[發明專利]復合熒光陶瓷、制備方法及發光器件

在審

• 申請號: 202111257287.2
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113979739A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 李江;劉欣;田豐;謝騰飛;吳樂翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/10;C04B35/443;C04B35/195;C04B35/622;C09K11/80;H01L33/50
• 代理公司: 上海隆天律師事務所 31282
• 代理人: 夏彬

本發明提供了一種復合熒光陶瓷、制備方法及發光器件，所述復合熒光陶瓷包括多組在平面上排列的熒光陶瓷，每組所述熒光陶瓷包括至少一種帶狀的熒光陶瓷片，各種所述熒光陶瓷片在平面上交替排列。將本發明的復合熒光陶瓷設置于垂直于發光芯片的激發面獲得發光器件，復合熒光陶瓷中經由同一種發光芯片激發后可得到不同顏色的光，不同顏色的光組合后成均勻的白光，復合熒光陶瓷具有透明度高、結構設計靈活、光譜調節可控、顯色性好、發光效率高和導熱性能好等優點，有效解決現應用于高功率白光LED/LD的熒光陶瓷顯色性差和發光效率低等缺點。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料與制備領域，具體地說，涉及一種可用于高顯色白光LED/LD的帶狀復合熒光陶瓷、制備方法及發光器件。

背景技術

固態照明光源具有環保、潛在光效高、壽命長、體積小等優點，是最具發展潛力的綠色光源，大力發展固態照明產業已成為世界各國的共識。目前應用于照明領域的固態光源主要是白光發光二極管(light-emitting-diode，LED)，其中采用藍光芯片加黃色的熒光體來實現白光輸出的方式是目前LED照明的主流方案。但這種LED存在著與散熱無關的“效率驟降”現象，即隨著驅動功率密度的增加，發光效率會快速衰減。與LED誕生在同一時代的激光二極管(Laser Diode，LD)不僅具有很多LED的優點，如響應速度快、耗能低、壽命長、環保等，更為突出的是在照明需求范圍內無“效率驟降”現象，在高電流密度下工作仍有高的轉換效率，這就保證了照明光源的高效性及光色的穩定性，并且在大電流下更具應用潛力，在車燈和顯示技術領域具有很大的應用前景，是比較具有可塑性的新一代照明光源，同時也對熒光材料的熱性能提出了更高的要求。

在固態照明中，熒光體作為負責將藍光(或紫光)轉換為熒光來產生白光的重要部分，其選取合適與否直接影響白光的光色品質性能。目前使用的大部分是將一種或幾種熒光粉均勻地分布在環氧樹脂、硅膠等有機材料中，然后與藍光(或紫光)芯片相結合來產生白光。但這種獲得白光的方式存在幾個問題：熒光粉顆粒在有機材料中的均勻分散性差和表面的光散射會降低白光器件的發光均勻性和發光效率；樹脂/硅膠這些有機物容易老化、發黃，導致其與熒光粉的折射率失配，發光器件的發光強度下降及色坐標漂移，降低發光器件的使用壽命；有機樹脂的熱導率低(0.1-0.4Wm-1K-1)、散熱性能差，使用過程中會產生熱積累進而產生熱猝滅，使其難以應用于高功率、高亮度固態照明。

熒光復合熒光陶瓷具有透明性好、硬度高、耐腐蝕、耐高溫、制作工藝簡單、生產成本低、可以大批量生產且摻雜離子濃度易于控制等優點。熒光陶瓷與熒光粉體相比還具有以下優點：熒光轉換器有更小的光譜位移和高的色彩穩定性；在高通量激光輻射下和熱沖擊下具有更好的穩定性；可以通過結構設計制備不同種類的復相/復合結構，滿足特定應用場景的需求。

在不斷的報道與實踐中發現，單純地用一種復合熒光陶瓷(如YAG:Ce復合熒光陶瓷)來封裝白光LED/LD器件時，由于光譜中缺乏某些顏色成分，混色所得到的白光質量不高。要解決這一問題主要有兩種方式：一是可以嘗試將不同的發光離子摻雜同一種陶瓷基質中，但是由于不同離子之間存在的能量傳遞會顯著降低其發光效率；二是制備多層復合熒光陶瓷，將不同發光顏色的熒光陶瓷以一定的方式進行復合，其中按照垂直于藍光(或紫光)LED激發面進行疊層復合的熒光陶瓷仍然會存在不同發光陶瓷層之間的重吸收，導致發光器件的發光效率較低。因此，設計和制備同時滿足高顯色指數和高發光效率的復合熒光陶瓷對高功率白光LED/LD的發展具有重要的意義。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種復合熒光陶瓷、制備方法及發光器件，本發明的復合熒光陶瓷具有透明度高、結構設計靈活、光譜調節可控、顯色性好、發光效率高和導熱性能好等優點，有效解決現應用于高功率白光LED/LD的熒光陶瓷顯色性差和發光效率低等缺點。