熒光玻璃陶瓷及其制備方法和在制備激光光源中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光光源的封裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熒光玻璃陶瓷及其制備方法和在制備激光光源中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著顯示和光源技術(shù)的不斷提高，投影顯示技術(shù)在娛樂、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，并使顯示產(chǎn)業(yè)迅速地興起，成為重要的電子信息產(chǎn)業(yè)之一。其中，投影顯示技術(shù)是指利用光源發(fā)出的紅、綠、藍(lán)三基色進(jìn)行成像，再經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的放大處理后，在投影屏幕中顯示圖像的技術(shù)。因此，為提高投影質(zhì)量，需要找到合適的投影光源。目前所使用的光源一般為陰極射線管，但是存在著發(fā)光強(qiáng)度低、均勻性差、體積大、質(zhì)量重等問題。而激光是一種方向性強(qiáng)，亮度極高的光源，能有效地激發(fā)熒光粉，放射出高亮度的光。因此，人們提出采用激光照明光源來實(shí)現(xiàn)投影顯示技術(shù)。但是，激光光源由于其具有高功率發(fā)光等特點(diǎn)，使得光源在發(fā)光過程產(chǎn)生的熱量較大，進(jìn)而影響到整個(gè)顯示系統(tǒng)的工作效率。因此需要找到合適的封裝結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)熱性好的封裝材料，并進(jìn)行相應(yīng)的光學(xué)設(shè)計(jì)，從而有效地提高激光光源的發(fā)光效率。
[0003]目前，常見的封裝材料主要是環(huán)氧樹脂。但是環(huán)氧樹脂這類有機(jī)封裝材料本身的耐熱性能不高，而且對短波段光的敏感度較高，使得在長時(shí)間的高溫運(yùn)行下，材料會出現(xiàn)劣化、變色等現(xiàn)象，極大地影響到照明系統(tǒng)的發(fā)光效率。
[0004]申請公布號為CN 104610967A(申請?zhí)枮?01510081434.3)的中國發(fā)明專利申請公開了一種稀土摻雜的氮氧化物綠色熒光粉材料，該氮氧化物熒光粉的化學(xué)通式為Ba1 yLnxAl2 x zSiz04 zNz:yEu 2+，其中，摻雜的稀土金屬離子Ln = Y，La，Gd或Lu，該綠色焚光粉的制備方法包括:以S1、Al、Ba和Ln(Ln = Y，La，Gd或Lu)單質(zhì)、氧化物或相應(yīng)鹽類以及Si3N4為原料，按照其化學(xué)組成以及計(jì)量稱取相應(yīng)的原料；將除去Si 3N4的原料加入助溶劑混合后研磨均勻，研磨后的混合物料高溫培燒；將上述培燒后的產(chǎn)物磨碎，再加入Si3N4混合后研磨均勻，研磨后的混合物料在還原性氣氛中高溫煅燒；再經(jīng)過后處理，即得到最終產(chǎn)物氮氧氧化物綠色熒光粉。該氮氧氧化物綠色熒光粉通過稀土離子的摻雜和組溶劑的選擇添加，改善了熒光粉的發(fā)光特性，但是將其與環(huán)氧樹脂共同用于激光光源時(shí)，對短波段光的敏感度較高，使得在長時(shí)間的高溫運(yùn)行下，材料會出現(xiàn)劣化、變色等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述存在的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)高亮度投影顯示，解決高功率光源封裝散熱性能差等問題，本發(fā)明提供了一種熒光玻璃陶瓷及其制備方法和在制備激光光源中的應(yīng)用，通過特定的綠色熒光粉和玻璃粉復(fù)合，制備的熒光玻璃陶瓷熱穩(wěn)定性好，可在高溫下長時(shí)間運(yùn)行。
[0006]—種熒光玻璃陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)將a-Si3N4、A1N、A1203和Eu2O3，在充滿還原氣的環(huán)境下，在溫度1500°C?2400°C和壓強(qiáng)0.6Mpa?1.4Mpa條件下保溫Ih?5h，待冷卻后，進(jìn)行研磨，過篩，得到銪摻雜的娃招氧氣的綠色焚光粉；
[0008]2)將步驟I)制備的銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉和玻璃粉混合后，在450°C到700°C保溫45min?120min，得到熒光玻璃陶瓷；
[0009]所述的玻璃粉為S12-BaO-ZnO-B2O3-Al2O3體系玻璃粉、Na 20_A1203-B203體系玻璃粉、V2O5-B2O3-TeO2體系玻璃粉、ZnO-B 203_Ba203_Al203體系玻璃粉或CaO-MgO-S1 2體系玻璃粉。
[0010]本發(fā)明中，采用特定方法制備銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉，使其具有優(yōu)異的發(fā)光性能，并且，與特定的低熔點(diǎn)玻璃粉復(fù)合制備熒光玻璃陶瓷，使其具有良好的熱穩(wěn)定性，并且不影響發(fā)光性能，能夠抗藍(lán)光，在長時(shí)間的高溫運(yùn)行下，仍能夠保持良好的熱穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)材料劣化、變色等現(xiàn)象。
