本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01380017859.7的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2013年3月2日，發(fā)明名稱為“包含轉(zhuǎn)化磷光體和具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的復(fù)合陶瓷”。

本發(fā)明涉及復(fù)合陶瓷及其制備方法。此外，本發(fā)明還涉及本發(fā)明復(fù)合陶瓷作為發(fā)射轉(zhuǎn)化材料的用途，優(yōu)選用作白光源中的發(fā)射轉(zhuǎn)化材料，以及涉及光源、照明裝置和顯示器件。

發(fā)明背景

現(xiàn)有技術(shù)公開了當(dāng)它們用藍(lán)光譜區(qū)或uv區(qū)中的光激發(fā)時(shí)顯示出可見光發(fā)射的各種化合物。這些所謂的轉(zhuǎn)化磷光體以粉末形式或者作為陶瓷用于光源中。熟知的轉(zhuǎn)化磷光體為yag:ce(鈰摻雜的釔鋁石榴石)或luag:ce(鈰摻雜的镥鋁石榴石)，由于它們?cè)谑芩{(lán)光激發(fā)時(shí)在黃色光譜區(qū)中發(fā)射，其使白光源成為可能。

如果轉(zhuǎn)化磷光體以粉末的形式使用，則它們具有這一缺點(diǎn)：由光源發(fā)射的光的高反向散射，使得“包裝收益(packagegain)”(光源中的可能包裝密度)以及因此的效率降低。由于包含轉(zhuǎn)化磷光體的粉末中的散射系數(shù)取決于粒度，嘗試通過納米顆粒的合成而降低不想要的散射效應(yīng)。然而，納米顆粒形式的摻有稀土元素的轉(zhuǎn)化磷光體的使用通常產(chǎn)生由于強(qiáng)表面缺陷導(dǎo)致的差發(fā)光性能，和由于小粒度導(dǎo)致的強(qiáng)聚集。盡管粉末形式使用的某些轉(zhuǎn)化磷光體，例如yag:ce或luag:ce顯示出由于低散射效應(yīng)而導(dǎo)致的良好效力，然而，此處的光量子產(chǎn)率仍能夠改進(jìn)。

陶瓷形式的轉(zhuǎn)化磷光體例如適于將高能輻射如x射線和γ輻射轉(zhuǎn)化成可見光。這類閃爍體陶瓷通常用稀土元素?fù)诫s，例如由lu2sio5:ce或gd2o2s:ce,pr組成。然而，各種鈰摻雜的陶瓷也可例如作為轉(zhuǎn)化磷光體用于光源如led(發(fā)光器件)(wo2007/107915)中以實(shí)現(xiàn)某些色分布。陶瓷的使用通常產(chǎn)生比粉末情況下更高的光量子產(chǎn)率，但從藍(lán)光至黃光的轉(zhuǎn)化效率通常仍非常低，因?yàn)榇罅磕芰孔鳛闊釗p失?，F(xiàn)有技術(shù)公開了用于led中的摻雜的yag陶瓷，特別是稀土元素?fù)诫s的(wo2008/012712)。特別地，各種摻雜的稀土元素石榴石化合物的發(fā)射(us2010/0277673a1)也作為背光用于lcd(液晶顯示器)中。試圖找到顯示出高光量子產(chǎn)率和高效率的作為固態(tài)光源的轉(zhuǎn)化體的發(fā)光陶瓷。由于大多數(shù)轉(zhuǎn)化磷光體如yag:ce具有低導(dǎo)熱率，作為熱損失的能量不能容易地消散。該熱應(yīng)力導(dǎo)致陶瓷中的缺陷和裂紋形成，導(dǎo)致導(dǎo)熱率甚至進(jìn)一步下降，這又導(dǎo)致散射能力極大地提高。包含這類陶瓷作為發(fā)射轉(zhuǎn)化材料的光源的效率在操作過程中顯著降低。

需要除高光量子產(chǎn)率和高效率外，還促進(jìn)光源的長(zhǎng)壽命的轉(zhuǎn)化磷光體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供用于光源的發(fā)射轉(zhuǎn)化材料，其具有高效率和高光量子產(chǎn)率，并且能夠生產(chǎn)具有長(zhǎng)壽命的光源。

令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包含轉(zhuǎn)化磷光體和具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的其它材料的復(fù)合陶瓷提供所有這些所述優(yōu)點(diǎn)。

