一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷及其制备方法与流程

本发明涉及激光照明用荧光材料领域，特别地是，一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷及其制备方法。

背景技术：

通过蓝光激光(ld)激发黄色荧光体获得白光技术随着蓝光激光二极管技术的发展而受到越来越多的重视，目前对于荧光材料的关注重点主要是提高对于蓝光辐照密度的承受能力、提高荧光材料光转换效率等方面。

随着激光车灯、激光投影机、激光搜索灯等激光照明显示产品相继问世和发展，激光技术在照明显示领域得到了越来越多的应用。

荧光陶瓷和led芯片为360°发光，其发光特性近似朗伯体发光，在空间中光强分布较为均匀，在使用蓝光led作为激发光源时蓝光与荧光体发出的黄光发光角与光强分布较为一致，因此可以得到相对均匀的白光光斑。激光光源相比于led光源具有极窄的发光角，在使用蓝光激光作为激发光源时蓝光发光角和光强分布集中，荧光体发出的黄光发光角与光强分布分散。导致光斑中心区域“白”，周围区域“黄”。

技术实现要素：

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周围黄的现象，但始终未能获得成功。本发明提供一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷及其制备方法，能有效缓解周围区域偏黄的问题，从而复配出均匀的白光。

本发明的技术方案是这样实现的：一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，所述荧光陶瓷的化学组成为：(cexmyy1-x-y)3al5o12，其中，m为gd、la、pr、sm、tb、lu中的一种或多种，x的取值范围为：0.001≤x≤0.03，y的取值范围为：0≤y≤1；所述荧光陶瓷中至少有一表面上形成有人工微结构。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的优选方案，x的取值范围为：0.002≤x≤0.008，y的取值范围为：0≤y≤0.5。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的优选方案，所述人工微结构为布满于所述荧光陶瓷表面上的凸起或凹孔。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的优选方案，所述凸起或凹孔为圆柱形、半球形或圆锥形。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的优选方案，所述人工微结构的高度为10-200μm。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的优选方案，所述人工微结构的高度为50-150μm。

本发明还提供一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的制备方法，用于制备上述荧光陶瓷，包含有以下步骤，

步骤s1，按照荧光陶瓷的化学组成为：(cexmyy1-x-y)3al5o12，其中，m为gd、la、pr、sm、tb、lu中的一种或多种，x的取值范围为：0.001≤x≤0.03，y的取值范围为：0≤y≤1，称取原料粉体；

步骤s2，使用湿法球磨，以无水乙醇作为介质，使原料粉体粒径小于0.5μm，经过干燥、过筛、成型、冷等静压得到陶瓷素坯；以及，

步骤s3，将陶瓷素坯放入真空烧结炉1650-1750℃，4-20h保温后经退火得到0.2-0.5mm厚荧光陶瓷；

其中，荧光陶瓷表面上形成的人工微结构在步骤s2中使用模具模压完成，或在完成步骤s3后通过刻蚀、压印方式加工。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的制备方法的优选方案，还包含有，

步骤s4，对荧光陶瓷中无所述人工微结构的面减薄或抛光。

作为一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的制备方法的优选方案，步骤s1中，x的取值范围为：0.002≤x≤0.008，y的取值范围为：0≤y≤0.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：本发明提供的荧光陶瓷能够使用蓝光激光半导体作为激光光源获得白光。本发明提供的荧光陶瓷通过对表面微结构的设计能够解决激光照明产品中光斑中心区域“白”，周围区域“黄”的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

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。

实施例1：

本实施例中荧光陶瓷的制备方法为：

选定的荧光陶瓷化学组成为：(ce0.001y0.999)3al5o12，按照其化学计量比称取ceo2、y2o3、al2o3粉体原料，以无水乙醇作为介质，湿法球磨10h后干燥、过筛。

使用模头结构为内凹半球形模具压制粉体，压力15mpa，保压30s，再经150mpa冷等静压得到陶瓷素坯。

将陶瓷素坯放入真空烧结炉1700℃保温20h后得到厚度0.3mm荧光陶瓷，微结构尺寸为半球直径20μm。见图1。

实施例2：

本实施例荧光陶瓷的制备方法与实施例一相同，不同点在于：本实施例选定的荧光陶瓷化学组成为(ce0.001gd0.35y0.649)3al5o12，所用模具模头结构为内凹圆锥形，获得荧光陶瓷厚度为0.3mm，微结构尺寸为圆锥底面直径50μm。见图2。

