[发明专利]一种用于暖白光照明的复合荧光陶瓷的制备方法

说明书

一种用于暖白光照明的复合荧光陶瓷的制备方法。本发明涉及一种流延成型、温等静压复合工艺以及高温真空烧结技术制备全光谱暖白光照明用复合荧光陶瓷的方法，将红光透明陶瓷作为复合陶瓷底层，在其上面依次叠有绿光陶瓷LuAG:Ce³⁺和黄光陶瓷YAG:Ce³⁺层，实现陶瓷在蓝光芯片激发下获得全光谱的暖白光照明。首先通过行星球磨工艺分别制备YAG:Ce³⁺，LuAG:Ce³⁺，LuAG:Mn⁴⁺等三种不同组分的陶瓷浆料，然后将三种浆料进行流延成型分别获得具有一定厚度和韧性的薄片坯体材料，以LuAG:Mn⁴⁺陶瓷坯体作为底层，然后按照LuAG:Ce³⁺/YAG:Ce³⁺顺序依次叠层坯体，最后经过温等静压复合成型、低温脱脂排胶以及高温真空烧结等工艺获得高质量的复合荧光陶瓷体材料。将该陶瓷材料置于蓝光芯片下激发可以获得高质量的全光谱暖白光。该方法制备简单，条件可控，易于操作推广。

技术领域

本专利采用了精密流延成型、温等静压复合成型以及真空条件下高温固相反应烧结工艺制备可用于暖白光照明的复合荧光陶瓷材料，主要面向高品质LED照明领域，属于功能材料制备范畴。

背景技术

近年来，随着世界能源危机和环境污染问题的日益加剧，可再生能源和节能减排环保材料的研究与开发已经成为当今社会发展的主题。LED半导体照明作为新一代绿色照明光源技术因其具备诸多优点而备受关注，具有非常广阔的应用前景。目前市场上的白光LED主流封装模式是在InGaN蓝光芯片涂覆YAG:Ce³⁺黄色荧光粉，芯片输出460nm左右的蓝光，部分蓝光被荧光粉吸收而激发发射出550nm左右的黄光，与剩余的蓝光通过混合作用可实现白光输出。然而由于荧光粉体材料散热性能较差，在连续长时间工作环境下存在着严重的老化问题，发光稳定性相对较低，大大限制了其在大功率LED照明领域方面的应用。鉴于此，过去几年荧光陶瓷因其具有优异的发光和导热性能而引起人们的普遍关注。目前YAG:Ce³⁺荧光陶瓷已经开始被逐步应用到大功率LED照明领域，如户外广场、码头、机场等，这显示出其具有广阔的应用前景。令人遗憾的是，由于该材料内部缺失合适的红光组分，难以实现大功率暖白光照明，这严重限制了其在室内照明方面的应用。因此，寻求和开发一种性能可靠的理想的可用于暖白光照明领域的复合荧光陶瓷材料对于LED照明技术的进一步应用具有非常重要的现实意义。

当前层状复合陶瓷材料的制备技术主要应用于低/高温共烧陶瓷(LTCC/HTCC)领域，通过采用流延成型结合多层温等静压以及固相烧结工艺进行制备，这些材料已经完全取得了商业化推广与应用。基于该种复合陶瓷材料的制备技术，我们于2012年在国内外率先报道了YAG基层状复合透明陶瓷(“J.Am.Ceram.Soc.,95,56-59”)并获得了优异的光学性能。其后我们又相继制备出了近红外(YAG:Nd³⁺,YAG:Yb³⁺),黄光(YAG：Ce³⁺)，以及绿光(LuAG:Ce³⁺)陶瓷，然而对于YAG基红光透明陶瓷的研究一直进展缓慢，目前已知的可实现红光透明陶瓷的材料主要包括YAG:Pr³⁺,YAG:Cr³⁺等，然而由于这些材料的红光发光效率较低，发光强度较弱，其很难与黄、绿光陶瓷进行复合实现在暖白光LED方面的有效突破。

为了有效地解决这一技术瓶颈，近期我们尝试着在层状复合陶瓷内部嵌入一层高温合成后的红色荧光陶瓷以期实现通过复合陶瓷在蓝光芯片激发下获得高品质的全光谱暖白光。由于这种红光陶瓷具有与YAG材料相同的晶体结构，当其与以YAG为基质材料复合形成多层荧光陶瓷时，不会因双折射现象降低材料在可见光方面的透过率，因此，通过引入适量的红光陶瓷以及进一步优化复合结构构型可以获得高质量复合荧光陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的旨在采用精密复合陶瓷的制备工艺实现红光增强型多层复合荧光陶瓷的研制，并基于蓝光芯片的有效激发实现全光谱暖白光照明。