本公開包括但不限于如下技術(shù)方案：

1.包含轉(zhuǎn)化磷光體和其它材料的復(fù)合陶瓷，其特征在于所述其它材料具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)。

2.根據(jù)實(shí)施方案1的復(fù)合陶瓷，其中轉(zhuǎn)化磷光體為含ce、含eu和/或含mn的材料，其優(yōu)選包含0.1-5原子％的ce、eu和/或mn，基于含ce、含eu和/或含mn的材料中的在晶格格位代替ce、eu和/或mn的原子的總數(shù)。

3.根據(jù)實(shí)施方案1或2的復(fù)合陶瓷，其中轉(zhuǎn)化磷光體為含ce材料，優(yōu)選含ce石榴石。

4.根據(jù)實(shí)施方案3的復(fù)合陶瓷，其中含ce石榴石具有式e3g2(to4)3:ce，其中e選自y、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、lu或其混合物，且g和t各自相互獨(dú)立地選自al、sc、ga或其混合物，或者g和t一起代表組合mg/si或組合mg/ge，其中mg和si或mg和ge分別以相同摩爾比例存在。

5.根據(jù)實(shí)施方案1-4中一項(xiàng)或多項(xiàng)的復(fù)合陶瓷，其中在20-200℃范圍內(nèi)的溫度變化的情況下，所述負(fù)的熱膨脹系數(shù)在1*10^-6-12*10^-6k^-1范圍內(nèi)。

6.根據(jù)實(shí)施方案1-5中一項(xiàng)或多項(xiàng)的復(fù)合材料，其中所述其它材料為鎢酸鹽或鉬酸鹽，其優(yōu)選選自al2w3o12,y2w3o12、yalw3o12、zrw2o8、al2mo3o12、y2mo3o12、yalmo3o12、zrmo2o8、al2wmo2o12、y2wmo2o12、yalwmo2o12、zrwmoo8、al2mow2o12、y2mow2o12、yalmow2o12或其混合物。

7.根據(jù)實(shí)施方案1-6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的復(fù)合陶瓷，其中轉(zhuǎn)化磷光體與所述其它材料的摩爾比為1:0.5-10:1，優(yōu)選1:1-5:1。

8.制備復(fù)合陶瓷的方法，其包括以下步驟：

a)提供轉(zhuǎn)化磷光體；

b)提供具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料；

c)將步驟a)和b)中提供的兩種組分混合以得到混合物；和

d)將混合物燒結(jié)。

9.根據(jù)實(shí)施方案8的方法，其特征在于燒結(jié)在具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的熔融溫度的2/3-5/6范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行。

10.制備復(fù)合陶瓷的方法，其包括以下步驟：

a')將轉(zhuǎn)化磷光體用鋁氧化物涂覆；

b')將步驟a')中所得的涂覆轉(zhuǎn)化磷光體與含w或含mo組分混合以得到混合物；和

c')將步驟b')中所得混合物在1000-1600℃范圍內(nèi)的溫度燒結(jié)。

11.根據(jù)實(shí)施方案1-7中一項(xiàng)或多項(xiàng)或者根據(jù)實(shí)施方案8-10中一項(xiàng)或多項(xiàng)制備的復(fù)合陶瓷作為發(fā)射轉(zhuǎn)化材料的用途。

12.根據(jù)實(shí)施方案11的用途，其中發(fā)射轉(zhuǎn)化材料用于光源中。

13.光源，其包含根據(jù)實(shí)施方案1-7中一項(xiàng)或多項(xiàng)或者根據(jù)實(shí)施方案8-10中一項(xiàng)或多項(xiàng)制備的復(fù)合陶瓷和初級(jí)光源。

14.包含至少一個(gè)根據(jù)實(shí)施方案13的光源的照明裝置。

附圖說明

圖1：圖1顯示對(duì)比材料yag:ce以及如實(shí)施例3a中所制備的由y3al5o12:ce和al2w3o12(3:1)組成的復(fù)合陶瓷的發(fā)射光譜。該光譜用edinburghinstrumentsfl900熒光分光計(jì)，使用xe中壓燈(osram)作為激發(fā)源記錄。

圖2：圖2顯示對(duì)比材料yag:ce以及如實(shí)施例3b中所制備的由y3al5o12:ce和yalw3o12(3:1)組成的復(fù)合陶瓷的發(fā)射光譜。該光譜用edinburghinstrumentsfl900熒光分光計(jì)，使用xe中壓燈(osram)作為激發(fā)源記錄。

