[发明专利]红光发射玻璃陶瓷及其制备方法与LED/LD发光装置有效

专利信息
申请号: 202011046618.3 申请日: 2020-09-29
公开(公告)号: CN112194376B 公开(公告)日: 2021-12-21
发明(设计)人: 夏志国;胡桃;张勤远 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: C03C10/08 分类号: C03C10/08;C03C4/12;F21V9/30;F21Y115/10;F21Y115/30
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 何淑珍;江裕强
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 红光 发射 玻璃 陶瓷 及其 制备 方法 led ld 发光 装置
【说明书】:

发明提出了一种红光发射玻璃陶瓷及其制备方法与LED/LD发光装置,其可实现蓝光激发的红光发射的A2Al4Si5O18:Eu2+堇青石为晶相材料,A为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn中的至少一种且至少含有Mg;特别是含化学式Mg2Al4Si5O18:Eu2+为晶相的红光发射玻璃陶瓷。本发明还提供该透明玻璃陶瓷的制备方法。本发明中的含晶相为Mg2Al4Si5O18:Eu2+的玻璃陶瓷在蓝光激发下发射红光,内/外量子效率分别高达94.5%/70.6%。将本发明中的玻璃陶瓷与蓝光激光耦合的红光器件的光通量和流明效率分别有~274lm和~54lm/W。本发明中的玻璃陶瓷可应用于转换型LED/LD发光装置。

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域,尤其是涉及红光发射玻璃陶瓷及其制备方法与LED/LD发光装置。

背景技术

荧光材料转换的白光LED具有节能,环保,使用寿命长等众多优点,被认为是第四代白光光源而应用于照明和显示领域。但随着输入电流密度的增大,LED芯片面临着与热无关的“效率骤降”问题,不利于其在高亮度、大功率白光照明和显示中的应用。

激光二极管(LD)在高电流密度的输入下,无“效率骤降”现象,它可以输出光束扩散角小的高流明密度光束,在大功率应用中更具前景,可作为实现高亮度白光优选方案。激光白光的实现方式,采用的是蓝光激光激发的荧光转换材料。传统的有机硅胶封装荧光粉的方式不适用于激光照明,这是因为硅胶的物化稳定性能差,大功率使用过程中会发生老化。正因如此,全无机荧光单晶,陶瓷,和玻璃陶瓷受到了人们的关注。然而,真正能满足应用要求的只有石榴石体系的黄绿光发射荧光玻璃陶瓷/陶瓷/单晶。

众所周知,以蓝光LED/LD耦合黄绿光发射的玻璃陶瓷/陶瓷得到的白光光源色温偏高,显色指数低,阻碍了其应用。红色发光材料是获取高色温,低显色指数暖白光不可缺少的部分。目前,市场上商品化的LED用红色发光材料为CaAlSiN3:Eu2+氮化物红色荧光粉,它的发光量子效率高,发光热稳定性能好。为了研究其是否能应用于大功率LD器件,研究者们采用的方法有(1)将CaAlSiN3:Eu2+氮化物红色荧光粉与低熔点玻璃粉混合,并在一定温度下使玻璃粉融化,制备得到CaAlSiN3:Eu2+玻璃陶瓷(文献:doi.org/10.1016/j.cej.2020.125983和doi.10.1016/j.jlumin.2020.117390);(2)对CaAlSiN3:Eu2+氮化物红色荧光粉进行SPS烧结得到陶瓷,为了使陶瓷致密化,并引入Si3N4和SiO2作为烧结助剂(文献:doi.org/10.1039/C6TC02518H)。相比于CaAlSiN3:Eu2+粉体,采用这两种制备方法制备出的CaAlSiN3:Eu2+玻璃陶瓷/陶瓷,发光性能都发生了一定程度的下降,这是因为玻璃液和烧结助剂对CaAlSiN3:Eu2+存在着侵蚀。业界认为,氮化物荧光粉不适用于玻璃陶瓷的制备。显然,发光量子效率高,发光热光热稳定性能好的全无机红光发射玻璃陶瓷的发明制备意义重大,相关研究有望推动大功率白光光源的快速发展,但可惜的是,目前尚无能满足实际应用的优质红光发射玻璃陶瓷/陶瓷。

发明内容

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