【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熒光陶瓷，具體涉及一種激光照明用復合熒光陶瓷及其制備方法。
技術介紹
1、激光作為激發源激發熒光陶瓷的光源設備具有亮度高、射程遠、長壽命和體積小等諸多優點，可廣泛適用于戶外廣場照明、體育賽事場館、汽車大燈以及航空航海照明等領域。但是熒光陶瓷在高功率密度激光(>10w/mm2)的激發下，熒光陶瓷的激光照射區會聚集大量熱量(主要來源是光轉換過程的能量損失)，由于熒光陶瓷的導熱系數約為12wm-1k-1，不足以迅速將熱量散去，促使激光點處的陶瓷溫度急劇升高，導致發光強度降低發光飽和等。并且熒光陶瓷的折射率相對較高，如yag的折射率n＝1.84，因此部分光在材料內部受到全內反射(空氣的折射率n＝1.0)的限制，引起熒光被限制在陶瓷內部，不僅會引起材料發光效率的降低，還會導致出射的藍光和黃光的混合不均勻，造成黃環效應，影響照明效果。
2、目前，為了達到更高的發光效率和發光質量，研究人員對熒光材料進行了特殊的結構設計。文獻(highly?crystalline?y3al5o12:ce?phosphor-in-glass?film:a?newcomposite?color?converter?for?next-generation?high-brightness?laser-drivenlightings.laser?photonics?rev,12(16)2022.)報道了在高熱導藍寶石基板涂覆yag:ce的pig玻璃膜，以此降低激光光斑的溫度，提升熒光材料的飽和閾值。但是由于玻璃熒光粉的熱傳遞能力較差，在高
3、為解決激光照明中熒光陶瓷散熱能力低的問題可以引入第二相，用于提升陶瓷整體的熱導率，但是在復相陶瓷中高熱導的第二相，不僅在基體內會以彌散相存在降低散熱能力；而且引入的第二相，對于透射式激光照明來說造成藍光被過多吸收，導致藍光出射減少，輸出為黃色光。其次激光照明中仍存在黃環效應，輸出的藍黃光混合比例不均勻，可以通過采用al2o3第二相包覆限制光斑面積，進行黃藍光的整合，但是由于兩者不是同一種材料會導致銜接處存在問題，影響復合陶瓷的發光效果。
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一是提供一種激光照明用復合熒光陶瓷，該陶瓷作為發光材料具有散熱能力高、發光效率高、前置光出射強、無黃環現象的優點。
2、本專利技術的目的之二是提供一種激光照明用復合結構熒光陶瓷的制備方法，易于實現工業化生產。
3、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
4、第一方面，本專利技術提供一種激光照明用復合熒光陶瓷，所述復合熒光陶瓷由表面具有微凸透鏡陣列結構的yag:ce熒光陶瓷和yag透明陶瓷共燒制得，所述yag:ce熒光陶瓷用于改善光子的出射角度，獲得準直的前向光，所述yag透明陶瓷用于收集熒光層產生的熱量，并進行熱量的傳遞。
5、優選的，所述yag:ce熒光陶瓷中ce的摻雜濃度為0.01～0.2at％。
6、所述復合熒光陶瓷在波長為455nm藍光ld芯片激發下，實現高亮白光發射，可承受激發功率密度為65w/mm2～75w/mm2，發光效率220～260lm/w，光束發散角為90°～110°。
7、第二方面，本專利技術還提供上述激光照明用復合熒光陶瓷的制備方法，具體包括以下步驟：
8、步驟一：分別制備yag:ce粉體和yag粉體；
9、步驟二：采用干壓成型壓制yag:ce/yag復合陶瓷素坯，再依次進行真空燒結和退火處理，得到yag:ce/yag復合陶瓷；
10、步驟三：采用激光雕刻技術在復合陶瓷表面yag:ce處雕刻微凸透鏡陣列結構，所述微凸透鏡的底平面圓直徑0.2～0.3mm，高0.1～0.15mm，最終得到厚度為0.8～1.4mm的復合熒光陶瓷。
11、優選的，步驟二中，先壓制yag粉體，再壓制yag:ce粉體；其中二者質量比1:1。