具體實(shí)施方式

“復(fù)合陶瓷”中的術(shù)語“復(fù)合”意欲考慮其微結(jié)構(gòu)具有至少兩種粒子類型的情況。第一粒子類型由轉(zhuǎn)化磷光體形成，另一粒子類型由所述其它材料形成。這里所述其它材料意欲通過具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)而補(bǔ)償轉(zhuǎn)化磷光體材料的熱膨脹。

在本申請(qǐng)中，術(shù)語“轉(zhuǎn)化磷光體”意指吸收電磁譜的特定波長(zhǎng)區(qū)，優(yōu)選藍(lán)光或uv區(qū)，特別是藍(lán)光譜區(qū)中的輻射，并發(fā)射電磁譜的另一波長(zhǎng)區(qū)的可見光的材料。

在本申請(qǐng)中，術(shù)語“發(fā)射轉(zhuǎn)化材料”意指包含至少一種轉(zhuǎn)化磷光體和任選其它材料，優(yōu)選具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的材料。

轉(zhuǎn)化磷光體優(yōu)選為含ce、含eu和/或含mn的材料。含ce、含eu和/或含mn的材料優(yōu)選為無機(jī)陶瓷材料，其中一些晶格格位特別優(yōu)選被ce³⁺、eu²⁺、eu³⁺和/或mn²⁺或mn⁴⁺離子占據(jù)。

含ce、含eu和/或含mn的材料中的ce、eu和/或mn的含量?jī)?yōu)選為0.01-5原子％，優(yōu)選0.01-5原子％，更優(yōu)選0.05-3原子％，基于含ce、eu和/或含mn的材料中的在晶格格位代替ce、eu和/或mn的原子的總數(shù)，例如基于yag中的y。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的含ce、含eu和/或含mn的材料為本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的適合作為發(fā)光二極管中的轉(zhuǎn)化磷光體的那些。這些特別是硅酸鹽，例如原硅酸鹽、氧原硅酸鹽(oxyorthosilicates)、二硅酸鹽(disilicates)、sialone、硅氧氮化物(silicooxynitrides)、硅氮化物(siliconitrides)、鋁酸鹽、石榴石，以及其它三元和四元氧化物和氮化物。

特別優(yōu)選含ce、含eu和/或含mn的材料為含ce、含eu和/或含mn的石榴石。根據(jù)本發(fā)明，石榴石優(yōu)選意指具有以下形式的化學(xué)組成的成巖礦物：

e3g2(to4)3

其中：

e為被8個(gè)氧陰離子圍繞的二價(jià)或三價(jià)陽離子；

g為被6個(gè)氧陰離子圍繞的二價(jià)、三價(jià)或四價(jià)陽離子，優(yōu)選三價(jià)陽離子；且

t為被4個(gè)氧陰離子圍繞的三價(jià)或四價(jià)陽離子。

根據(jù)本發(fā)明，石榴石優(yōu)選為含ce石榴石。根據(jù)本發(fā)明，這優(yōu)選意指其中一些陽離子e已被ce³⁺離子代替的石榴石。為了簡(jiǎn)便起見，含ce石榴石在本申請(qǐng)中縮寫為e3g2(to4)3:ce。

e3g2(to4)3:ce中的e優(yōu)選選自y、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、lu或其混合物。e3g2(to4)3:ce中的g和t優(yōu)選相互獨(dú)立地選自al、sc、ga或其混合物。作為選擇，g和t也可代表組合mg/si或mg/ge或其混合物，其中mg和四價(jià)元素si或ge則以相同摩爾比例存在。

“熱膨脹系數(shù)”意指描述物質(zhì)在溫度變化時(shí)尺寸變化方面的行為的特征量。造成該行為的效應(yīng)是熱膨脹。熱膨脹取決于所用物質(zhì)，即為物質(zhì)特異性材料常數(shù)。它的度量單位為k^-1。如果它是正的，則物質(zhì)隨著溫度提高而膨脹。如果它是負(fù)的，則物質(zhì)的尺寸隨著溫度提高而降低。由于在許多物質(zhì)的情況下，熱膨脹并非在整個(gè)溫度范圍內(nèi)均勻地進(jìn)行，熱膨脹系數(shù)本身也是溫度相關(guān)的，因此，其是對(duì)于特定參照溫度或特定溫度范圍而言的。就本發(fā)明而言，熱膨脹系數(shù)如下測(cè)定：由于熱膨脹系數(shù)α高度取決于陶瓷的微結(jié)構(gòu)，復(fù)合物的α值必須借助膨脹計(jì)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。使用推桿膨脹計(jì)，根據(jù)din51045標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量復(fù)合陶瓷在熱作用下的長(zhǎng)度變化。也相應(yīng)地測(cè)定存在于復(fù)合陶瓷中并根據(jù)本發(fā)明具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的所述其它材料的熱膨脹系數(shù)。

