[发明专利]一种暖白光照明用高显指透明陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种暖白光照明用高显指透明陶瓷及其制备方法，采用共沉淀法制备了具有强结构刚性的透明陶瓷，掺杂Ce³⁺取代Sr²⁺和Lu³⁺时，在410 nm的激发下显示出较低的色温，实现了光谱展宽，提高了显指，非常适合用于适用于室内暖白光照明。

技术领域

本发明属于透明陶瓷应用技术领域，本发明提供一种暖白光照明用高显指透明陶瓷及其制备方法。

背景技术

近年来，随着发光材料及其制备技术的发展，以半导体发光二极管为基础的白光LED照明受到人们的广泛关注。实现白光LED照明的方式有多种，其中，“蓝色LED芯片＋黄色荧光粉”的组合方式是目前实现白光LED照明的重要方式之一。然而，高分子材料容易老化，且耐高温性差，从而会对白光LED的颜色品质和流明效率产生影响。

而且，由于缺少红色成分，导致色温(CCT)高，显色指数(CRI)低，在室内照明时不能给人带来温暖和舒适。此外，460 nm左右的强蓝色发射带太窄，导致出现富蓝色。为了获得热白光LED，近紫外LED芯片复合三色(红、绿、蓝)荧光粉成为人们研究的热点。这种方法可以有效地提高显色指数，调节色温，但不同荧光粉的制作复杂度和重吸收应是明显的，尤其是红色荧光粉对蓝光的吸收，这会降低荧光粉的发光效率。为了解决这一问题，人们采用掺Ce³⁺的YAG荧光陶瓷代替传统的荧光粉来封装白光LED。荧光陶瓷较传统的荧光粉具有较高的吸收系数和折射率，且其透明性好、硬度高、耐腐蚀、耐高温、制作工艺简单、生产成本低，可以大批量生产，且掺杂浓度易于控制,Ce³⁺掺杂在陶瓷中的分布也比较均匀。而采用蓝色InGaN芯片配以绿色和红色荧光粉来解决这一缺陷，虽然可以满足高CRI和低CCT的要求，但是绿色的缺失使其并不不适用于高质量的暖白光LED照明。因此，探索获得高CRI、低CCT的高效暖白光的新途径是一项迫切的工作。

近年来人们在荧光陶瓷的研究上花费了大量的精力和时间，合成了多种不同颜色的稀土和过渡元素掺杂的荧光陶瓷。但是Ce³⁺掺杂的石榴石结构的透明陶瓷很少能发出有效的青绿色光。虽然有些绿色发光的荧光粉如BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺，(Lu₂M) (Al₄Si) O₁₂:Ce³⁺ (M=Mg、Ca、Sr和Ba), Ca₂LuHf₂ (AlO₄)₃:Ce³⁺等等，他们的缺点也是不可忽视的,如发射光谱较窄，热稳定性差，限制了其应用于高质量的暖白光LED。因此，探索在具有宽光谱发射的高效绿色荧光透明陶瓷对高质量的暖白光LED具有重要意义。

发明内容

1.为了解决上述问题，本发明提供了一种暖白光照明用高显指透明陶瓷及其制备方法，采用共沉淀法制备了具有强结构刚性的透明陶瓷，掺杂Ce³⁺取代Sr²⁺和Lu³⁺时，在410nm的激发下显示出较低的色温，实现了光谱展宽，提高了显指，非常适合用于适用于室内暖白光照明。

2.本发明的技术方案如下：

首先，按照化学计量比配置包括Ce³⁺、Lu³⁺、Sr²⁺、Hf⁴⁺和Al³⁺的硝酸盐溶液及氨水和碳酸氢铵的复合沉淀剂溶液；然后，共沉淀过程，将复合沉淀剂溶液滴入至金属离子的硝酸盐溶液中并搅拌，并调整pH至8~10，然后常温下静置陈化，陈化后再依次加入去离子和无水乙醇抽滤、烘干、煅烧、过筛，得到前驱体粉体；最后，将得到的前驱体粉体进行冷等静压成型，得到素坯；将素坯置于真空烧结炉中烧结，然后置于管式炉中在氮中氢气氛下进行退火，抛光后得到所述透明陶瓷。