[發明專利]一種Ce:YAG熒光玻璃及其制備方法和在白光LED中的應用

有效

• 申請號: 201710946274.3
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107500529B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 鄒軍;王子明;石明明;李楊;楊波波;李文博;張燦云;房永征
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學;浙江億米光電科技有限公司
• 主分類號: C03C3/15
• 分類號: C03C3/15;C03C4/12;C03B19/06;H01L33/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 葉龍飛;胡晶

本發明公開了一種Ce:YAG熒光玻璃，其由以下有效材料制成：質量分數為1:0.01?0.05的A組分原料和Ce:YAG熒光粉，其中，A組分原料為摩爾分數之和為100％的10?50mol％Bi₂O₃、30?80mol％B₂O₃和5?20mol％ZnO。本發明還公開該熒光玻璃的制備方法和在白光LED中的應用。本發明的熒光玻璃透明度高；制備過程中無有害氣體排放，實現了節能環保；同時具有更好的發光性能，易于民用白光LED大批量生產的要求，且應用于白光LED后，白光LED物理化學性質穩定、熱導率高。

技術領域

本發明屬于無機發光材料技術領域，特別涉及一種運用氣相傳輸平衡法(VTE)制得的Ce：YAG熒光玻璃及其制備方法和在白光LED中的應用。

背景技術

白光LED被稱為第四代照明光源，與傳統照明光源相比，其具有節能環保、壽命長(萬小時)、高效等優點。商業上常見的白光LED是由藍光InGaN芯片和Ce:YAG黃色熒光粉封裝在一起實現，其中的封裝過程大部分是將Ce:YAG熒光粉混合在環氧樹脂或傳統硅膠中，然后直接涂覆在藍光芯片表面。這種封裝方式存在散熱和折射率不匹配的問題，在白光LED工作時會產生大量的熱量，從而出現有機封裝材料(環氧樹脂/傳統硅膠)極易發生黃化和老化的問題，導致白光LED的發光壽命顯著降低和嚴重的色坐標漂移，因此，無法滿足高功率白光LED的照明需求；此外，Ce：YAG熒光粉微粒的折射率n＝1.84，而環氧樹脂/傳統硅膠的折射率n＝1.55，存在折射率不匹配，造成光散射損失嚴重，影響白光LED的發光效率。為了解決白光LED的上述問題，研發一種發光效率高、熱導率高、物化性能穩定的新型固體發光材料很有必要，也是發展白光LED技術的一個最新方向。

針對白光LED存在的問題，各國學者做了一系列探究實驗，得出一些解決方法。改變熒光粉的基質就是其中之一，如改用玻璃、微晶玻璃、陶瓷等等。在無機玻璃基體中均勻分布熒光粉顆粒，再封裝到藍光芯片表面；藍光激發Ce：YAG熒光粉得到的黃光耦合漏出的藍光實現白光。玻璃的熱導率比環氧樹脂粘結劑大，化學穩定性高，可以有效保護熒光顆粒，使其光色穩定，使用壽命長。因此，可以代替熒光涂敷這一方式，可有效解決白光LED光衰的問題。

目前出現的某些用于白光LED熒光玻璃材料的專利技術，如下：

溫州大學申請的中國發明專利CN 105523715A，“一種低熔點的透明熒光玻璃及其制備方法和在白光LED中的應用”，公開了一種低熔點透明熒光玻璃的制備方法，玻璃基體組分為B₂O₃-Bi₂O₃-TeO₂-ZnO-Na₂O-Sb₂O₃-NaNO₃，摻入Ce:YAG熒光粉共燒結成熒光玻璃。該熒光玻璃材料配方組分較多，且原料TeO₂、Sb₂O₃價格較貴，不適合民用白光LED規模生產，且Ce:YAG熒光粉在熒光玻璃中分布不均勻，發光效果不好。

蘇州工業園區晶冠瓷材料科技有限公司申請的中國發明專利CN 105399325 A，“用于白光LED的Ce：YAG熒光玻璃及其制備方法”公開了一種用于白光LED的熒光玻璃及其制備方法，其玻璃基體組分為PbO-B₂O₃-ZnO-SiO₂，摻入Ce:YAG熒光粉共燒結成熒光玻璃。該熒光玻璃的原料中含有PbO，生產過程中可能存在環境污染問題，不易于大規模民用白光LED的生產。

低熔點熒光玻璃的制備方法及其在白光LED中的應用的發表文獻和公開專利已經有很多，但總結后可能都存在兩個問題：1)基質玻璃制備配方復雜，且熔融溫度過高造成能源浪費。2)材料組成設計不盡合理，摻入熒光粉后光學性能較差。

發明內容