CN111285680A - 用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷及其制备方法，包含有，发光中心圆部，其为发黄光陶瓷；以及，非发光包边环形部，其环绕于所述发光中心圆部的外围。本发明的有益效果在于：蓝光LD发出的蓝光激光进入发光中心圆部后有部分光未能与发光离子接触传至非发光包边环形部并且从非发光包边环形部出射出来蓝光，与发光中心圆部激发后产生的黄光混合，消除周边黄光圈现象。

Description

用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷及制备方法
技术领域
本发明涉及激光照明用荧光材料领域，特别地是，用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷及制备方法。
背景技术
随着蓝光LD的技术日趋成熟，激光照明的概念也随之提出，2012年OSRAM公司和BMW公司首先成功将激光照明灯具安装到宝马i8车中。大家对激光照明研究的热度也随之提高。激光照明相对于传统LED照明，其具有发光效率高，结构紧凑，照射距离远等优势。
目前激光照明主要采用反射式与透射式两种模式，由于激光功率较大且集中，照射到荧光材料后激发出黄光，激发的黄光和经过陶瓷内部反射出的蓝光复合成白光，复配出的光呈现中间白（甚至偏蓝）边上黄的现象。
发明内容
人们一直期望解决现有技术中激发的黄光和经过陶瓷内部反射出的蓝光复合成白光，复配出的光呈现中间白（甚至偏蓝）边上黄的现象，但始终未能获得成功。本发明提供一种用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷及其制备方法，能有效缓解边上蓝光缺失问题，从而复配出均匀的白光。
本发明的技术方案是这样实现的：用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，包含有，
发光中心圆部，其为发黄光陶瓷；以及，
非发光包边环形部，其环绕于所述发光中心圆部的外围。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的优选方案，所述发光中心圆部为Ce3+掺杂的YAG（Y3Al5O12）、GYGAG（(Gd，Y)3(Al，Ga)5O12）、GYAG（(Gd，Y)3Al5O12）、TYAG（(Tb，Y)3Al5O12）、GLuAG（(Gd，Lu)3Al5O12）中的或多种组合。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的优选方案，所述非发光包边环形部为镁铝尖晶石、钇铝石榴石、氧化钇、氮氧化铝、氧化铝、硫化锌、氧化锆、氧化镧钇、铪酸锶、氧化镁、氧化铍、氧化钇-二氧化锆、氟化镁、氟化钙、氧化钪、氧化镥、氧化钆中的或多种组合。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的优选方案，所述包边复合结构荧光陶瓷的整体厚度为0.1-0.5mm，总半径小于或等于5mm。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的优选方案，所述包边复合结构荧光陶瓷的发光色温在2000-8000K。
本发明还提供用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法，用以制备包边复合结构荧光陶瓷，包含有以下步骤，
步骤S1，制备陶瓷素坯：步骤S11，制备发光中心圆部；步骤S12，制备非发光包边环形部；步骤S13，组合发光中心圆部与非发光包边环形部；
步骤S2，烧结陶瓷素坯：以及，
步骤S3，加工后处理陶瓷。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法的优选方案，步骤S11中，包含有，
步骤S111，配出混合粉体，发光离子铈离子的掺杂浓度在0.05%到5%；
步骤S112，球磨：球磨5-20小时，球磨转速150-350r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为1-5mm，无水乙醇作为溶剂；
步骤S113，烘干浆料，过筛；以及，
步骤S114，煅烧：烧结温度为500-1000℃，保温1-24小时。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法的优选方案，步骤S2中，包含有，
步骤S21，素烧，去除有机物：烧结温度为600-1000℃，保温1-24小时；
步骤S22，真空烧结；烧结温度为1600-1850℃，保温时间5-24小时；以及，