在本發(fā)明中，在20-200℃的溫度變化的情況下，所述其它材料的負(fù)的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選為1*10^-6至12*10^-6k^-1，特別優(yōu)選3*10^-6至10*10^-6。

本發(fā)明復(fù)合材料中具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的所述其它材料優(yōu)選為鎢酸鹽或鉬酸鹽或其混合氧化物。所述其它材料特別優(yōu)選選自al2w3o12、y2w3o12、yalw3o12、zrw2o8、al2mo3o12、y2mo3o12、yalmo3o12、zrmo2o8、al2wmo2o12、y2wmo2o12、yalwmo2o12、zrwmoo8、al2mow2o12、y2mow2o12、yalmow2o12或其混合物。

此處還優(yōu)選將具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料涂覆。合適的涂料為例如無機(jī)氧化物，例如氧化鋁或氧化硅。

轉(zhuǎn)化磷光體與所述其它材料的摩爾比優(yōu)選為1:0.5-10:1，優(yōu)選1:1-5:1。精確的摩爾比尤其取決于轉(zhuǎn)化磷光體的熱膨脹系數(shù)和所述其它材料的熱膨脹系數(shù)如何相對(duì)于彼此作用。轉(zhuǎn)化磷光體通常具有正熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度提高而膨脹。為補(bǔ)償該膨脹，所用所述其它材料為具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料。所述其它材料的膨脹系數(shù)應(yīng)為負(fù)的以達(dá)到轉(zhuǎn)化磷光體的膨脹系數(shù)為正的程度。在該理想情況下，兩種材料應(yīng)以0.9:1-1:0.9的摩爾比使用。兩種組分的摩爾比應(yīng)彼此調(diào)整至轉(zhuǎn)化磷光體的正膨脹系數(shù)大于所述其它材料的負(fù)膨脹系數(shù)的絕對(duì)值(modulus)的程度。換言之，復(fù)合陶瓷中兩種組分的摩爾比應(yīng)近似地與它們的熱膨脹系數(shù)的絕對(duì)值之比成正比。

本發(fā)明還涉及制備復(fù)合陶瓷，優(yōu)選本發(fā)明復(fù)合陶瓷的方法，所述方法包括以下步驟：

a)提供轉(zhuǎn)化磷光體；

b)提供具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料；

c)將步驟a)和b)中提供的兩種組分混合以得到混合物；和

d)將混合物燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明，步驟a)中提供的轉(zhuǎn)化磷光體應(yīng)以與對(duì)本發(fā)明復(fù)合陶瓷給出的完全相同的方式定義。這里轉(zhuǎn)化磷光體優(yōu)選以粉末形式提供。這里轉(zhuǎn)化磷光體粉末的平均粒度優(yōu)選為0.1-1μm。

步驟b)中提供的具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料在這里應(yīng)以與對(duì)復(fù)合陶瓷定義的所述其它材料完全相同的方式定義。它也優(yōu)選以粉末形式使用且它的平均粒度優(yōu)選為1-10μm。

在本發(fā)明方法的步驟c)中，將步驟a)和b)中提供的材料相互混合。粉末可以以干狀態(tài)或者通過加入溶劑以懸浮液的形式相互混合。合適的溶劑為常規(guī)溶劑，例如乙醇或異丙醇。步驟c)中的混合優(yōu)選在球磨機(jī)中進(jìn)行。優(yōu)選繼續(xù)混合直至粉末的平均粒度為0.1-1μm。此處有幫助的是使用特定添加劑以對(duì)抗聚集體的形成。對(duì)于氧化物粉末，通常使用所謂的聚電解質(zhì)，例如darvan(vanderbilt)、dolapix(zschimer&schwertz)、kd1(uniqema)。

在混合以后，可進(jìn)一步加工所得粉末混合物。優(yōu)選將粉末混合物在兩個(gè)步驟中單軸且等靜壓壓制成薄圓盤的形式，其中壓制壓力為100-300mpa。

