[发明专利]其中扩散有稀土元素的氧化物陶瓷荧光材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用蓝光LED形式光源的用途的氧化物陶瓷荧光材料，用于将来自所述光源的部分光进行波长转换以产生所需色调的光，该所需色调的光适用于包括一般照明装置、背光装置与头灯装置的照明装置。

背景技术

发光二极管(LEDs)是目前可用的最有效率的光源之一。最近，人们正致力于通过将蓝光LED与荧光体或荧光材料组合以开发白光发光二极管。主流是伪白光LED装置，其基于与发射黄光的荧光体结合的蓝光LED。发射黄光的荧光体的例子包括Y₃Al₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃Al₅O₁₂:Ce、Tb₃Al₅O₁₂:Ce、CaGa₂S₄:Eu、(Sr，Ca，Ba)₂SiO₄: Eu和Ca-α-SiAlON:Eu。

伪白光LED照明装置的构成一般是：将发射黄光的荧光体颗粒分散在透明树脂中以形成树脂结合的荧光材料，并将该荧光材料置于蓝光LED之前。伪白光是通过对由蓝光LED发射的部分光进行波长转换，并将输出的光与其余的光组合而产生的。

与此相关，JP-A2007-150331公开了一种包含石榴石或类似物的荧光材料，具体为透光的、均匀的荧光材料，其能够在通过由发光元件发射的光激发时发出荧光，且发光装置包含所述荧光材料。相比于现有技术的包含粉末状荧光体和其中分散有该荧光体的树脂的树脂结合荧光材料，该荧光材料预期具有更高的耐热性和更高的机械强度，而且还预期对伴随将来发光元件的输出功率增加时所增加的热量具有高耐久性。

这种烧结荧光材料通过配制与最终荧光材料具有相同构成元素的组成的粉未原料、成型、加工并烧结来制备。

引用文件列表

专利文件1：JP-A2007-150331(US7514721，EP1958269)

发明内容

认为从透光性方面考虑，优选烧结荧光材料具有80微米左右的厚度，该烧结荧光材料是作为荧光中心的晶体的高密度聚集体。然而，这么薄的烧结氧化物部件的产出率低，部分是由于其在烧结后的尺寸测量和精加工过程中易于破损，以及部分是由于它们的发射性能取决于其尺寸。另外，在每次应用中，烧结前荧光体原料中活化剂的类型和浓度必须根据该应用中所需要的荧光材料的特性和厚度进行调整。

本发明的目的是提供一种薄壁、均匀、具有所需特性的掺杂稀土元素的氧化物陶瓷荧光材料，其通过将作为活化剂的稀土元素从透明陶瓷烧结体的表面扩散到该透明陶瓷烧结体中而制得。

以可用蓝光激发的且适用于白色照明应用的均匀、耐热的荧光材料为目标，本发明人通过使用Y₃Al₅O₁₂:Ce2％作为荧光体原料粉末并在1800℃的温度下对其烧结，尝试制备具有改善的耐热性的烧结荧光材料。当用蓝光LED光辐照时，得到的荧光材料呈现黄色荧光。但是，如果尝试将能够发出白光的烧结体的厚度减小至0.1mm或更小的尺寸，则会出现由于烧结体的厚度以及Ce从中挥发而导致的材料强度损失的问题。

另一方面，如果通过形成大厚度烧结体并降低Ce含量来调节荧光特性，会在材料中产生Ce的不均匀分布，从而导致荧光特性的差异。

基于以上发现，本发明尝试通过如下方法形成在表面上具有荧光体层的氧化物陶瓷荧光材料：制备各种透明氧化物陶瓷烧结材料，通过溅射或类似的方式将作为荧光活化剂的稀土氧化物施加于氧化物陶瓷烧结材料的表面，并退火使元素扩散到材料的内部。本发明对于陶瓷材料、活化剂和活化剂扩散层的厚度做了进一步的研究，完成了具有改善的发射特性的氧化物陶瓷荧光材料。