[發明專利]一種白光LED用硼酸鹽發光玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201110460420.4
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102531387A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 潘再法;王麗麗;朱澄靜;莫衛民
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C03C3/15
• 分類號: C03C3/15;C03C4/12
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

(一)技術領域

本發明涉及應用于半導體照明的發光材料，尤其是涉及一種可被近紫外光LED芯片有效激發而發白光的硼酸鹽玻璃及其制備方法。

(二)背景技術

半導體白色發光二極管(light-emitting?diodes，簡稱LED)是近十多年來發展起來的一種新型固態照明器件。與傳統的白熾燈、熒光燈相比，白光LED具有節能、效率高、壽命長、體積小、顏色可調等優點，被稱為“第四代照明光源”。目前，常用的白光LED需采用有機樹脂將藍光LED芯片與YAG:Ce熒光粉封裝起來。但是封裝用的有機樹脂易老化，尤其是采用紫外光LED芯片來獲得白光LED的方案中，器件的壽命大大降低，開發一種新型的材料來解決這些問題具有重要意義。同時由于白光是由熒光體的黃色熒光與LED的藍光混合而成，器件的發光顏色隨驅動電壓和熒光體涂層厚度的變化而變化，色彩還原性差，顯色指數低。為解決上述問題，全色單基質白光玻璃能在一定程度上克服混合熒光體的不足，提高了流明效率和顯色指數；并且由玻璃替代樹脂也能優化封裝工藝。因此開發適合紫外激發的高效單基質白光玻璃具有廣闊的經濟應用價值。

本發明制備了三摻Eu²⁺、Tb³⁺和Mn²⁺的發光玻璃，此發光玻璃能被近紫外光有效激發而發出穩定高效的白光。

(三)發明內容

本發明的目的在于擴大用于白光LED照明用的材料，提供一種新型的發光效率高、均勻性高、熱穩定性高、透過率高的制作工藝簡單的用于LED白光照明的發光玻璃及其制備方法。該發光玻璃可被從250nm到450nm的近紫外光激發，而且光轉換效率高，可穩定的發射出從400nm到750nm的覆蓋了整個可見光范圍的白光，是一種適合于紫外光LED芯片激發的白光LED應用的新型材料。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是：

一種白光LED用硼酸鹽發光玻璃，其特征在于所述玻璃的組成如下列化學表達式所示：

aSrO·bMgO·cB₂O₃:xEu²⁺，yMn²⁺，zTb³⁺

其中，a，b，c，x，y，z為各自的摩爾分數，其中，0.5＜a＜2，0.5＜b＜2，2≤c≤4，0.005≤x＜0.1，0.03≤y≤0.2，0≤z＜0.2。

優選的，所述化學表達式中，a+x+z＝1，b+y＝1。

優選的，所述化學表達式中：0.8＜a＜1.2，0.8＜b＜1.2，2≤c≤4，0.01≤x≤0.06，0.09≤y≤0.15，0.01≤z≤0.08。

本發明還提供所述的白光LED用硼酸鹽發光玻璃的制備方法，所述方法為：以各自含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb的化合物、含B的化合物為原料，按照所述白光LED用硼酸鹽發光玻璃的化學表達式中各元素的摩爾比例稱取相應的所述原料，直接以固體粉末或加入少量乙醇或丙酮潤濕，研磨混勻得混合物，將混合物在空氣或還原性氣氛中，升溫至900～1300℃溫度下進行焙燒，升溫速率通常為5℃/min～20℃/min，冷卻得最終焙燒產物即制得所述白光LED用硼酸鹽發光玻璃；所述的焙燒是指每次焙燒時間為1～7小時，焙燒1～5次，優選焙燒1次即可，多次焙燒時，每兩次焙燒之間冷卻到室溫進行研磨處理，最后一次焙燒在還原性氣氛下進行，所述還原性氣氛為含5-10v％氫氣的氮氣混合氣、含5-10v％一氧化碳的氮氣混合氣或活性炭在高溫下和空氣中的氧氣反應產生的一氧化碳氣氛；

所述含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb的化合物物為含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb各自對應的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或有機酸鹽；所述的含B的化合物為含硼的氧化物、硼酸或硼酸鹽。

進一步，所述含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb的化合物優選為含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb各自對應的氧化物或碳酸鹽。

在于所述的含B的化合物優選為硼酸。

本發明所述研磨可在瑪瑙研缽或球磨機中進行。所述研磨可以加入少量乙醇或丙酮潤濕，起到均勻介質的作用，通常加入量使固體原料成糊狀即可，這是本領域技術人員公知的。

本發明制備方法中，最后一次焙燒至熔融狀態后，將熔融液按需要倒入設定形狀的模具，冷卻得到相應形狀的所述白光LED用硼酸鹽發光玻璃。

或者最后一次得到的最終焙燒產物可以經過切割、拋光成所需要的形狀，制得特定形狀的白光LED用硼酸鹽發光玻璃。