本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全光譜發(fā)射的硅酸鹽熒光陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

白光LED由于具有節(jié)能環(huán)保、壽命長、體積小、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，而被認(rèn)為是有望取代傳統(tǒng)照明的第四代照明光源。目前合成白光LED主要有兩種方案，一種是完全使用紅、綠、藍(lán)三基色LED，通過混色原理合成白光；另一種是用一種或者多種熒光粉將藍(lán)光或者紫外光LED發(fā)射出的光轉(zhuǎn)換為白光。前一種方案由于其控制電路復(fù)雜、制造成本高而只應(yīng)用于大屏幕顯示領(lǐng)域。目前商用化的白光LED主要采取后一種通過熒光粉轉(zhuǎn)換的方案。這種方案合成的白光LED具有成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是這種方案也存在一系列的問題。如果采用藍(lán)光LED+黃色熒光粉的方案，由于光譜中缺乏紅光成分，合成的白光顯色指數(shù)低(Ra<80)，色溫高(＞5000K)。為了獲得高顯色性，低色溫的暖白光LED，人們提出通過綠色、黃色、紅色熒光粉混合的方法制作白光LED，但這種熒光粉混合的方法存在著不同熒光粉之間的再吸收問題，其整體的發(fā)光效率較低。如果采用紫外芯片+紅綠藍(lán)三基色熒光粉的合成方案具有以下不足之處，一是目前紫外LED的效率還較低，二是三種熒光粉在芯片上均勻有效涂覆很難控制，而且仍然存在熒光粉之間的再吸收問題。因此，全光譜發(fā)射的單一白光熒光粉成為一種新的研究趨勢。眾所周知，LED芯片在持續(xù)點(diǎn)亮下，溫度會(huì)升高到150℃及以上，此時(shí)LED芯片和熒光粉都會(huì)發(fā)生溫度猝滅現(xiàn)象，導(dǎo)致光源及熒光粉的效率下降并出現(xiàn)色彩漂移。此外，熒光粉對光的散射和重吸收會(huì)降低光源的出光效率，熒光粉混合的不均勻和涂覆厚度的不一致都會(huì)導(dǎo)致光源發(fā)光顏色的不均勻。這些都限制了熒光粉轉(zhuǎn)換的白光LED應(yīng)用于高功率高亮度的投影顯示、汽車前燈等高端照明領(lǐng)域。

為了解決上述問題，國內(nèi)外提出了三種主要的替代方案：遠(yuǎn)程熒光粉技術(shù)，熒光陶瓷和熒光玻璃陶瓷。其中，熒光陶瓷具備諸多優(yōu)點(diǎn)，是最有前景的一種方案，其可以通過控制熒光陶瓷中激活離子濃度、熒光體的厚度精確控制熒光陶瓷對光的透過率和吸收率，在不損失出光功率的前提下，大幅度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換光與激發(fā)光的比例，獲得高功率高質(zhì)量的白光LED或者全轉(zhuǎn)換單色光LED。同時(shí)，可以利用熒光陶瓷自身的均勻性，獲得高質(zhì)量的白光。熒光陶瓷不僅具備優(yōu)異的機(jī)械和力學(xué)性能，更具有良好的導(dǎo)熱性，可以避免由于持續(xù)點(diǎn)亮下溫度升高造成的發(fā)光效率下降和色彩漂移等問題，從而提高白光LED器件的穩(wěn)定性。因此，熒光陶瓷可以適用于制備大功率白光LED或者全轉(zhuǎn)換單色光LED，有望廣泛應(yīng)用于高功率高亮度照明領(lǐng)域，如投影顯示和汽車前燈等領(lǐng)域。

2007年，日本研究人員Shimomura等人報(bào)道了一種Ce³⁺激活的可被藍(lán)光激發(fā)的具有石榴石結(jié)構(gòu)的硅酸鹽寬帶綠色熒光粉Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce。這種硅酸鹽熒光粉的內(nèi)量子效率高，且具有良好的熱穩(wěn)定性。但是由于激活離子Ce³⁺取代Ca²⁺格位時(shí)存在電荷失配，Ce³⁺離子進(jìn)入主晶格的濃度很低，導(dǎo)致熒光粉對激發(fā)光的吸收較弱，人們試圖通過增加熒光粉厚度來增強(qiáng)吸收，但因?yàn)楣庠跓晒夥鄣亩啻紊⑸涠鴮?dǎo)致器件的出光效率顯著下降，這極大地限制了其在高功率白光LED方面的應(yīng)用。另一方面，目前熒光陶瓷主要集中在具有石榴石結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鹽，如Re₃Al₃O₁₂(Re＝Lu，Y，Tb和Gd)，且都是單一激活離子的發(fā)光，其合成的白光LED由于缺乏紅光成分而同樣存在顯色指數(shù)低和色溫高等問題。因此，合成出一種全光譜發(fā)射的、發(fā)光效率高的熒光陶瓷顯得尤其重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種全光譜發(fā)射的硅酸鹽熒光陶瓷及其制備方法，制備的硅酸鹽熒光陶瓷具有全光譜發(fā)射的特性。