根據(jù)本發(fā)明，步驟d)中的燒結(jié)在合適的溫度下進(jìn)行。如果步驟a)中的轉(zhuǎn)化磷光體無涂層地提供，則燒結(jié)在低于具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行。已發(fā)現(xiàn)，如果燒結(jié)溫度為具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的熔融溫度的2/3-5/6，則實(shí)現(xiàn)良好結(jié)果。如果轉(zhuǎn)化磷光體帶有在加工條件下穩(wěn)定的惰化涂層，則在本發(fā)明這一方案中，燒結(jié)也可熔融溫度區(qū)域或者略高于該溫度的溫度進(jìn)行。燒結(jié)優(yōu)選在800-1600℃，更優(yōu)選1000-1600℃的溫度下進(jìn)行。燒結(jié)優(yōu)選在燒結(jié)爐中進(jìn)行。燒結(jié)優(yōu)選在保護(hù)氣體氣氛(n2或ar)，作為選擇，在還原氣氛如合成氣體(forminggas)下進(jìn)行。

本發(fā)明還涉及制備復(fù)合陶瓷，優(yōu)選本發(fā)明復(fù)合陶瓷的可選方法，所述方法包括以下步驟：

a')將轉(zhuǎn)化磷光體用鋁氧化物涂覆；

b')將步驟a')中所得的涂覆轉(zhuǎn)化磷光體與含w或含mo組分混合以得到混合物；和

c')將步驟b')中所得混合物在1000-1600℃，優(yōu)選1400-1600℃的溫度下燒結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明，步驟a')中提供的轉(zhuǎn)化磷光體應(yīng)以對(duì)本發(fā)明復(fù)合陶瓷給出的完全相同的方式定義。轉(zhuǎn)化磷光體在這里優(yōu)選以粉末形式提供。轉(zhuǎn)化磷光體粉末的平均粒度在這里優(yōu)選為1-10μm。

所用鋁氧化物可以為能夠在步驟c')的燒結(jié)時(shí)與含w或含mo化合物形成具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的任何氧化鋁化合物。所用鋁氧化物優(yōu)選為al2o3，特別優(yōu)選作為γ-晶型。

含w或含mo組分意指可通過燒結(jié)與鋁氧化物反應(yīng)形成具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的無機(jī)化合物。所用含w或含mo組分優(yōu)選為wo3或moo3。具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料在本文中應(yīng)以與對(duì)復(fù)合陶瓷定義的所述其它材料完全相同的方式定義。

可選制備方法在步驟c')中得到其中轉(zhuǎn)化磷光體粒子被具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料圍繞的復(fù)合陶瓷。

此外，本發(fā)明涉及本發(fā)明復(fù)合陶瓷或通過本發(fā)明方法制備的復(fù)合陶瓷作為發(fā)射轉(zhuǎn)化材料的用途。

由于復(fù)合陶瓷中轉(zhuǎn)化磷光體的存在，復(fù)合陶瓷還具有可將一種激發(fā)波長(zhǎng)的光/輻射轉(zhuǎn)化成另一波長(zhǎng)的光的性能。因此，發(fā)射轉(zhuǎn)化材料優(yōu)選用于光源中。特別優(yōu)選光源為led(發(fā)光二極管)或者包含led。此外，優(yōu)選光源發(fā)射白光。

此外，本發(fā)明因此還涉及包含本發(fā)明陶瓷組分或通過本發(fā)明方法制備的復(fù)合陶瓷的光源。光源可具有其中來自初級(jí)光源的光通過轉(zhuǎn)化磷光體轉(zhuǎn)化的任何類型。然而，優(yōu)選光源為led或者包含led。

在本發(fā)明led的情況下，用于“磷光體轉(zhuǎn)化led”的術(shù)語pc-led也是常用的。

初級(jí)光源可以為半導(dǎo)體芯片，基于zno、tco(透明導(dǎo)電氧化物)、znse或sic的發(fā)光裝置，基于有機(jī)發(fā)光層(oled)的裝置或者等離子體或放電源，優(yōu)選半導(dǎo)體芯片。這類光源的可能形式也是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。

如果初級(jí)光源為半導(dǎo)體芯片，則優(yōu)選發(fā)光氮化銦鋁鎵(inalgan)，特別是式inigajalkn的那些，其中0≤i、0≤j、0≤k且i+j+k＝1。

