相和所述負膨脹系數熒光相的相對體積含量比為1.0:(0.8～1.0)。