本發(fā)明提供的全光譜發(fā)射的硅酸鹽熒光陶瓷，具有式(Ⅰ)所示化學(xué)式：

Ca_3-x-y-z-mCe_xPr_yMn_zNa_mSc₂Si₃O₁₂ (Ⅰ)；

其中，0.001≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0.03≤z≤0.4，0≤m≤0.3；

所述硅酸鹽熒光陶瓷具有石榴石晶體結(jié)構(gòu)，屬于立方晶系，空間群為Ia3d。

所述硅酸鹽熒光陶瓷在400～480nm的藍(lán)光激發(fā)下，發(fā)射出波長范圍為470～750nm的多峰寬帶光譜，發(fā)射光譜既包含峰值為505nm的寬帶藍(lán)綠光，峰值為575nm的寬帶黃光，也包含位于610nm窄帶紅光和峰值為680nm的寬帶深紅光，且可以通過改變各摻雜離子的濃度來調(diào)節(jié)發(fā)射光譜中的顏色比例，實(shí)現(xiàn)全光譜發(fā)射?？梢杂糜诜庋b白光LED，特別是用于高功率藍(lán)光LED或者LD泵浦的白光LED。本發(fā)明的目的便是提供一種致密度高、熱穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高的全光譜發(fā)射熒光陶瓷及其制備方法。

本發(fā)明所述硅酸鹽熒光陶瓷的發(fā)光顏色可通過改變摻雜離子的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)而調(diào)節(jié)合成的白光LED的參數(shù)(顯色指數(shù)、色溫、色坐標(biāo))。

本發(fā)明所述硅酸鹽熒光陶瓷的致密度大于理論密度的97％。

本發(fā)明所述硅酸鹽熒光陶瓷的厚度為0.1～2mm。陶瓷厚度不同對光源藍(lán)光吸收不同，藍(lán)光溢出不同，實(shí)際應(yīng)用中可以通過調(diào)整熒光陶瓷的厚度來調(diào)節(jié)光源輻射進(jìn)而調(diào)節(jié)白光LED的發(fā)光參數(shù)，包括顯色指數(shù)、色溫、色坐標(biāo)。

本發(fā)明還提供了一種上述硅酸鹽熒光陶瓷的制備方法，包括：

A)將鈣氧化物或其相應(yīng)的鹽、鈰氧化物或其相應(yīng)的鹽、鐠氧化物或其相應(yīng)的鹽、鈧氧化物或其相應(yīng)的鹽、鈉氧化物或其相應(yīng)的鹽、錳氧化物或其相應(yīng)的鹽和硅氧化物或其相應(yīng)的鹽混合，得到混合粉體；

B)將所述混合粉體干壓成型得到陶瓷坯體；

C)所述陶瓷坯體依次進(jìn)行真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和退火，得到硅酸鹽熒光陶瓷。

本發(fā)明所述步驟A得到混合粉體的方法為球磨、溶膠凝膠法或均勻沉淀法。

所述真空燒結(jié)具體為：首先在900～1100℃下保溫4～24h，然后升溫到1350～1450℃進(jìn)行固相反應(yīng)，保溫時(shí)間為4～10h，最后升至1500～1600℃，進(jìn)行致密化燒結(jié)，保溫時(shí)間為6～24h。