实施例3：

本实施例荧光陶瓷的制备方法与实施例一相同，不同点在于：本实施例选定的荧光陶瓷化学组成为(ce0.008y0.992)3al5o12，所用模具模头结构为外凸圆柱形，获得荧光陶瓷厚度为0.5mm，微结构尺寸为圆柱直径50μm。见图3。

实施例4：

本实施例荧光陶瓷的制备方法与实施例一相同，不同点在于：本实施例选定的荧光陶瓷化学组成为(ce0.008y0.992)3al5o12，所用模具模头结构为内凹半球形，获得荧光陶瓷厚度为0.5mm，微结构尺寸为圆柱直径10mm。见图4。

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。

技术特征：

1.一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光陶瓷的化学组成为：(cexmyy1-x-y)3al5o12，其中，m为gd、la、pr、sm、tb、lu中的一种或多种，x的取值范围为：0.001≤x≤0.03，y的取值范围为：0≤y≤1；所述荧光陶瓷中至少有一表面上形成有人工微结构。

2.根据权利要求1所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，其特征在于，x的取值范围为：0.002≤x≤0.008，y的取值范围为：0≤y≤0.5。

3.根据权利要求1或2所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，其特征在于，所述人工微结构为布满于所述荧光陶瓷表面上的凸起或凹孔。

4.根据权利要求3所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，其特征在于，所述凸起或凹孔为圆柱形、半球形或圆锥形。

5.根据权利要求1或3所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，其特征在于，所述人工微结构的高度为10-200μm。

6.根据权利要求5所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷，其特征在于，所述人工微结构的高度为50-150μm。

7.一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的制备方法，用于制备权利要求1至6中任意一项所述的荧光陶瓷，其特征在于，包含有以下步骤，

步骤s1，按照荧光陶瓷的化学组成为：(cexmyy1-x-y)3al5o12，其中，m为gd、la、pr、sm、tb、lu中的一种或多种，x的取值范围为：0.001≤x≤0.03，y的取值范围为：0≤y≤1，称取原料粉体；

步骤s2，使用湿法球磨，以无水乙醇作为介质，使原料粉体粒径小于0.5μm，经过干燥、过筛、成型、冷等静压得到陶瓷素坯；以及，

步骤s3，将陶瓷素坯放入真空烧结炉1650-1750℃，4-20h保温后经退火得到0.2-0.5mm厚荧光陶瓷；

其中，荧光陶瓷表面上形成的人工微结构在步骤s2中使用模具模压完成，或在完成步骤s3后通过刻蚀、压印方式加工。

8.根据权利要求7所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，还包含有，

步骤s4，对荧光陶瓷中无所述人工微结构的面减薄或抛光。

9.根据权利要求7所述的一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤s1中，x的取值范围为：0.002≤x≤0.008，y的取值范围为：0≤y≤0.5。

技术总结
本发明公开用于一种白光激光照明用具有表面人工微结构的荧光陶瓷及其制备方法，所述荧光陶瓷的化学组成为：(CexMyY1‑x‑y)3Al5O12，其中，M为Gd、La、Pr、Sm、Tb、Lu中的一种或多种，x的取值范围为：0.001≤x≤0.03，y的取值范围为：0≤y≤1；所述荧光陶瓷中至少有一表面上形成有人工微结构。本发明的有益效果在于：本发明提供的荧光陶瓷能够使用蓝光激光半导体作为激光光源获得白光。本发明提供的荧光陶瓷通过对表面微结构的设计能够解决激光照明产品中光斑中心区域“白”，周围区域“黄”的问题。

技术研发人员：李东升;张攀德;王红;叶勇;冯少尉;朱宁;李春晖;朱锦超
受保护的技术使用者：上海航空电器有限公司
技术研发日：2018.12.07
技术公布日：2020.06.16