本發(fā)明屬于熒光陶瓷材料制備，具體涉及一種黃色熒光陶瓷及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、led照明基于其高效、環(huán)保節(jié)能、壽命長(zhǎng)、色彩豐富、可調(diào)光性等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于居家照明、工業(yè)照明、投影顯示等領(lǐng)域。白光光源主要由藍(lán)光led芯片加黃、綠、紅色熒光轉(zhuǎn)換材料構(gòu)建而成。因此，熒光轉(zhuǎn)換材料是白光光源的核心，決定了白光的色彩品質(zhì)、亮度、效率等關(guān)鍵性能。由于不同場(chǎng)景對(duì)白光光源的色彩品質(zhì)有著不同的需求，因此對(duì)熒光材料的顯色性能提出了更高的要求。

2、現(xiàn)階段白光照明用黃色熒光材料主要為y3al5o12:ce(yag：ce)，其形態(tài)包含熒光粉、熒光玻璃薄膜、熒光晶體與熒光陶瓷。其中，熒光陶瓷抗激光輻射性能好、效率高，是目前研究的重點(diǎn)。高溫固相法制備yag:ce熒光陶瓷是目前最常用的方式。例如，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的李江等人采用α-al2o3、y2o3和ceo2粉體為原料，teos和mgo為燒結(jié)助劑，通過球磨12小時(shí)獲得前驅(qū)粉體。然后壓片成型，在250mpa的壓力下冷等靜壓獲得素坯。所獲的素坯在真空環(huán)境下1750℃燒結(jié)20小時(shí)，在空氣中1450℃退火10小時(shí)，得到y(tǒng)ag:ce熒光陶瓷。在藍(lán)光led芯片激發(fā)下，其色坐標(biāo)為(0.3319,0.3827)，流明效率為122.4lm/w(ce:yagtransparent?ceramics?enabling?high?luminous?efficacy?for?high-power?leds/lds[j].journal?of?inorganic?materials,2021,36(8))。重慶大學(xué)的zhang等人通過球磨24小時(shí)將原料粉體y2o3、al2o3、ceo2混合得到前驅(qū)粉體，在200mpa壓力下冷等靜壓獲得素坯；將得到的素坯在氧氣氣氛中1700℃下分別燒結(jié)5小時(shí)、15小時(shí)、45小時(shí)獲得yag:ce陶瓷，所有樣品的密度均達(dá)到理論密度的99.9％。當(dāng)平均晶粒尺寸約為36μm的陶瓷在波長(zhǎng)為455nm的led芯片激發(fā)下，激發(fā)功率為24.75w時(shí)，光通量為5924.60lm，流明效率為309.81lm/w(effect?of?grain?size?on?the?luminescent?properties?of?ce3+doped?y3al5o12ceramic?phosphor?plates[j],ceramics?international,2020,46,10452-10456.)。中國(guó)計(jì)量大學(xué)的邾強(qiáng)強(qiáng)等人通過在yag:ce粉體中加入y2o3和al2o3，混合均勻后燒結(jié)得到陶瓷，在氮?dú)浠旌蠚夥罩?650-1750℃燒結(jié)3小時(shí)，然后在1650℃以及150mpa壓力下熱等靜壓1小時(shí)獲得陶瓷樣品。在藍(lán)色led芯片激發(fā)過程中，混合y2o3和al2o3的陶瓷比yag:ce陶瓷能更有效地吸收藍(lán)光，并表現(xiàn)出更均勻的發(fā)光(transparent?yag:ce?ceramic?with?designedlow?light?scattering?for?high-power?blue?led?and?ld?applications[j],journalof?the?european?ceramic?society,2021,41,735-740.)。

3、綜上所述，yag:ce熒光陶瓷在led照明領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，但是目前主要研究聚焦于如何提升其發(fā)光效率，而對(duì)于多樣化應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)色溫靈活調(diào)控及更高發(fā)光品質(zhì)的需求尚顯不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種黃色熒光陶瓷及其制備方法和應(yīng)用，用以解決現(xiàn)有的熒光陶瓷難以滿足不同場(chǎng)景下對(duì)照明光源的需求的技術(shù)問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明公開了一種黃色熒光陶瓷，所述黃色熒光陶瓷的化學(xué)式為y3-xcexal5o12；其中，0.001≤x≤0.009；

