[发明专利]一种用于白光LED荧光转换的复合相透明陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光陶瓷材料，特别是一种用于白光LED荧光转换的复合相透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年，使用半导体发光的发光装置被广泛地使用，特别是高效蓝光发光二极管以及基于蓝光的半导体白光照明装置被成功开发，此发光装置较已知的冷阴极灯管、白炽灯等发光装置，具有高发光效率、体积小、低电耗、低成本等优点，因此可作为高效节能光源来使用。

现行的白光二极管发光装置，主要藉由补色原理进行开发。由半导体发光组件发出蓝光，往荧光体入射后，荧光体部分吸收蓝光并转换为黄光发出，蓝光与黄光混合同时进入人眼时，人则感受为白光。目前市售黄色荧光体多为粉状物，在其封装时需要高分子粘合剂，但是随着使用时间的增加粘合剂老化将直接影响发光效率。因此如何延长发光装置使用寿命并同时达到辉度提升，成为现行荧光体技术开发重点之一。

Ce:YAG透明荧光陶瓷具有比硅胶高得多的热导率和热稳定性，可以抗光衰，减少散射损失，而且具有较高的硬度等力学性能，延长白光LED的使用寿命，具有较高的经济效益。目前，国际上Philip Luminleds公司、Osram公司以及日本京都大学等知名机构均在从事这方面的研究。其中，Philip Luminleds已开发出使用陶瓷荧光材料的大功率LED产品—Lumiramic LUXEONa LED，其技术核心就是陶瓷荧光板(Lumiramic)结合薄膜倒装芯片(Thin Film Flip Chip，TFFC)。该技术可将白光LED的色温变化降低到原来的1/4，大大改善了各个LED间色温不均的现象，还提高了亮度和光谱的稳定性。有代表性的研究成果：1、公开号为CN101080823A的中国发明专利申请，申请人宇部兴产株式会社，该专利阐述了光转换结构体及利用了该光转换结构体的发光装置，其中所提及的光转换结构体是一种凝固体由α-Al₂O₃晶相和用铈赋活的Y₃Al₅O₁₂晶相三维地相互缠结而形成的，其制备方法需要高温熔融后单向凝固，且所得陶瓷几乎不透明。2、Lu shen，Yang Li,and Qing Huang,“Ultrafast fabrication of solid phosphor based white light emitting diodes:From powder synthesis to devices”Appl.Phys.Lett.103,2(2013)。在该文献中阐述了一种利用SPS烧结制备Ce:YAG和MgAl₂O₄复合陶瓷荧光体的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供用于白光LED荧光转换的复合相透明陶瓷及其制备方法，采用蓝光LED激发该复合相陶瓷，陶瓷产生的黄光和红光与透过的蓝光混合成白光，具有发光效率高、显色指数高、物化性能稳定、成本低等优点。

本发明提出的技术方案为：

一种用于白光LED荧光转换的复合相陶瓷，特点在于该复合相透明陶瓷由第一相(Ce_xPr_yY_1-x-y)₃(Cr_zAl_1-z)₅O₁₂晶相与第二相Al₂O₃晶相组成，其中x，y和z的取值范围分别为：0.0001≤x≤0.01，0≤y≤0.01，0≤z≤0.01且第二相的体积控制在总体积的0.1％-30％之间。这是一种能够提高荧光体发光效率和显色指数的荧光透明陶瓷。

所述的复合相透明陶瓷的制备方法，包括下列步骤：

①选定复合相透明陶瓷的参数x，y和z以及第二相占总体积百分数，采用氧化钇(Y₂O₃)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化镨(Pr₆O₁₁)、氧化铬(Cr₂O₃)为原料，选择氧化镁(MgO)、正硅酸乙酯(TEOS)和聚乙二醇(PEG)中的一种或几种作为添加剂，根据复合相透明陶瓷化学组成配置陶瓷粉体原料；

②再用湿法球磨以无水乙醇或去离子水为球磨介质制备陶瓷粉料，粉料经干燥、过筛、压片，再对其施以150MPa以上冷等静压形成陶瓷坯体；