步骤S23，退火：退火温度为1400-1550℃，保温时间10-30小时。
作为用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法的优选方案，步骤S3中，包含有，
步骤S31，样品双面抛光，样品厚度为0.1-0.5mm；以及，
步骤S32，样品下表面镀全反膜，样品上表面镀增透膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：蓝光LD发出的蓝光激光进入发光中心圆部后有部分光未能与发光离子接触传至非发光包边环形部并且从非发光包边环形部出射出来蓝光，与发光中心圆部激发后产生的黄光混合，消除周边黄光圈现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。图中序号：1.发光中心圆部，2.非发光包边环形部。
图2为本发明的原理图。图中序号：1.发光中心圆部，2.非发光包边环形部，3.蓝光激光，4.黄光，5.蓝光。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参见图1和2，图中示出的是用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，包含有，发光中心圆部1，其为发黄光陶瓷；以及，非发光包边环形部2，其环绕于所述发光中心圆部1的外围。蓝光LD发出的蓝光激光3进入发光中心圆部1后有部分光未能与发光离子接触传至非发光包边环形部2并且从非发光包边环形部出射出来蓝光5，与发光中心圆部1激发后产生的黄光4混合，消除周边黄光圈现象。
实施例1：
本实施例中，中心圆材料基底选用YAG发光离子的掺杂浓度为0.5%，包边材料基底选用YAG，按照规定的配比进行精确计算配料，将配好的粉体至于球磨罐中球磨12小时，球磨转速250r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为2mm，无水乙醇作为溶剂。球磨后将球磨好的浆料烘干，然后过100目筛，得到混合物粉体，然后置于高纯氧化铝坩埚中放入高温马弗炉进行煅烧，烧结温度为800℃，保温6小时。然后称取一定量Ce:YAG粉体置于特制的模具中成型对模具双向加压，压力2MPa，成型后内圆半径1mm。再压制周边YAG圆弧，圆弧宽0.5mm，压力2MPa，使其与中间Ce:YAG素坯压成一体然后通过真空塑封机，将素坯真空包装好。将封好的素坯放入冷等静压机中进行冷等静压，其中压强为200MPa，保压时间为5分钟。制备出素坯。将冷等好的素坯放入低温马弗炉内进行素烧，去除样品内的有机物，烧结温度为800℃保温10小时，然后将素烧后的样品进行真空烧结，烧结温度为1750℃，保温时间5小时。最后对样品进行退火，退火温度为1400℃，保温时间20小时。对样品进行表面处理，样品双面抛光，样品厚度为0.3mm。对样品底面镀全反膜，对样品上表面镀增透膜，最终制备出所需样品。将制备好的样品，通过蓝光LD激发，测试发现其色温为5000K，出光均匀，且无周边黄光现象。
实施例2：
本实施例中，中心圆材料基底选用GYAG发光离子的掺杂浓度为0.3%，包边材料基底选用镁铝尖晶石，按照规定的配比进行精确计算配料，将配好的粉体至于球磨罐中球磨8小时，球磨转速300r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为2mm，无水乙醇作为溶剂。球磨后将球磨好的浆料烘干，然后过100目筛，得到混合物粉体，然后置于高纯氧化铝坩埚中放入高温马弗炉进行煅烧，烧结温度为800℃，保温6小时。然后称取一定量Ce:GYAG粉体置于特制的模具中成型对模具双向加压，压力2MPa，成型后内圆半径0.8mm。再压制包边镁铝尖晶石圆弧，圆弧宽0.7mm，压力2MPa，使其与中间Ce:GYAG素坯压成一体然后通过真空塑封机，将素坯真空包装好。将封好的素坯放入冷等静压机中进行冷等静压，其中压强为200MPa，保压时间为5分钟。制备出素坯。将冷等好的素坯放入低温马弗炉内进行素烧，去除样品内的有机物，烧结温度为800℃保温10小时，然后将素烧后的样品进行真空烧结，烧结温度为1730℃，保温时间10小时。最后对样品进行退火，退火温度为1450℃，保温时间20小时。对样品进行表面处理，样品双面抛光，样品厚度为0.25mm。对样品底面镀全反膜，对样品上表面镀增透膜，最终制备出所需样品。将制备好的样品，通过蓝光LD激发，测试发现其色温为4000K，出光均匀，且无周边黄光现象。
实施例3：
