[发明专利]一种发光陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

一种发光陶瓷材料及其制备方法和应用，涉及发光陶瓷材料。红色荧光陶瓷为在具有与CaAlSiN₃结晶相相同的晶体结构中固溶有活化剂Eu而形成，其化学式为Ca_{1‑x‑y‑z}M_yEu_xAl_1‑zSi_1+zN_3‑zO_z的荧光粉为原料，加压烧结或者常压烧结制得致密的发光陶瓷；或所述红色荧光陶瓷为与CaAlSiN₃结晶相具有相同晶体结构的红色荧光粉体为原料，通过添加Si₃N₄、SiO₂、Al₂O₃、MgO、Y₂O₃、Li₂CO₃、LiSi₂N₃、CaF₂、SrF₂、MgF₂、AlF₃、LiF等的氧化物、氟化物或氯化物助熔剂中的至少一种，加压烧结或常压烧结制得致密的发光陶瓷。可在制备照明或显示器具中应用。

技术领域

本发明涉及发光陶瓷材料，尤其是涉及具有与CaAlSiN₃结晶相相同晶体结构的透明和(或)半透明的一种发光陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

与传统光源相比，LED(发光二极管，是Light Emitting Diode的缩写)具有高发光效率、节能、环保、寿命长、体积小、响应快、可靠性高、无辐射等优点，而受到广泛重视。LED技术虽然不断进步，但散热问题仍然是大功率白光LED面临的严峻考验。此外，LED虽然能提供较大的光通量，但受限于较大的光学扩展量，其亮度不能满足高亮度显示的要求。相比之下，激光具有很好的方向性，激光光斑可聚焦成一个微小(最低可到几个微米直径)的光斑，它的亮度比LED有100～1000倍的提升。目前兴起的APLD(先进的激光荧光显示技术，是Advanced Laser Phosphor Display的缩写)利用GaN蓝光激光激发荧光材料来产生一种或多种基色用于图像显示，它既延续了LED的高可靠性和长寿命的优点，又保留了激光的固有高亮度，是高亮度图像显示的最核心技术。虽然该技术创新性地发明了远程旋转荧光器件，但是在高密度激光的照射下，荧光材料表面仍会有大量热量产生，为了避免热淬灭的发生，对该荧光材料的热稳定性提出了较高的要求。因此，无论对于大功率白光LED，还是新兴起的APLD，开发出热稳定性好的荧光材料都是亟待解决的问题。

为了解决现行的封装材料硅胶在高温环境下工作能力差的问题，荧光玻璃和荧光陶瓷应运而生，它们既是封装材料，又是发光材料，同时玻璃和陶瓷的热导率远远大于有机物硅胶。荧光玻璃一般是将荧光粉体与高折射率的透明玻璃粉体混合均匀然后共烧形成。此工艺对基质玻璃的要求较高，同时要避免荧光粉体与基质玻璃在烧结过程中的界面反应，以及基质玻璃中的有害元素进入荧光粉晶格中导致发光淬灭，而且荧光粉体在基质玻璃的均匀分布也是需要解决的问题。因此，荧光玻璃的制备并不适合所有的荧光粉体。与荧光玻璃相比，将荧光粉体直接烧结成均匀致密的荧光陶瓷，不仅能解决上述问题，且陶瓷的热导率与玻璃相比，也有极大的提高。

目前关于荧光陶瓷制备的文献主要集中在氧化物陶瓷方面，尤其以Ce活化的钇铝石榴石和镥铝石榴石居多，虽然将蓝光激发光源和Ce活化的钇铝石榴石黄色荧光陶瓷结合可以得到白光，但这种方式得到的白光光谱中缺少红色成分，若要得到高显色指数的白光，必须加入红色成分。