[发明专利]一种装载荧光粉的透明陶瓷材料及其制备方法与应用在审

专利信息
申请号: 202010055577.8 申请日: 2020-01-17
公开(公告)号: CN113135737A 公开(公告)日: 2021-07-20
发明(设计)人: 陈剑;郭旺;黄秋凤;刘著光;邓种华;洪茂椿 申请(专利权)人: 中国科学院福建物质结构研究所
主分类号: C04B35/04 分类号: C04B35/04;C04B35/10;C04B35/505;C04B35/622
代理公司: 北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙) 11535 代理人: 聂稻波;吕少楠
地址: 350002 *** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 一种 装载 荧光粉 透明 陶瓷材料 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

本发明公开一种装载荧光粉的透明陶瓷材料及其制备方法与应用。所述陶瓷材料中,荧光粉均匀分散且装载在陶瓷载体中,所述荧光粉在所述陶瓷载体中的质量占比为0.5‑15%;所述荧光粉为商业荧光粉中的绿粉和/或黄粉;所述陶瓷载体为透明陶瓷载体。本发明采用高温固相法制得该荧光陶瓷材料,工艺简单,周期短,效率高,性能稳定,有效提高荧光材料的热导率及发光性能,可应用于高功率密度LED光源及激光半导体照明领域。

技术领域

本发明属于材料领域,涉及一种光功能陶瓷,具体涉及一种装载荧光粉的透明陶瓷材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前,LED光源由于其高效、节能、环保以及寿命长等优点取代传统光源成为一种新型的照明光源。目前主流商用白光LED光源仍然是蓝光芯片与Ce:YAG荧光粉组合封装模式。但荧光粉与胶的混合方式存在突出的缺点:导热性能差,易出现老化、光衰和色漂移等不良现象。尤其在大功率LED光源领域,这种弊端体现的更加明显。

为解决这个问题,环氧树脂或者硅胶等传统荧光粉的载体急需被高热导率的材料替代。因此,荧光玻璃和荧光陶瓷等块体材料应运而生。荧光玻璃材料是将商用荧光粉与玻璃原料混匀烧制成微晶玻璃,可维持荧光粉的发光性能,但荧光粉在玻璃中的分布均匀度是一个仍需解决的问题,同时玻璃的热导率相对于陶瓷,其提升的程度非常有限,在应用上受到一定的限制。荧光陶瓷(以Ce:YAG透明陶瓷为主)既是封装材料又是发光材料,因具有10-14W/(m·K)高热导率、高透过率、高物理化学稳定性等优点成为一种极具前景的荧光材料。但透明陶瓷中稀土离子掺杂受浓度淬灭影响,掺杂浓度受限,且封装的白光光源色坐标偏离正白光区域,发光性能受到一定影响。同时,随着激光半导体产业的兴起,对荧光材料的热导率提出了更高的要求。

结合上述微晶玻璃与荧光陶瓷的优点,将荧光粉均匀分布在一种纯相的透明陶瓷中成为一种更有效、优化的荧光材料。然而现有技术中此类荧光材料的烧结温度较高,如专利CN106242539A与CN106145922A中将荧光发光原料和陶瓷粉体原料混合,并在1400-1800度高温下烧结,易出现各原料间的杂相、复相结晶体,导致失配、荧光失活等问题出现。

发明内容

本发明提供一种装载荧光粉的陶瓷材料,所述荧光粉均匀分散且装载在陶瓷载体中,所述荧光粉在所述陶瓷载体中的质量占比为0.5-15%,例如1-10%,又如3-8%,示例性为3%、5%、10%;

所述荧光粉为商业荧光粉中的绿粉和/或黄粉;优选地,所述荧光粉选自化学成分为Ce:Lu3Al5O12、Ce:Y3Al5O12和Ce,Ga:Y3Al5O12中的至少一种的荧光粉;示例性选自化学式为Ce:Y3Al5O12的荧光粉。

根据本发明,所述陶瓷载体为透明陶瓷载体,例如为Al2O3、Y2O3、MgO和AlN等陶瓷载体中的至少一种,示例性为MgO陶瓷载体、Al2O3陶瓷载体或Y2O3陶瓷载体。进一步地,所述陶瓷载体为纯相的陶瓷载体。

根据本发明,所述陶瓷载体的折射率与所述荧光粉的折射率相似,例如二者折射率的差值不超过0.30。进一步地,所述陶瓷载体的折射率为1.70-1.90,所述荧光粉的折射率为1.60-2.00。

根据本发明,所述陶瓷材料为多晶块状或片状材料。

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