[0011]以下作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案:
[0012]步驟I)中，在溫度1800°C?2200°C和壓強(qiáng)0.8Mpa?1.2Mpa條件下保溫1.5h?4h0
[0013]所述的還原氣為氮?dú)狻鍤饣蛘叩獨(dú)浠旌蠚狻?br>[0014]在保溫之前，以15?30 °C /min (優(yōu)選20°C /min)升溫速率升溫到1500 °C?2400。。。
[0015]所述的保溫在高溫碳管爐中進(jìn)行。
[0016]所述的銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉為β型綠色熒光粉，其化學(xué)式為Si6 ,AlzOzN8 z:Eu2+，其中，z的范圍為O < z彡4.2。更進(jìn)一步優(yōu)選，所述的銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉的化學(xué)式為Si5.5Ala50a5N7.5:Eu2+。
[0017]步驟2)中，本發(fā)明選用的玻璃粉均為低熔點(diǎn)玻璃粉。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的玻璃粉為S12-BaO-ZnO-B2O3-Al2O3體系玻璃粉或CaO-MgO-S1 2體系玻璃粉。所述的S12-BaO-ZnO-B2O3-Al2O3體系玻璃粉的摩爾比為 0.4:0.3:0.2:0.05:0.05。所述的〇&0-]\%0^02體系玻璃粉的摩爾比為0.3:0.4:0.4。
[0018]所述的銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉和玻璃粉以總質(zhì)量百分?jǐn)?shù)100%計(jì)，為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)2 %?8 %綠色熒光粉和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)92 %?98 %玻璃粉，進(jìn)一步優(yōu)選為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5%綠色熒光粉和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)95%玻璃粉。當(dāng)熒光粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在O?8%范圍內(nèi)逐漸增加時(shí)，熒光玻璃陶瓷發(fā)光強(qiáng)度逐漸增加。當(dāng)熒光粉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)超過8%時(shí)，熒光玻璃陶瓷發(fā)光強(qiáng)度逐漸降低。
[0019]在500 °C 到 660°C 保溫 60min ?120min。
[0020]本發(fā)明制備的熒光玻璃陶瓷，可用于制備激光光源，特別是用于投影顯示的激光光源，所述的激光光源，包括藍(lán)色激光芯片以及封裝在所述藍(lán)色激光芯片上的熒光玻璃陶瓷(也可稱微晶玻璃)，該微晶玻璃在藍(lán)色激光芯片激發(fā)下，可以制備出綠色光源，或者再結(jié)合其他紅色光源制備白色光源器件。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0022]本發(fā)明中，采用特定方法制備銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉，使其具有優(yōu)異的發(fā)光性能，并且，與特定的低熔點(diǎn)玻璃粉復(fù)合制備熒光玻璃陶瓷，使其具有良好的熱穩(wěn)定性，并且不影響發(fā)光性能，能夠抗藍(lán)光，在長時(shí)間的高溫運(yùn)行下，仍能夠保持良好的熱穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)材料劣化、變色等現(xiàn)象。
[0023]本發(fā)明激光光源，采用激光藍(lán)光芯片激發(fā)熒光粉，利用激光的單色光、發(fā)光高度集中、能量密度高等特性，能有效地激發(fā)本發(fā)明的銪摻雜的硅鋁氧氮的綠色熒光粉，提高發(fā)光功率。微晶玻璃式封裝，能夠提高激光芯片的散熱性能，增強(qiáng)熒光粉的穩(wěn)定性。并且，可以有效地解決封裝材料因高溫或短波長光而引起的材料劣化問題，提高了器件的發(fā)光性能。
【附圖說明】
[0024]圖1為440nm普通光源激發(fā)實(shí)施例1中制得的熒光玻璃陶瓷的發(fā)射光譜圖；
[0025]圖2為440nm激光光源激發(fā)實(shí)施例1制備的熒光玻璃陶瓷所測得的熒光光譜圖；
[0026]圖3為實(shí)施例1制得的S12-BaO-ZnO-B2O3-Al2O3低熔點(diǎn)玻璃粉的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0027]圖4為實(shí)施例1制得的熒光玻璃陶瓷和對比例I制得的Si5.5Ala50a5N7.5:Eu2+綠色熒光粉的熱穩(wěn)定性的對比圖；
[0028]圖5為對比例I中制備的Si5.5Ala50a5N7.5:Eu2+綠色熒光粉的SEM圖；
[0029]圖6為實(shí)施例1制備的熒光玻璃陶瓷的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]一種熒光玻璃陶瓷，由95wt%的S12-BaO-ZnO-B2O3-Al2O3低熔點(diǎn)玻璃粉與5wt%的Si5.5A10.500.5N7.5: Eu2+綠色