[发明专利]一种激光照明用高导热Al2O3/YAG:Ce复相荧光陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种激光照明用高导热Al₂O₃/YAG:Ce复相荧光陶瓷及其制备方法，所述复相荧光陶瓷包括Al₂O₃陶瓷基底、和弥散分布在所述Al₂O₃陶瓷基底中的Y_2.94Al₅O₁₂:Ce_0.06荧光粉，所述荧光粉在复相荧光陶瓷中的含量为10 wt%～22 wt%。

技术领域

本发明涉及一种高导热Al₂O₃/YAG:Ce复相荧光陶瓷及其制备方法，以及它在激光照明的应用。

背景技术

激光白光照明技术作为固态照明的一种，以高亮度、照射距离远、体积小等优点被认为是新一代的照明能源，得到研究人员的极大关注。诺贝尔物理学奖获得者—中村修二教授预测未来十年激光照明将会替代LED照明。激光白光照明的实现方式主要包括两种：一、利用紫外或者蓝光激光激发荧光材料，部分激光转换为其他可见光，利用光色互补原理实现白光照明；二、利用红、黄、蓝三色激光直接复合实现白光照明。但由于方式二工艺方式复杂，体积臃肿等缺点，目前研究重点多集中在方式一，即利用蓝色激光配合黄色荧光粉(YAG:Ce)实现照明。在激光照明中，为了满足高亮度的现实要求，激光的输入能量密度很大，由此产生的热辐射问题对荧光材料和封装材料的性能影响较大。目前荧光封装材料多为有机硅脂和酚醛树脂，其热导率较低(～0.17W*m^-1*K^-1)，热稳定性较差，在长时间热辐射环境下，热量不断累加，从而使封装材料老化变黄、甚至碳化，造成流明效率下降和色度偏移，同时荧光材料在高温下发生热淬灭现象，限制亮度的进一步提高，降低器件的使用寿命。

为了解决以上问题，新型封装技术—远程封装应运而生，即半导体芯片和荧光材料保持一定距离的封装技术，同时热稳定性优异，热导率高的无机材料(玻璃、陶瓷)得到研究人员的广泛关注。目前研究人员的研究热点主要集中在荧光玻璃和荧光陶瓷。荧光玻璃是指利用玻璃充当基体材料和封装材料，荧光粉均匀分在玻璃基质材料中起到光转换作用。荧光玻璃由于具有较高的透过率，较高的热导率(1.17W*m^-1*K^-1)，较低的烧结温度(～700℃)，但由于玻璃基质与荧光颗粒的界面反应，造成发光性能的劣化。荧光陶瓷是指将荧光粉体直接烧结成陶瓷，由于荧光陶瓷具有良好的热稳定性，优异的力学性能和卓越的化学稳定性等优点，相比较于荧光玻璃，成为目前有希望应用于大功率固态照明的新型荧光材料形式之一。但由于烧结致密化的问题目前仅有石榴石系列的荧光粉能够获得陶瓷块体且荧光陶瓷的热导率仅为(10W*m^-1*K^-1)。在激光照明中，高输入功率密度带来热辐射的问题需要荧光转换器件的热导率进一步提高。复相荧光陶瓷是指将荧光粉弥散分布在高导热陶瓷基体中，综合基体的力学、光学和热学性能，再加上荧光粉的发光性能，从而获得高亮度的激光照明器件，因此陶瓷基质的选择对于获得高性能的荧光转换材料具有重要意义。