[发明专利]具有较低膨胀系数的陶瓷复合体、制备方法及光源装置

说明书

本发明公开具有较低膨胀系数的陶瓷复合体、制备方法及光源装置。所述陶瓷复合体由石榴石结构荧光相及负膨胀系数荧光相组成，藉此，所述陶瓷复合体的热膨胀系数为‑3～3×10^‑6K^‑1；进一步地，所述陶瓷复合体的热膨胀系数为0～2×10^‑6K^‑1。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，荧光材料的出白光显色指数偏低的问题。

技术领域

本发明涉及激光照明领域，特别地是，具有较低膨胀系数的陶瓷复合体、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，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，优异的高温荧光特性和优良抗热冲击性能。

为了适应白光激光照明对荧光材料的抗热冲击性能要求，一方面可以从基质材料选择包括引入第二相的角度来提升荧光相的综合导热系数，一方面可以从降低热膨胀系数的角度来提升抗热冲击性能，还可以从荧光相的制备工艺上来设计利于提升抗热冲击的微观结构，如晶粒尺寸、气孔率及气孔尺寸、结构缺陷等。

发明内容

本发明的第一目的在于，提供具有较高热导率的石榴石结构陶石榴石荧光相，同时引入具有负膨胀系数的钨酸盐、钼酸盐和钨钼酸盐，以实现降低该陶瓷复合体的综合热膨胀系数从而提高抗热冲击性能。该复合相三维相互包围均匀分布，使得该陶瓷复合体耐热性优良、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，在发光基质石榴石结构中引入Ce、Mn、Tb等稀土掺杂离子使石榴石荧光相的峰值波长调整到530～580nm，同时在具有负膨胀系数的钨酸盐、钼酸盐、钨钼酸盐中掺入Eu从而增加红光发射峰，使得含该陶瓷复合体的发光装置实现白光输出时获得更高的显色指数。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：具有较低膨胀系数的陶瓷复合体，其特征在于，所述陶瓷复合体由石榴石结构荧光相及负膨胀系数荧光相组成，藉此，所述陶瓷复合体的热膨胀系数为3～3×10^-6K^-1(@20～200℃)；进一步地，所述陶瓷复合体的热膨胀系数为0～2×10^-6K^-1(@20～200℃)。

作为具有较低膨胀系数的陶瓷复合体的优选方案，所述石榴石结构荧光相的热膨胀系数为7.8～8.2×10^-6K^-1(@20～200℃)，所述负膨胀系数荧光相的热膨胀系数为-1～-12×10^-6K^-1(@20～200℃)，其中，所述石榴石结构荧光相和所述负膨胀系数荧光相的相对体积含量比为1.0:(1.0±0.3)；进一步地，所述石榴石结构荧光相和所述负膨胀系数荧光相的相对体积含量比为1.0:(0.8～1.0)。