光源中所用的復(fù)合陶瓷優(yōu)選以均勻的薄且無孔片的形式直接施用于芯片形式的初級(jí)光源表面上。這具有這一優(yōu)點(diǎn)：不發(fā)生轉(zhuǎn)化磷光體的激發(fā)和發(fā)射的位置依賴性變化，導(dǎo)致用其裝配的光源發(fā)射均勻且顏色恒定的光錐且具有高光輸出。如果需要的話，陶瓷發(fā)射轉(zhuǎn)化模制品形式的復(fù)合陶瓷可固定在芯片基底上，例如使用水玻璃溶液固定。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，陶瓷發(fā)射轉(zhuǎn)化模制品形式的復(fù)合陶瓷具有在與半導(dǎo)體芯片相反的那側(cè)上的結(jié)構(gòu)化(例如金字塔形)表面。因此，可從陶瓷發(fā)射轉(zhuǎn)化模制品中耦合出盡可能多的光。陶瓷發(fā)射轉(zhuǎn)化模制品上的結(jié)構(gòu)化表面優(yōu)選例如在等靜壓壓制的情況下通過具有結(jié)構(gòu)化壓板且因此將結(jié)構(gòu)壓印在表面中的壓模制備。如果要制備盡可能最薄的陶瓷發(fā)射轉(zhuǎn)化模制品或片，結(jié)構(gòu)化表面是理想的。壓制條件是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的(參見j.kriegsmann，technischekeramischewerkstoffe[industrialceramicmaterials]，第4章，deutscherwirtschaftsdienst，1998)。

此外，本發(fā)明涉及包含至少一個(gè)本發(fā)明光源的照明裝置，特別是用于顯示器件的背光的光源。這類照明裝置主要用于背光顯示器件，特別是液晶顯示器件(lc顯示器)中。因此，本發(fā)明還涉及這類顯示器件。

在本發(fā)明照明裝置的同樣優(yōu)選變化方案中，發(fā)射轉(zhuǎn)化材料(復(fù)合陶瓷)與初級(jí)光源(特別是半導(dǎo)體芯片)之間的光耦合優(yōu)選通過光導(dǎo)裝置進(jìn)行。因此，可將初級(jí)光源安裝在中心位置上并通過光導(dǎo)器件如光學(xué)纖維光學(xué)耦連于發(fā)射轉(zhuǎn)化材料。這樣，可實(shí)現(xiàn)適于光需求的燈，其僅由一種或多種可排列形成光幕(lightscreen)的不同轉(zhuǎn)化磷光體和連接在初級(jí)光源上的光波導(dǎo)組成。這樣，可將強(qiáng)初級(jí)光源置于對(duì)電組裝有利的位置上并安裝包含發(fā)射轉(zhuǎn)化材料的燈，其在任意所需位置，不用進(jìn)一步的電纜僅通過鋪設(shè)光導(dǎo)而耦連于光波導(dǎo)。該概念也稱為“遠(yuǎn)程概念”或“遠(yuǎn)程磷光體概念”。所述陶瓷磷光體可以以使得用于光激發(fā)的光源與本發(fā)明陶瓷模制品相距一段距離的方式安裝在燈中。

以下實(shí)施例和圖意欲說明本發(fā)明。然而，它們決不應(yīng)被視為限定性的。可用于制備中的所有化合物或組分是已知或市售的，或者可通過已知方法合成。

實(shí)施例：

實(shí)施例1：制備由y3(al1-asia/2mga/2)5o12:ce和al2w3o12組成的復(fù)合陶瓷

分別制備用于復(fù)合陶瓷的粉末組分，即鋁酸釔和鎢酸鋁。所用原料為金屬硝酸鹽y(no3)3、al(no3)3、ce(no3)3用于鋁酸釔，以及在氨中的al(no3)3和wo3用于鎢酸鋁，每種情況下將所述組分混合以得到均勻溶液。溶液中的金屬陽離子通過加入絡(luò)合劑(例如三胺(trisamine))而穩(wěn)定，然后蒸發(fā)以得到固體殘余物。干殘余物的進(jìn)一步加熱導(dǎo)致引燃和海綿狀前體結(jié)構(gòu)的形成。將該前體在800-1000℃的溫度下煅燒并轉(zhuǎn)化成軟聚集體形式的化合物y3-xcexal5o12和al2w3o12。將al2w3o12粉末通過濕化學(xué)方法用al2o3涂覆，其中涂覆方法通過在混合反應(yīng)器中將異丙醇鋁在醇介質(zhì)中水解而實(shí)現(xiàn)，其中加入氨作為催化劑。