所述熱壓燒結(jié)的溫度為1200～1400℃，保溫時(shí)間為2～12h。

所述步驟A)、B)之間還包括：

將混合粉體先灼燒得到Ca_3-x-y-z-mCe_xPr_yMn_zNa_mSc₂Si₃O₁₂純相粉末晶體，然后球磨至顆粒小于0.5μm，再制備陶瓷坯體。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的硅酸鹽熒光陶瓷，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在藍(lán)光的有效激發(fā)下其發(fā)射波長范圍廣，光譜覆蓋藍(lán)綠光、黃光、紅光及深紅光，用該單一熒光陶瓷就可以實(shí)現(xiàn)低色溫高顯色性白光LED的制作，克服了多色熒光粉混合導(dǎo)致的再吸收問題。本發(fā)明涉及的硅酸鹽熒光陶瓷既可以通過控制各激活離子的摻雜濃度來調(diào)節(jié)白光的性能，也可以通過控制熒光陶瓷對光的透過率和陶瓷的厚度來調(diào)節(jié)白光的性能，從而解決因基質(zhì)晶格中有效Ce³⁺離子濃度低而對激發(fā)光吸收較弱的問題，同時(shí)也避免了因熒光粉顆粒間的散射而造成的能量損失，從而滿足不同場合的要求。該熒光陶瓷的致密度高、熱穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高，可以使用更大的激發(fā)光密度來激發(fā)陶瓷，獲得高功率白光LED，特別是用于高功率藍(lán)光LED或者LD泵浦的白光LED，滿足高端顯示和照明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例3中熒光陶瓷的XRD譜；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中熒光陶瓷的激發(fā)和發(fā)射光譜；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例6中熒光陶瓷的激發(fā)和發(fā)射光譜。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種全光譜發(fā)射的硅酸鹽熒光陶瓷，具有式(Ⅰ)所示化學(xué)式：

Ca_3-x-y-z-mCe_xPr_yMn_zNa_mSc₂Si₃O₁₂ (Ⅰ)；

其中，0.001≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0.03≤z≤0.4，0≤m≤0.3；

所述硅酸鹽熒光陶瓷具有石榴石晶體結(jié)構(gòu)，屬于立方晶系，空間群為Ia3d。

所述步驟按化學(xué)式Ca_3-x-y-z-mCe_xPr_yMn_zNa_mSc₂Si₃O₁₂中各元素的化學(xué)計(jì)量比，將含有鈣、鈰、鐠、錳、鈧、硅的氧化物或其相應(yīng)的鹽類進(jìn)行混合。

本發(fā)明上述鹽，可以為碳酸鹽。

在本發(fā)明具體實(shí)施例中，得到混合粉體的方法為進(jìn)行球磨，所述球磨以乙醇為球磨介質(zhì)。

但本發(fā)明對所述球磨和介質(zhì)并無特殊限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的球磨方法，球磨介質(zhì)也可為水或其它溶劑。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，使用二氧化鋯球和二氧化鋯球磨罐，在行星式球磨機(jī)上進(jìn)行球磨。

本發(fā)明實(shí)施例粉體的制備方法是原材料直接球磨，但本發(fā)明混合粉體的制備方法不局限于上述制備方法，還可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的溶膠凝膠法、均勻沉淀等濕化學(xué)法合成。

本發(fā)明實(shí)施例陶瓷坯體的制備方法為干壓成型，但本發(fā)明對所述干壓成型的方法并無特殊限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的成型方法，在本發(fā)明實(shí)施例中，采用軸向單向加壓的方式進(jìn)行干壓成型，還可采用軸向雙向加壓的方式進(jìn)行干壓成型。

該陶瓷熒光體還可采用兩步燒結(jié)方法制備，即粉體先燒結(jié)得到Ca_3-x-y-z-mCe_xPr_yMn_zNa_mSc₂Si₃O₁₂純相粉末晶體，然后球磨至顆粒小于0.5μm時(shí)，再制備陶瓷坯體。

在本發(fā)明的某些具體實(shí)施例中，退火處理后，還包括拋光處理。本發(fā)明對所述拋光的方法并無特殊限定，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的拋光方法。

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的全光譜發(fā)射的硅酸鹽熒光陶瓷及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

以下實(shí)施例用高純CaCO₃，MnCO₃，Na₂CO₃，SiO₂，以及CeO₂(5N)，Sc₂O₃(5N)，Pr₆O₁₁(5N)作原料，制備本發(fā)明各實(shí)施例。

實(shí)施例1

Ca_2.969Ce_0.001Mn_0.03Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃：14.903克，Sc₂O₃：6.895克，SiO₂：9.013克，CeO₂：0.087克，MnCO₃：0.1724克。采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1400℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.969Ce_0.001Mn_0.03Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為99％。

其晶體結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例3相似。

實(shí)施例2

Ca_2.85Ce_0.05Mn_0.1Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂和MnCO₃，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1390℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.85Ce_0.05Mn_0.1Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度約為97％。

其晶體結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例3相似。

實(shí)施例3

Ca_2.77Ce_0.03Mn_0.2Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂和MnCO₃，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1380℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.77Ce_0.03Mn_0.2Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為98％。

采用XRD對制備的熒光陶瓷進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測，結(jié)果見圖1，圖1是本實(shí)施例制備的樣品的XRD圖譜。由圖1可知，該熒光陶瓷除了主相外，無任何其他雜相，且主晶格屬于立方晶系，空間群為Ia3d。