4、所述黃色熒光陶瓷的厚度為d，0.3≤d≤0.7mm。

5、本發(fā)明還公開了上述黃色熒光陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

6、按照y3-xcexal5o12的化學(xué)計(jì)量比稱取y源粉體、ce源粉體和al源粉體，制備前驅(qū)體粉體；

7、將前驅(qū)體粉體壓片成型，得到陶瓷素坯；

8、將陶瓷素坯進(jìn)行燒結(jié)處理，得到熒光陶瓷；將熒光陶瓷進(jìn)行退火處理，隨后依次進(jìn)行打磨拋光，得到黃色熒光陶瓷。

9、進(jìn)一步地，所述制備前驅(qū)體粉體的具體步驟為：

10、按照y3-xcexal5o12的化學(xué)計(jì)量比稱取y源粉體、ce源粉體和al源粉體，通過濕法球磨混合均勻，隨后依次進(jìn)行預(yù)燒結(jié)和過篩后得到前驅(qū)體粉體。

11、進(jìn)一步地，所述濕法球磨的轉(zhuǎn)速為80-150rpm/min，時(shí)間為6-12h。

12、進(jìn)一步地，所述y源粉體為y的氧化物或y鹽中的一種或幾種組合；

13、所述ce源粉體為ce的氧化物或ce鹽中的一種或幾種組合；

14、所述al源粉體為al的氧化物或al鹽中的一種或幾種組合。

15、進(jìn)一步地，所述y源粉體為y2o3；所述ce源粉體為ce2(co3)2；所述al源粉體為al2o3。

16、進(jìn)一步地，所述壓片成型的方法為干壓成型結(jié)合冷等靜壓。

17、進(jìn)一步地，所述燒結(jié)處理的溫度為1600-1800℃，保溫時(shí)間為5-20h。

18、進(jìn)一步地，所述退火處理的溫度為1300-1500℃，保溫時(shí)間為2-10h。

19、本發(fā)明還公開了上述黃色熒光陶瓷在led照明領(lǐng)域中的應(yīng)用。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、本發(fā)明公開了一種黃色熒光陶瓷，物質(zhì)組成為y3-xcexal5o12，x的取值范圍為，0.001≤x≤0.009，熒光陶瓷厚度為d，d的取值范圍為0.3≤d≤0.7mm；通過精細(xì)調(diào)控yag:ce熒光陶瓷中的發(fā)光離子濃度與陶瓷本身的厚度，通過優(yōu)選并調(diào)節(jié)陶瓷基質(zhì)中發(fā)光離子的濃度比例x以及陶瓷的厚度d，實(shí)現(xiàn)白光光源色溫的連續(xù)可調(diào)，由于發(fā)光離子的濃度會(huì)影響發(fā)射光的強(qiáng)度，采用本發(fā)明的發(fā)光離子的濃度可調(diào)節(jié)光譜中黃光的發(fā)射比例；陶瓷的厚度可改變光的傳播路徑，次用本發(fā)明設(shè)置的陶瓷的厚度增強(qiáng)對(duì)入射藍(lán)光的反射、折射延長(zhǎng)藍(lán)光的傳輸路徑從而增強(qiáng)對(duì)藍(lán)光的吸收，以此調(diào)節(jié)光譜中黃光與藍(lán)光的比例；此外發(fā)光離子濃度與陶瓷本身的厚度可改變陶瓷的透過率以此調(diào)節(jié)透過的藍(lán)光的比例，實(shí)現(xiàn)了光源色溫的連續(xù)可調(diào)，賦予了led照明前所未有的靈活性與適應(yīng)性，能夠滿足多樣化應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)色溫靈活調(diào)控及更高發(fā)光品質(zhì)的需求，可作為顏色轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵材料，在高功率led照明領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

22、本發(fā)明還公開了上述黃色熒光陶瓷的制備方法，該方法采用本發(fā)明選擇的高純?cè)霞疤峁┑墓に嚄l件，對(duì)其組分及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合燒結(jié)后在空氣中的退火工藝，從而獲得含有ce3+發(fā)光離子的高性能熒光陶瓷，具有工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

23、本發(fā)明還公開了上述黃色熒光陶瓷在大功率led照明領(lǐng)域中的應(yīng)用，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的熒光陶瓷在藍(lán)光led芯片的激發(fā)色溫連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為3000-8000k，滿足不同場(chǎng)景下的照明需求，其受激發(fā)射波長(zhǎng)能夠補(bǔ)充照明中缺失的黃色成分，在大功率led照明領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。