[发明专利]用于蓝光激发的白光照明的复相荧光陶瓷、制备方法及光源装置

说明书

本发明公开用于蓝光激发的白光照明的复相荧光陶瓷、制备方法及光源装置。所述复相荧光陶瓷具有镥铝石榴石结构的荧光相和Al₂O₃高热导相，所述Al₂O₃高热导相中微晶分布均匀且环绕在所述镥铝石榴石荧光相的周围，并形成三维网络通道直达所述复相荧光陶瓷的表面。本发明的有益效果在于：有效解决当前白光激光照明中荧光材料的抗热冲击性能弱，荧光材料的发光效率随着温度的升高而下降等高温荧光特性差问题。

技术领域

本发明涉及激光照明领域，特别地是，用于蓝光激发的白光照明的复相荧光陶瓷、制备方法及光源装置。

背景技术

激光二极管具有光电效率高、亮度高、准直性高、照射距离远、尺寸小等特点。相对于LED光源产品只适用于中低亮度领域，激光光源则可以适用于所有亮度的需求，尤其在高亮、高光效、方向性强等领域具有无可比拟的优势。

相对于白光LED光源的荧光材料工作时经受的蓝光光功率密度大部分在1W/mm²以下，最大不超过5W/mm²，而单颗激光二极管(如Nichia-4.5W裸露光斑尺寸约为1.5mm*0.5mm)的光功率密度约为1.5W/mm²，在实际应用中激光照明光源通常会采用多颗激光器共同汇聚到荧光材料表面，即激光照明用荧光材料所需要承受的蓝光辐照功率密度是白光LED照明的十倍甚至百倍以上。多束激光同时汇聚在荧光材料表面，会导致激光辐照处的材料表面急剧升温至200℃甚至500℃以上，从而引起急剧的热胀冷缩容易使荧光材料崩裂。这就使得激光照明用荧光材料需要具备超强的耐蓝光辐照能力，优异的温度淬灭特性和优良抗热冲击性。

为了适应白光激光照明对荧光材料的温度荧光特性和抗热冲击性能要求，一方面可以提升荧光相的热导率，另一方面可以在荧光相中引入高热导率物相形成复相陶瓷成为研究热点。有代表性的研究成果为公开号为CN 101080823A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YAG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。

发明内容

本发明的第一目的在于，提供具有优异热导率的陶瓷基体镥铝石榴石相(LuAG)，同时引入高热导物相Al₂O₃，该复合相三维相互包围均匀分布，使得该陶瓷复合体荧光均匀、耐热性、耐久性优良、适宜与蓝色发光元件组合构成高效率的白色发光装置的光转换用构件。

本发明的第二目的在于，在发光基质LuAG中引入稀土掺杂离子Ce、Mn、Tb、Gd使荧光峰值波长调整到530～560nm，使得含该陶瓷复合体的发光装置实现白光输出，即确保陶瓷受蓝光激发所发黄光能直接与激光器剩余蓝光复合成白光。该发光元件组合适宜于构成高效率的白色发光装置的光转换用构件。

为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：具有石榴石结构的荧光相陶瓷(Lu_1-x-yRE_yCe_x)₃(Al_1-zMn_z)₅O₁₂，并引入高热导相Al₂O₃形成陶瓷复合体及其制备方法。以该种陶瓷复合体作为光转换构件使用时，陶瓷复合体受蓝光激发发射的黄光可以与激光器蓝光复合出射白光，而且可以明显改善抗热冲击性能和提高高温荧光强度，从而完成本发明。

用于蓝光激发的白光照明的复相荧光陶瓷，所述复相荧光陶瓷具有镥铝石榴石荧光相和Al₂O₃高热导相，所述Al₂O₃高热导相中微晶分布均匀且环绕在所述镥铝石榴石荧光相的周围，并形成三维网络通道直达所述复相荧光陶瓷的表面。