在隨后步驟中，將兩種粉末混合，其中第二組分的體積比例為10-60體積％，并考慮最終陶瓷的膨脹測(cè)量而確定。

在兩個(gè)步驟中以薄圓盤的形式單軸且等靜壓壓制混合粉末，其中壓制壓力為100-300mpa。隨后的燒結(jié)在空氣中以多步驟方法實(shí)現(xiàn)，其中溫度在1000-1600℃范圍內(nèi)。將燒結(jié)的陶瓷使用金剛石懸浮液研磨并通過picolaser切成與激發(fā)源匹配的尺寸。

實(shí)施例2：制備由y3(al1-asia/2mga/2)5o12:ce和yalw3o12(3:1)組成的復(fù)合陶瓷

通過陶瓷方法分別制備用于復(fù)合陶瓷的粉末組分，即鎂-和硅摻雜的鋁酸釔和鎢酸釔鋁。將細(xì)粉形式的金屬氧化物混合、在800-1200℃的溫度下煅燒并合成。將yalw3o12粉末通過濕化學(xué)方法用al2o3涂覆，其中涂覆方法通過在混合反應(yīng)器中將異丙醇鋁在醇介質(zhì)中水解而實(shí)現(xiàn)，其中加入氨作為催化劑。將y3(al1-asia/2mga/2)5o12:ce粉末精細(xì)研磨并與al2o3涂覆的yalw3o12粉末混合。將混合物通過兩步單軸和等靜壓壓制以薄圓盤的形式成型，其中壓制壓力為100-300mpa。隨后的燒結(jié)在空氣中以多步驟方法實(shí)現(xiàn)，其中溫度為1000-1600℃。將燒結(jié)陶瓷使用金剛石懸浮液研磨并通過picolaser切成與激發(fā)源匹配的尺寸。

實(shí)施例3：由yag:ce和鎢酸鹽(實(shí)施例3a：al2w3o12；實(shí)施例3b：alyw3o12)制備復(fù)合陶瓷的具體實(shí)驗(yàn)程序

步驟1.yag:ce粉末通過自燃方法制備，其中將金屬硝酸鹽水溶液與三(羥甲基)氨基甲烷(tris：m＝121.14g/mol)混合，干燥，然后引燃。將黑色前體在1000℃下煅燒并在方法中轉(zhuǎn)化成細(xì)顆粒無色粉末。

將8.4594g(0.02524mol)y2o3溶于10ml的hno3中并用h2o補(bǔ)充至約250ml。然后加入46.8913g(0.08421mol)的al(no3)3*9h2o和0.03256g(0.00005mol)的ce(no3)3*9h2o并溶解。將tris加入均勻溶液中，并用h2o補(bǔ)充至約500ml。在加熱以后，將h2o蒸發(fā)，并將殘余物引燃。將前體在干燥箱中干燥12小時(shí)，在研缽中研磨，然后在爐中在1000℃下煅燒1小時(shí)。

步驟2.al2w3o12粉末通過陶瓷方法制備，其中將細(xì)顆粒氧化物al2o3和wo3混合并在兩步驟中處理，首先在1000℃的溫度下，然后在1100℃下處理(中間在研缽中研磨)。

將1.019g(0.01mol)的al2o3(納米級(jí))與6.955g(0.003mol)的wo3用乙醇研磨(瑪瑙研缽)。將懸浮液干燥并在研缽中均化，然后在1000℃下燒結(jié)12小時(shí)，在研缽中研磨并在空氣中在1100℃下煅燒12小時(shí)。

步驟3.alyw3o12粉末通過陶瓷方法由氧化物al2o3、wo3和y2o3制備，其中將所有氧化物粉末一起在研缽中研磨并在兩步驟中在空氣中在1000℃(6小時(shí))和1100℃(12小時(shí))下處理。

將0.5098g(0.005mol)的al2o3(納米級(jí))與6.955g(0.003mol)的wo3和1.129g(0.005mol)的y2o3在乙醇中研磨。將懸浮液干燥并在研缽中均化，然后在1000℃下燒結(jié)12小時(shí)，在研缽中研磨并在空氣中在1100℃下煅燒12小時(shí)。

