[发明专利]一种黄色荧光玻璃陶瓷的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种黄色荧光玻璃陶瓷的制备方法和应用。将单体、交联剂和填充溶剂混合均匀，加入气相二氧化硅并搅拌均匀，再加入紫外光引发剂和紫外线吸收剂充分搅拌；加入黄色荧光粉(Y,Gd)AG:Ce并充分搅拌和除泡；将浆料导入模具紫外照射固化成型，或者3D打印，获得坯体；将坯体放入高温炉加热，获得包覆荧光粉的多孔二氧化硅玻璃，再放入高温真空炉致密化烧结，从而得到致密化的荧光玻璃陶瓷；最后切割和表面抛光处理。本发明方法工艺简单，可结合3D打印技术快速制备出形状复杂、物理化学性能稳定的荧光玻璃陶瓷，可利用黄色荧光玻璃陶瓷与高功率LED或者LD封装出高亮度白光器件。

技术领域

本发明属于发光材料和3D打印等技术领域，具体涉及一种黄色荧光玻璃陶瓷的制备方法和应用。

背景技术

白光LED由于具有能耗低、寿命长、体积小等诸多优点，而被公认为第四代照明光源。目前商用化的白光LED一般采用InGaN蓝光LED芯片激发黄色荧光粉(Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce((Y,Gd)AG:Ce)的方案。这种荧光粉方案需要环氧树脂、有机硅树脂等高分子材料进行固化封装，而它们的热导率低且高温下易老化，因此发光过程中产生的热量无法快速扩散，导致白光LED的效率降低，存在色漂移、寿命短等问题。特别是以大功率蓝光LED芯片或者LD(激光二极管)作为激发光源时，上述问题尤为严重。因此，为了进一步提高白光LED的稳定性，并将其拓展到路灯、投影显示、汽车前大灯等高功率照明与显示领域，研发一种热导率高、物理化学稳定性优异的荧光转换材料是目前发光材料领域和固态照明产业均需亟待解决的问题。

为此，人们提出了三种替代传统荧光粉的方案：单晶(CN100389504C)，透明陶瓷(US20090105065、CN102249660B和CN102832328B)，和玻璃陶瓷(CN103496852B、CN107162427B和CN103159407B)。前两种虽然具有很高的热导率和优异的物理化学稳定性，但是其工艺复杂，成本高。荧光玻璃陶瓷由于兼具合成简单、物理化学稳定性较好等优点，是目前发光材料领域的研究重点。近年来，人们相继开发出了多种体系的荧光玻璃陶瓷，例如CN103496852B、CN107176791B和US20130334957A1。尽管这些荧光玻璃陶瓷的内量子效率高(＞70％)、烧结温度低(＜1000℃)，但是其母体玻璃中含有价格高的成分，且物理化学稳定性仍不能满足LED器件在高功率、高热、高湿等条件下的长时间运行。石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料，由于Si-O化学键能很大，结构很紧密，因此，石英玻璃具有高的紫外及可见光透过率和优异的物理化学稳定性。传统“荧光粉+玻璃微粉”混合烧结制备的以石英玻璃为母体的荧光玻璃陶瓷，由于石英玻璃在高温(＞1500℃)下对荧光粉的强腐蚀作用而导致量子效率很低。王连军等人(CN103159407B)采用放电等离子体烧结制备出了基于YAG:Ce与硅基介孔材料的高效荧光玻璃陶瓷。然而，该方法依靠强电流和高压来抑制母体玻璃对荧光粉的腐蚀，其所需设备昂贵，样品尺寸有限且形状仅限于块体，因而大大限制了其实际生产和应用。

3D打印是一种以数字模型文件为基础，采用流体状、粉末状等可固化、粘合、熔合材料，通过逐层打印来构造物体的技术。它可以实现快速个性化制造，制造出传统制造业无法完成的形状，已广泛应用于模具制造、工业设计等领域。本发明通过将3D打印技术应用于制备荧光玻璃陶瓷，从而实现快速制备尺寸大、形状复杂、量子效率高、物理化学稳定性优异的荧光玻璃陶瓷，并将其应用于高功率LED或者LD照明与显示领域。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种黄色荧光玻璃陶瓷的制备方法。该方法可以结合3D打印技术，快速制备尺寸大、形状复杂、量子效率高、物理化学稳定性优异的荧光玻璃陶瓷。

本发明所采用的技术方案如下：

(1)浆料制备：