[发明专利]一种石榴石型铝酸盐荧光陶瓷的制备方法及所制成的荧光陶瓷

说明书

本发明公开了一种石榴石型铝酸盐荧光陶瓷的制备方法及所制成的荧光陶瓷。该制备方法包括石榴石型铝酸盐荧光粉采用电子束熔炼技术进行熔炼的过程，至少包括以下步骤：1)石榴石型铝酸盐荧光粉采用电子束熔炼技术熔炼；2)熔炼后样品退火处理；3)退火后的样品经后处理工艺得到荧光陶瓷。与现有陶瓷制备技术相比，本发明荧光陶瓷的制备方法简便、成本低，制备的荧光陶瓷具有高透光率以及优异光学输出性能等优点。

技术领域

本发明涉及一种石榴石型铝酸盐荧光陶瓷的制备方法及所制成的荧光陶瓷，属于半导体技术领域。

背景技术

半导体照明(1ight-emitting diode，LED)因其使用寿命长、高效节能、绿色环保等优点被誉为新一代照明光源，在照明和背光源显示领域有广泛的应用前景。然而，作为半导体照明重要实现方式的白光LED，其采用的点胶封装技术存在较多的问题：一是无法精确控制胶层涂敷厚度及形状，造成封装结构一致性及批量稳定性较差；二是荧光粉存在热猝灭现象导致封装产品的热稳定性差；三是环氧树脂或硅胶耐高温及紫外辐照能量差，降低了点胶层透明度和折射率，影响了器件的光效和光强分布，极大缩短了白光LED的寿命。近年来随着高品质绿色照明及高端显示技术的飞速发展，半导体照明逐渐朝着高能量密度激发光源、高器件输出功率及器件稳定性等方向发展。激光半导体(1aser diodes，LD)、大功率白光LED等高能量密度激发方式的应用对荧光材料耐辐照性能及结构稳定性提出了更高的要求，而现有荧光粉作为一种粉体材料无法满足。

荧光陶瓷是一种透明陶瓷材料，兼具了晶体和玻璃两者的优势，具有热导率高、耐光辐照能力强以及光学输出性能高等优点；采用荧光陶瓷的白光LED封装方式还具有简化封装工艺、降低色容差、提高封装器件稳定性等优点，可较好的满足LED的发展对荧光材料的要求。2005年，日本电气玻璃公司制备了YAG：Ce荧光陶瓷，在白光LED器件封装上尤其是大功率白光LED器件上取得了较好的效果。

具有石榴石型Y₃Al₅O₁₂：Ce³⁺铝酸盐荧光粉是最早应用于白光LED的荧光材料，是目前使用最广泛的白光LED荧光粉，也是最具应用前景的大功率白光LED用荧光陶瓷材料。目前采用共沉淀法制备的YAG：Ce荧光陶瓷封装的白光LED器件的光效可达100lm／W左右，低于传统荧光粉材料封装器件最高可达276lm／W的光效。这主要是由于固相烧结和湿法前驱体真空烧结制备的荧光陶瓷，其杂质含量高、晶界相以及空位、色心等缺陷引起的光的吸收、散射严重，导致其透光率以及荧光性能等光学输出性能无法达到最佳应用水平。同时这两种传统制备技术还面临着高烧结活性、高分散度的高纯陶瓷纳米粉体以及高温(2000℃)、高真空度(10^-4Pa)的高性能烧结设备的缺乏，大大限制荧光陶瓷的发展及应用。

因此，亟需发明一种荧光陶瓷新型制备技术，摆脱现有制备技术对高纯粉体、高性能烧结设备依赖，实现大尺寸荧光陶瓷尤其是大功率白光LED用铝酸盐荧光陶瓷的规模化制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石榴石型铝酸盐荧光陶瓷的制备方法，该方法简便、成本低，制备的荧光陶瓷具有高透光率以及优异光学输出性能等优点。

本发明的另一目的在于提供一种采用所述方法制成的荧光陶瓷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石榴石型铝酸盐荧光陶瓷的制备方法，包括石榴石型铝酸盐荧光粉采用电子束熔炼技术进行熔炼的过程。

在该方法中，电子束熔炼过程是一关键过程，电子束熔炼过程决定了荧光陶瓷的透光率及荧光性能。该熔炼技术具有高熔炼温度(2000℃)、高真空度(10^-4Pa)等单晶熔炼技术优点，还具有除气除杂效果好、杂质元素分布均匀以及荧光陶瓷尺寸可控等优点。