步驟4.借助al2w3o12粉末或alyw3o12粉末的混合物制備包含yag:ce和上述金屬鎢酸鹽之一的復(fù)合陶瓷。為此，將y2.997ce0.003al5o12粉末(90-99重量％)和每種情況下一種鎢酸鹽(1-10重量％)在乙醇中(在瑪瑙研缽中)研磨，干燥，用幾滴壓制助劑聚乙烯醇潤(rùn)濕(在瑪瑙研缽中)，然后單軸(約100mpa)和等靜壓(約300mpa)壓制以得到片(厚度約2.5mm，直接約12mm)，在空氣中干燥，最后在兩個(gè)步驟中燒結(jié)，首先在1000℃下12小時(shí)，然后在1100℃下2小時(shí)。得到陶瓷模制品。

對(duì)比例a：制備不包含具有負(fù)的熱膨脹系數(shù)的材料的復(fù)合陶瓷

為比較，由yag:ce和al2o3制備復(fù)合材料，其中yag:ce通過自燃方法制備。所用第二組分為al2o3納米粉末(degussa)。在粉末混合(有利地以1:1體積比)以后，以類似于上述實(shí)施例的方式制備陶瓷圓盤。

對(duì)比例b：

作為第二對(duì)比材料，制備包含yag:ce與未摻雜yag的陶瓷。yag:ce粉末通過共沉淀方法制備，其中所用原料為金屬硝酸鹽y(no3)3、al(no3)3、ce(no3)3，且所用沉淀劑為nh4hco3。將產(chǎn)生的沉淀物通過在800℃下煅燒和在1000℃下燒結(jié)而轉(zhuǎn)化成yag:ce。在劇烈研磨以后，yag:ce變成細(xì)顆粒并適于與以類似方式制備的yag混合。將混合物通過兩步驟單軸且等靜壓壓制成型成薄圓盤，其中壓制壓力為100-300mpa。隨后的燒結(jié)在空氣中以多步驟方法實(shí)現(xiàn)，其中溫度為1000-1600℃。將燒結(jié)的陶瓷使用金剛石懸浮液研磨并通過picolaser切成與激發(fā)源匹配的尺寸。

實(shí)施例4：以實(shí)施例3a和3b以及對(duì)比例a和b的復(fù)合陶瓷制造led

實(shí)施例4a：遠(yuǎn)程磷光體裝置

將由本發(fā)明復(fù)合陶瓷組成的具有5mm直徑和0.1mm厚度的片置于填充有液體硅氧烷oe6550(dowcorning)的smdled(芯片峰值波長(zhǎng)450nm，操作電流強(qiáng)度350ma，空腔操作直徑5.5mm)上，從而將圓形空腔密封。然后將組件儲(chǔ)存在150℃的烘箱中1小時(shí)，期間硅氧烷硬化并強(qiáng)結(jié)合在led和陶瓷片上。

實(shí)施例4b：芯片級(jí)轉(zhuǎn)化裝置

直接放置具有1×1mm正方形尺寸和0.1mm厚度的陶瓷磷光體片以借助一滴硅氧烷oe6550(dowcorning)安裝在smd倒裝led的1×1mmled芯片(芯片峰值波長(zhǎng)450nm，操作電流強(qiáng)度350ma)上。在硅氧烷在150℃下經(jīng)1小時(shí)硬化以后，將led的其余空腔用硅氧烷oe6550(dowcorning)澆鑄，并將整個(gè)組件在150℃下儲(chǔ)存1小時(shí)以使硅氧烷硬化。

實(shí)施例5：發(fā)射強(qiáng)度

在圖1和2中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3a和3b的復(fù)合陶瓷顯示出與對(duì)比例a和b的yag:ce陶瓷相比較低的強(qiáng)度，預(yù)期這是由于yag:ce磷光體在復(fù)合陶瓷中是稀形式的。光譜用edinburghinstrumentsfl900熒光分光計(jì)記錄，其中所用激發(fā)源為xe中壓燈(osram)。

實(shí)施例6：壽命

根據(jù)實(shí)施例1、2和3的本發(fā)明復(fù)合陶瓷的優(yōu)點(diǎn)可參考在發(fā)光二極管中的長(zhǎng)期使用證明。本發(fā)明材料與來自現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷相比顯示出在使用中降低的裂化。因此，效率較慢下降，且陶瓷可以以良好效率更長(zhǎng)時(shí)間使用。