本实施例中，中心圆材料基底选用GYGAG发光离子的掺杂浓度为0.8%，包边材料基底选用氧化铝，按照规定的配比进行精确计算配料，将配好的粉体至于球磨罐中球磨15小时，球磨转速250r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为2mm，无水乙醇作为溶剂。球磨后将球磨好的浆料烘干，然后过100目筛，得到混合物粉体，然后置于高纯氧化铝坩埚中放入高温马弗炉进行煅烧，烧结温度为800℃，保温6小时。然后称取一定量Ce:GYGAG粉体置于特制的模具中成型对模具双向加压，压力2MPa，成型后内圆半径1.2mm。再压制包边镁铝尖晶石圆弧，圆弧宽0.4mm，压力2MPa，使其与中间Ce:GYGAG素坯压成一体然后通过真空塑封机，将素坯真空包装好。将封好的素坯放入冷等静压机中进行冷等静压，其中压强为200MPa，保压时间为5分钟。制备出素坯。将冷等好的素坯放入低温马弗炉内进行素烧，去除样品内的有机物，烧结温度为800℃保温10小时，然后将素烧后的样品进行真空烧结，烧结温度为1650℃，保温时间10小时。最后对样品进行退火，退火温度为1350℃，保温时间20小时。对样品进行表面处理，样品双面抛光，样品厚度为0.2mm。对样品底面镀全反膜，对样品上表面镀增透膜，最终制备出所需样品。将制备好的样品，通过蓝光LD激发，测试发现其色温为4300K，出光均匀，且无周边黄光现象。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，其特征在于，包含有，
发光中心圆部，其为发黄光陶瓷；以及，
非发光包边环形部，其环绕于所述发光中心圆部的外围。
2.根据权利要求1所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，其特征在于，所述发光中心圆部为Ce3+掺杂的YAG（Y3Al5O12）、GYGAG（(Gd，Y)3(Al，Ga)5O12）、GYAG（(Gd，Y)3Al5O12）、TYAG（(Tb，Y)3Al5O12）、GLuAG（(Gd，Lu)3Al5O12）中的或多种组合。
3.根据权利要求1或2所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，其特征在于，所述非发光包边环形部为镁铝尖晶石、钇铝石榴石、氧化钇、氮氧化铝、氧化铝、硫化锌、氧化锆、氧化镧钇、铪酸锶、氧化镁、氧化铍、氧化钇-二氧化锆、氟化镁、氟化钙、氧化钪、氧化镥、氧化钆中的或多种组合。
4.根据权利要求1所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，其特征在于，所述包边复合结构荧光陶瓷的整体厚度为0.1-0.5mm，总半径小于或等于5mm。
5.根据权利要求1所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷，其特征在于，所述包边复合结构荧光陶瓷的发光色温在2000-8000K。
6.用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法，用以制备权利要求1至5中任意一项所述的包边复合结构荧光陶瓷，其特征在于，包含有以下步骤，
步骤S1，制备陶瓷素坯：步骤S11，制备发光中心圆部；步骤S12，制备非发光包边环形部；步骤S13，组合发光中心圆部与非发光包边环形部；
步骤S2，烧结陶瓷素坯：以及，
步骤S3，加工后处理陶瓷。
7.根据权利要求6所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S11中，包含有，
步骤S111，配出混合粉体，发光离子铈离子的掺杂浓度在0.05%到5%；
步骤S112，球磨：球磨5-20小时，球磨转速150-350r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为1-5mm，无水乙醇作为溶剂；
步骤S113，烘干浆料，过筛；以及，
步骤S114，煅烧：烧结温度为500-1000℃，保温1-24小时。
8.根据权利要求6所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S2中，包含有，
步骤S21，素烧，去除有机物：烧结温度为600-1000℃，保温1-24小时；
步骤S22，真空烧结；烧结温度为1600-1850℃，保温时间5-24小时；以及，
步骤S23，退火：退火温度为1400-1550℃，保温时间10-30小时。
9.根据权利要求6所述的用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S3中，包含有，
步骤S31，样品双面抛光，样品厚度为0.1-0.5mm；以及，
步骤S32，样品下表面镀全反膜，样品上表面镀增透膜。
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