[发明专利]一种高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷及其制备方法

说明书

一种高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷及其制备方法，其化学式为(Lu_0.8‑x‑yLi_xCe_yGd_0.2)₃Al₅O₁₂，其中x、y分别为Li⁺和Ce³⁺掺杂Lu³⁺位的摩尔比，0.001≤x≤0.008，0.005≤y≤0.015。制备方法：称取Lu₂O₃、Gd₂O₃、Al₂O₃、CeO₂和Li₂O作为原料粉体，将原料粉体、MgO和无水乙醇混合球磨干燥后过筛得到混合粉体，再经过第一次煅烧后放入模具中经干压成型得到素坯；将素坯置于真空炉中烧结后并在空气中退火、双面抛光后得到荧光陶瓷。本发明制备得到的陶瓷热稳定性高、热导率高，该方法使用原料种类少，烧结温度低，能有效实现陶瓷发光亮度的提升。

技术领域

本发明涉及荧光陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷及其制备方法。

背景技术

目前，白光LED的主流封装方式需将荧光粉分散在有机树脂、硅胶等封装材料中。随着人们对照明需求的不断增加，激发源的能流密度以及产生的热量不断提高，再结合荧光粉自身转换过程产生的热能，造成封装材料在长时间工作条件下的老化，最终导致白光LED器件的效率降低、光品质下降、使用寿命缩短。在激光照明与显示领域，荧光陶瓷因其优异的物化性能、良好的光学性能以及杰出的热稳定性在众多无机荧光转换材料中脱颖而出。其中，石榴石基荧光陶瓷能够克服传统封装方案的寿命较短、色温漂移以及明显的器件老化等问题，大大提高了照明器件的使用寿命与应用价值，使上述领域的发展迈向新的台阶。在高功率密度激光(10W/mm²)的激发下，荧光陶瓷的激光照射区会聚集大量热量，其主要来源是光转换过程的能量损失，约占总能量的40％。然而，荧光陶瓷的导热系数约为14Wm^-1K^-1，不足以迅速将热量散去，促使激光点处的陶瓷温度急剧升高，这种高能激光辐射下的高温热衰减，主要表现为量子效率下降带来的发光强度降低、发光饱和等，严重影响荧光陶瓷的品质，甚至产生荧光猝灭，大大降低了荧光陶瓷的热稳定性，这成为影响荧光陶瓷走向广泛应用的关键技术瓶颈。镥铝石榴石(LuAG)荧光陶瓷具有优异的化学稳定性、热猝灭及导热性能，即使与被广泛使用的钇铝石榴石(YAG)陶瓷相比也展现了多方面的优势。而Gd与Lu的半径相差较小，易进入晶格中取代Lu³⁺，这使得(Lu,Gd)AG十分适合作为基质发光材料。然而，Gd³⁺的引入不可避免地会带来基质发光热稳定性的下降。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷，该陶瓷作为发光材料可具有热稳定性高、热导率高的优点。

本发明的目的之二是提供上述高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷的制备方法，该方法使用原料种类少，烧结温度低，能够有效实现陶瓷发光亮度的提升，易于实现工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷，其化学式为(Lu_0.8-x-yLi_xCe_yGd_0.2)₃Al₅O₁₂，其中x、y分别为Li⁺和Ce³⁺掺杂Lu³⁺位的摩尔比，0.001≤x≤0.008，0.005≤y≤0.015。

上述高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷的制备方法，包括以下步骤：