對制備的熒光陶瓷進(jìn)行光譜分析，結(jié)果見圖2，圖2是本實(shí)施例制備的熒光陶瓷的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。從圖2可知，該熒光陶瓷在400～480nm的藍(lán)光激發(fā)下，發(fā)射出波長范圍在470～770nm的多峰寬帶光譜，包含峰值為505nm的寬帶藍(lán)綠光，峰值為575nm的寬帶黃光和峰值為680nm的寬帶深紅光。

實(shí)施例4

Ca_2.4Ce_0.1Mn_0.4Na_0.1Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂，MnCO₃和Na₂CO₃，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1350℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.4Ce_0.1Mn_0.4Na_0.1Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為97％。

其晶體結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例3相似。

實(shí)施例5

Ca_2.4Ce_0.2Mn_0.2Na_0.2Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂，MnCO₃和Na₂CO₃，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1350℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.4Ce_0.2Mn_0.2Na_0.2Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為97％。

其晶體結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例3相似。

實(shí)施例6

Ca_2.76Ce_0.03Pr_0.01Mn_0.2Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃：13.812克，Sc₂O₃：6.895克，SiO₂：9.013克，CeO₂：0.2582克，Pr₆O₁₁：0.0851克，MnCO₃：1.1495克。采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1380℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.76Ce_0.03Pr_0.01Mn_0.2Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為97％。

對制備的熒光陶瓷進(jìn)行光譜分析，結(jié)果見圖3，圖3是本實(shí)施制備的熒光陶瓷的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。從圖3可知，在400～480nm的藍(lán)光激發(fā)下，該熒光陶瓷除了發(fā)射出峰值為505nm的寬帶藍(lán)綠光，峰值為575nm的寬帶黃光和峰值為680nm的寬帶深紅光，還包含有位于610nm窄帶紅光。

實(shí)施例7

Ca_2.765Ce_0.03Pr_0.005Mn_0.2Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂，MnCO₃和Pr₆O₁₁，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1380℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.765Ce_0.03Pr_0.005Mn_0.2Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為98％。

其晶體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3相似，激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例6相似。

實(shí)施例8

Ca_2.7Ce_0.05Pr_0.05Mn_0.1Na_0.1Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃：13.512克，Sc₂O₃：6.895克，SiO₂：9.013克，CeO₂：0.4303克，Pr₆O₁₁：0.4255克，MnCO₃：0.5748克，Na₂CO₃：0.3975克，其中，由于Na₂CO₃在高溫下容易揮發(fā)，按化學(xué)計(jì)量比過量50％稱取。采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1380℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.7Ce_0.05Pr_0.05Mn_0.1Na_0.1Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為98％。

其晶體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3相似，激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例6相似。

實(shí)施例9

Ca_2.6Ce_0.1Mn_0.2Na_0.1Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂，MnCO₃和Na₂CO₃，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1360℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.6Ce_0.1Mn_0.2Na_0.1Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為97％。

其晶體結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例3相似。

實(shí)施例10

Ca_2.6Ce_0.05Pr_0.1Mn_0.1Na_0.15Sc₂Si₃O₁₂的制備

按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCO₃，Sc₂O₃，SiO₂，CeO₂，MnCO₃，Na₂CO₃和Pr₆O₁₁，采用二氧化鋯球和球磨罐、以無水乙醇為介質(zhì)對原料進(jìn)行研磨混合，直至粉體的平均粒徑小于0.5μm；將球磨后得到的漿料進(jìn)行干燥、過篩；隨后，將適量過篩后的粉體首先在軸向單向加壓模具中干壓成型，壓力為20MPa，保壓時(shí)間2min，然后采用冷等靜壓(壓力220MPa，保壓時(shí)間2min)壓制成素坯。將素坯放入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)：首先，4℃/min升溫至1000℃，保溫5h，分解碳酸鹽；然后，4℃/min升至1360℃保溫5h，進(jìn)行固相反應(yīng)；最后升至1600℃，保溫10h，排除氣孔、進(jìn)行致密化。將真空燒結(jié)后的樣品放入熱壓燒結(jié)爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度1200℃，保溫時(shí)間為6h，獲得高度致密的熒光陶瓷。將熒光陶瓷放入管式爐中，通入5％H₂/95％N₂，1400℃保溫4h，進(jìn)行退火處理。最后，對得到的熒光陶瓷進(jìn)行表面拋光處理，即得到化學(xué)式為Ca_2.6Ce_0.05Pr_0.1Mn_0.1Na_0.15Sc₂Si₃O₁₂的熒光陶瓷，其厚度為0.2mm，致密度為98％。

其晶體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3相似，激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)施例6相似。

由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明制備的熒光陶瓷發(fā)射光譜范圍廣，具有全光譜發(fā)射性能。

以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。