[發明專利]一種YAG:Ce玻璃陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010022185.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111153594B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 楊海生;向衛東;梁曉娟
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: C03C10/04
• 分類號: C03C10/04;C03C4/12;H01L33/50;F21K9/64;F21Y115/10;F21Y115/30
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發明公開了一種YAG:Ce玻璃陶瓷及其制備方法和應用，所述的YAG:Ce陶瓷中玻璃組分質量百分比組成：40?50Wt％SiO₂，20?30Wt％B₂O₃，1?15mol％CaO，1?20mol％Na₂O，各組分質量分數之和為100％。Y₃Al₅O₁₂：Ce熒光粉的含量為玻璃基體的10?60wt％。本發明的YAG：Ce陶瓷與商業460GaN藍光LED芯片耦合，調節電流為10?50mA、能產生高光效的白光，因而可用于組建高光效的藍光芯片激發的白光LED。

技術領域

本發明屬于無機固體發光材料領域，具體是一種YAG:Ce玻璃陶瓷制備方法及其應用。

背景技術

白光LED之所以被作為新一代綠色照明光源，是因其節能、環保、長壽命等優點而獲得廣泛應用。如：室內照明、室外照明、顯示器背光源、聚光燈、汽車前大燈、景觀燈等領域，白光LED已成為人類日常生活中重要的組成部分。目前，商用白光LED主要使用藍光LED芯片與黃色熒光粉組合封裝在一起實現的，這種方式具有制備工藝簡單、驅動電路簡單、成本低廉、封裝光效高、可靠性高等優點。并且其形成的白光光譜中只有藍光和黃光兩種顏色，缺少紅光部分，因此，該方式得到的白光LED燈顯色指數較低，不適合應用于室內照明。同時這種商用白光LED需要將熒光粉分散在硅膠或環氧樹脂中，由于封裝的環氧樹脂/硅膠導熱性和化學穩定性較差、玻璃化轉變溫度較低，因此在大功率白光LED發光伴隨產生大量的熱使硅膠或環氧樹脂中的甲基官能團解離，鍵斷裂產生的缺陷會使得環氧樹脂/硅膠容易發生老化泛黃，造成LED色偏，光效下降，嚴重縮短白光LED器件的使用壽命。因此，有必要研發發光效率高、顯色指數高、熱穩定性好、物化性能穩定的新型熒光轉換材料，以滿足大功率LED的發展需求。

為了解決上述存在的問題，科研工作者對此進行深入研究并提出了多種熒光粉封裝技術。一是使用透明玻璃作為熒光粉的載體，即通過絲網印刷、懸涂、浸涂、電泳沉積熒光粉等在載體上面。二是利用絲網印刷技術制備熒光膜；三是使用低熔點玻璃作為封裝熒光粉的基質，簡稱PiG(Phosphor-in-glass)。Yang Peng.等人(Journal of Alloys andCompounds 693(2017)279e284)報道了用絲網印刷制備了扇形片和同心環形的PIG應用于白光LED，但是制備工藝流程較復雜。韓國的Kim等人(J.Am.Ceram.Soc.100(2017)5186)報道了B₂O₃ -R₂O-ZnO-SiO₂-P₂O₅(R＝K,Na)低熔點玻璃中共摻發紅光的CaAlSiN₃：Eu和發黃光的Ce:YAG熒光粉，但因其采用先靜壓成型再燒結的方法制備，工藝復雜，制得的樣品透明性差，發光性能有待進一步改進，其中還存在較多氣孔，散熱性不好。其中，第三種將熒光粉封裝在低熔點玻璃基質中，基質穩定、散熱性好、強度高、發光效率高，運用在大功率LED具有獨特的優勢。制備PiG有兩種方法：玻璃析晶和低溫共燒結，其中低溫共燒結因工藝簡單、成本低，成為目前主流的制備方法。

然而，目前采用低溫共燒結制備PiG時，摻雜熒光粉的種類一般為氧化物熒光粉，而對(氧)氮化物熒光粉與玻璃粉共燒結制備PiG的報道非常少，這可能是由于氮化物熒光粉CaAlSiN₃:Eu²⁺、Ca₂Si₅N₈:Eu²⁺等在制備過程中易與玻璃基質發生反應，導致熒光粉降解。但是，在目前所用到的紅色的熒光粉中，氮化物紅色熒光粉具有最佳的耐熱穩定性、量子效率和化學穩定性。因此，為了獲得大功率的暖白光LED，亟需制備紅色氮化物熒光粉與低熔點玻璃復合材料。

通過檢索：