[發(fā)明專利]大功率激光照明用超薄熒光陶瓷、制備方法及光學(xué)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811496873.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111285674A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航空電器有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/44
• 分類號(hào): C04B35/44;C04B35/622;H01S5/00
• 代理公司: 上海世圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 顧俊超

本發(fā)明公開(kāi)大功率激光照明用超薄熒光陶瓷，包含有，熒光陶瓷的化學(xué)組成為(Ce_xRe_yY_1?x?y)₃Al₅O₁₂，其中，Re為Gd或Tb，x、y的取值范圍為：0.005≤x≤0.05，0.05≤y≤0.25。本發(fā)明的有益效果在于：無(wú)需壓力直接獲得超薄陶瓷，陶瓷表面缺陷少、燒結(jié)溫度低、晶粒尺寸小，具有良好的耐藍(lán)光輻照能力和抗熱沖擊性，可承受的輻照功率密度≥25W/mm²，滿足大功率激光照明使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光照明用熒光材料領(lǐng)域，特別地是，大功率激光照明用超薄熒光陶瓷、制備方法及光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，LED用熒光材料受到的藍(lán)光光功率密度大部分在1W/mm²以下，而激光照明通常會(huì)采用多顆激光器匯聚（單顆激光器光功率密度約1.5W/mm²），其熒光材料需要承受的藍(lán)光輻照功率密度遠(yuǎn)高于白光LED。因此激光照明用熒光材料需具備優(yōu)異的耐藍(lán)光輻照能力、溫度淬滅特性和抗熱沖擊性。

作為接受藍(lán)色光而發(fā)出黃色光的熒光體，Ce:YAG由于具有發(fā)光效率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)毒無(wú)輻射、自身壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，其黃色熒光粉已經(jīng)成功商業(yè)化應(yīng)用于激光照明。但是由于熒光粉顆粒的大量表面缺陷、分散不均勻?qū)е掳坠馍珳夭灰恢拢覙?shù)脂黃變導(dǎo)致光效衰減和色坐標(biāo)漂移，影響激光照明產(chǎn)品的使用效果和壽命。YAG基熒光陶瓷具有高化學(xué)組成均一性、高熱導(dǎo)率和耐熱老化等特點(diǎn)，可以提升器件使用壽命及穩(wěn)定性，成為室外激光照明用黃色熒光材料的首選。

根據(jù)熒光陶瓷在LED照明中厚度與出光白光特性的關(guān)系研究，科研人員發(fā)現(xiàn)：當(dāng)熒光陶瓷摻雜濃度一定時(shí)，隨著熒光陶瓷厚度的增加，藍(lán)光被熒光陶瓷大量吸收后激發(fā)出更多的黃光，光效隨之增加，并且熒光陶瓷的封裝厚度存在最佳值，此時(shí)的光效最大；然而，當(dāng)封裝厚度大于最佳厚度時(shí)，由于熒光陶瓷對(duì)藍(lán)光和黃光的吸收和散射增強(qiáng)，光效也隨之減小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)激光照明用熒光陶瓷的厚度與白光特性也存在與LED相似的表現(xiàn)，其最佳厚度小于1mm。通常薄片狀陶瓷采用干壓或者流延成型。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102924072A公開(kāi)的“一種白光LED用YAG透明陶瓷及其制備方法”、中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN105503188A公開(kāi)的“一種LED用熒光透明陶瓷薄片的制備方法”分別采用干壓法和凝膠注模法制備得到厚度≤1mm的YAG透明熒光陶瓷，但前者需要長(zhǎng)時(shí)間后加工減薄，后者以氧化物為原料需經(jīng)球磨并引入燒結(jié)助劑，熒光體的晶粒尺寸偏大導(dǎo)致可承受的藍(lán)光輻照功率密度和抗熱沖擊性降低，不利于高功率激光照明使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有熒光陶瓷的輻照功率密度較低的問(wèn)題，而提供一種新型的大功率激光照明用超薄熒光陶瓷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：大功率激光照明用超薄熒光陶瓷，包含有，熒光陶瓷的化學(xué)組成為(Ce_xRe_yY_1-x-y)₃Al₅O₁₂，其中，Re為Gd或Tb，x、y的取值范圍為：0.005≤x≤0.05，0.05≤y≤0.25。

作為大功率激光照明用超薄熒光陶瓷的優(yōu)選方案，熒光陶瓷的平均晶粒尺寸≤5μm。

作為大功率激光照明用超薄熒光陶瓷的優(yōu)選方案，熒光陶瓷為平板狀，厚度d的的取值范圍為：0.2≤d≤1.0mm。

作為大功率激光照明用超薄熒光陶瓷的優(yōu)選方案，用于激發(fā)熒光陶瓷的激光波長(zhǎng)范圍為420-500nm，并且熒光陶瓷在激光的激發(fā)下所形成的發(fā)射光波的波長(zhǎng)范圍為450-750nm。

本發(fā)明還提供大功率激光照明用超薄熒光陶瓷的制備方法，用于上述熒光陶瓷。包含有以下步驟，