[發(fā)明專利]一種裝載熒光粉的透明陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010055577.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN113135737A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳劍;郭旺;黃秋鳳;劉著光;鄧種華;洪茂椿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C04B35/04
• 分類號(hào): C04B35/04;C04B35/10;C04B35/505;C04B35/622
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;呂少楠

本發(fā)明公開一種裝載熒光粉的透明陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用。所述陶瓷材料中，熒光粉均勻分散且裝載在陶瓷載體中，所述熒光粉在所述陶瓷載體中的質(zhì)量占比為0.5?15％；所述熒光粉為商業(yè)熒光粉中的綠粉和/或黃粉；所述陶瓷載體為透明陶瓷載體。本發(fā)明采用高溫固相法制得該熒光陶瓷材料，工藝簡(jiǎn)單，周期短，效率高，性能穩(wěn)定，有效提高熒光材料的熱導(dǎo)率及發(fā)光性能，可應(yīng)用于高功率密度LED光源及激光半導(dǎo)體照明領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種光功能陶瓷，具體涉及一種裝載熒光粉的透明陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，LED光源由于其高效、節(jié)能、環(huán)保以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)取代傳統(tǒng)光源成為一種新型的照明光源。目前主流商用白光LED光源仍然是藍(lán)光芯片與Ce:YAG熒光粉組合封裝模式。但熒光粉與膠的混合方式存在突出的缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性能差，易出現(xiàn)老化、光衰和色漂移等不良現(xiàn)象。尤其在大功率LED光源領(lǐng)域，這種弊端體現(xiàn)的更加明顯。

為解決這個(gè)問題，環(huán)氧樹脂或者硅膠等傳統(tǒng)熒光粉的載體急需被高熱導(dǎo)率的材料替代。因此，熒光玻璃和熒光陶瓷等塊體材料應(yīng)運(yùn)而生。熒光玻璃材料是將商用熒光粉與玻璃原料混勻燒制成微晶玻璃，可維持熒光粉的發(fā)光性能，但熒光粉在玻璃中的分布均勻度是一個(gè)仍需解決的問題，同時(shí)玻璃的熱導(dǎo)率相對(duì)于陶瓷，其提升的程度非常有限，在應(yīng)用上受到一定的限制。熒光陶瓷(以Ce:YAG透明陶瓷為主)既是封裝材料又是發(fā)光材料，因具有10-14W/(m·K)高熱導(dǎo)率、高透過率、高物理化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)成為一種極具前景的熒光材料。但透明陶瓷中稀土離子摻雜受濃度淬滅影響，摻雜濃度受限，且封裝的白光光源色坐標(biāo)偏離正白光區(qū)域，發(fā)光性能受到一定影響。同時(shí)，隨著激光半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起，對(duì)熒光材料的熱導(dǎo)率提出了更高的要求。

結(jié)合上述微晶玻璃與熒光陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，將熒光粉均勻分布在一種純相的透明陶瓷中成為一種更有效、優(yōu)化的熒光材料。然而現(xiàn)有技術(shù)中此類熒光材料的燒結(jié)溫度較高，如專利CN106242539A與CN106145922A中將熒光發(fā)光原料和陶瓷粉體原料混合，并在1400-1800度高溫下燒結(jié)，易出現(xiàn)各原料間的雜相、復(fù)相結(jié)晶體，導(dǎo)致失配、熒光失活等問題出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種裝載熒光粉的陶瓷材料，所述熒光粉均勻分散且裝載在陶瓷載體中，所述熒光粉在所述陶瓷載體中的質(zhì)量占比為0.5-15％，例如1-10％，又如3-8％，示例性為3％、5％、10％；

所述熒光粉為商業(yè)熒光粉中的綠粉和/或黃粉；優(yōu)選地，所述熒光粉選自化學(xué)成分為Ce:Lu₃Al₅O₁₂、Ce:Y₃Al₅O₁₂和Ce,Ga:Y₃Al₅O₁₂中的至少一種的熒光粉；示例性選自化學(xué)式為Ce:Y₃Al₅O₁₂的熒光粉。

根據(jù)本發(fā)明，所述陶瓷載體為透明陶瓷載體，例如為Al₂O₃、Y₂O₃、MgO和AlN等陶瓷載體中的至少一種，示例性為MgO陶瓷載體、Al₂O₃陶瓷載體或Y₂O₃陶瓷載體。進(jìn)一步地，所述陶瓷載體為純相的陶瓷載體。

根據(jù)本發(fā)明，所述陶瓷載體的折射率與所述熒光粉的折射率相似，例如二者折射率的差值不超過0.30。進(jìn)一步地，所述陶瓷載體的折射率為1.70-1.90，所述熒光粉的折射率為1.60-2.00。

根據(jù)本發(fā)明，所述陶瓷材料為多晶塊狀或片狀材料。