12、優選的，步驟二中，所述真空燒結的溫度為1740℃～1770℃，保溫時間10～15h。
13、優選的，步驟二中，所述退火的溫度為1300～1500℃，保溫時間8～12h。
14、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
15、(1)本專利技術制備的復合陶瓷在波長為455nm藍光ld芯片激發下，實現高亮白光發射，可承受激發功率密度為65w/mm2～75w/mm2，發光效率220～260lm/w，光束發散角為90°～110°。
16、(2)本專利技術中復合熒光陶瓷由透鏡陣列yag:ce熒光陶瓷和yag透明陶瓷組成，表面具有微凸透鏡陣列結構的yag:ce熒光陶瓷能夠改變內部光路的出射方向，增強前置光的出射，并且可以使得藍光和黃光的出射方向接近，增強黃藍光的混合，實現白光輸出；其次打破內部光子全內反射效應，使得光子從發光面出射，獲得較高的發光效率；最后透鏡結構增大了熒光陶瓷表面和空氣的接觸面積，熒光層產生的熱量可以同時向yag透明陶瓷和空氣雙向傳遞，進一步提升陶瓷的散熱。
17、(3)本專利技術采用干壓的方式制備復合熒光陶瓷素坯，可以有效控制素坯的精細結構而不發生裂紋、變形等缺陷，同時實現大批量生產，有利于該復合熒光陶瓷制備產業化。
18、(4)本專利技術采用共燒方案將yag透明陶瓷與yag:ce熒光陶瓷緊密粘合在一起，并且由于二者均屬于yag體系，熱膨脹系數相似，可以一步燒結，并不會出現開裂的情況，高透明的yag陶瓷提供更好的散熱，使其能夠應用于大功率照明器件。
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1.一種激光照明用復合熒光陶瓷，其特征在于，所述復合熒光陶瓷由表面具有微凸透鏡陣列結構的YAG:Ce熒光陶瓷和YAG透明陶瓷共燒制得，所述YAG:Ce熒光陶瓷用于改善光子的出射角度，獲得準直的前向光，所述YAG透明陶瓷用于收集熒光層產生的熱量，并進行熱量的傳遞。
2.根據權利要求1所述的一種激光照明用復合熒光陶瓷，其特征在于，所述YAG:Ce熒光陶瓷中Ce的摻雜濃度為0.01～0.2at％。
3.一種權利要求1或2所述的激光照明用復合熒光陶瓷的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的激光照明用復合熒光陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟二中，先壓制YAG粉體，再壓制YAG:Ce粉體；其中二者質量比1:1。
5.根據權利要求3所述的激光照明用復合熒光陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述真空燒結的溫度為1740℃～1770℃，保溫時間10～15h。
6.根據權利要求3所述的激光照明用復合熒光陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述退火的溫度為1300～1500℃，保溫時間8～12h。
【技術特征摘要】
1.一種激光照明用復合熒光陶瓷，其特征在于，所述復合熒光陶瓷由表面具有微凸透鏡陣列結構的yag:ce熒光陶瓷和yag透明陶瓷共燒制得，所述yag:ce熒光陶瓷用于改善光子的出射角度，獲得準直的前向光，所述yag透明陶瓷用于收集熒光層產生的熱量，并進行熱量的傳遞。
2.根據權利要求1所述的一種激光照明用復合熒光陶瓷，其特征在于，所述yag:ce熒光陶瓷中ce的摻雜濃度為0.01～0.2at％。
3.一種權利要求1或2所述的激光照明用復合熒光陶瓷的制備方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張樂，王金華，劉炫初，陳冠男，王鵬，石傳鑫，康健，陳浩，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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