[發(fā)明專利]一種高效可調(diào)復(fù)合熒光玻璃材料的制備和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112645592B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向衛(wèi)東;梁月緣;梁曉娟
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: C03C4/12
• 分類號: C03C4/12;C03C3/064;C03C1/02;H01L33/50
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

本發(fā)明公開了一種復(fù)合熒光玻璃材料的制備和應(yīng)用，所述制備方法包括以下步驟：(1)按比例準(zhǔn)確稱量玻璃原料B₂O₃、SiO₂、CaO和Na₂O，然后放入研缽中，均勻混合研磨后置于坩堝中；把坩堝放入高溫爐中，升溫至熔制溫度1200?1400℃，保溫5?15分鐘后將坩堝中的玻璃熔體倒入冷水中炸玻璃，以消除玻璃的內(nèi)應(yīng)力，降低玻璃的熔點；將水淬過后的玻璃塊進(jìn)行烘干處理，溫度為100?200℃，時間為3?15小時，烘干后經(jīng)碎化處理、研磨過篩得到玻璃前驅(qū)體；(2)將氮化物紅粉CaAlSiN₃:Eu²⁺、Ce:YAG黃粉與玻璃粉按比例混合，置于涂抹了納米Al₂O₃層的坩堝中，放入高溫熔融爐加熱保溫使之熔融成型，使之隨爐冷卻獲得復(fù)合熒光玻璃材料。本發(fā)明提供了該復(fù)合熒光玻璃材料在白光LED和LD照明中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合熒光玻璃材料的制備方法和應(yīng)用，屬于研究玻璃陶瓷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大功率白光發(fā)光二極管的發(fā)展迫切需要高效穩(wěn)定的全無機(jī)色彩轉(zhuǎn)換器。在這方面，熒光粉玻璃/陶瓷復(fù)合材料可以結(jié)合熒光粉的高量子效率和玻璃/陶瓷基質(zhì)的高化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的優(yōu)點，顯示出巨大的發(fā)展前景。然而，高溫下熒光粉和基質(zhì)之間的強(qiáng)界面反應(yīng)導(dǎo)致了嵌入熒光粉的量子效率損失，傳統(tǒng)的解決方案依賴于高壓固結(jié)技術(shù)。吸收入射光后能發(fā)射出所需波長光的顏色轉(zhuǎn)換器在發(fā)光和探測器件以及光電器件中起著關(guān)鍵作用。然而，傳統(tǒng)的發(fā)光粒子嵌入透明有機(jī)聚合物中的顏色轉(zhuǎn)換器在暴露于熱、濕氣和短波輻射時極易降解，導(dǎo)致器件的壽命比預(yù)期的要短得多。近年來，熒光粉轉(zhuǎn)換白光發(fā)光二極管(pc-WLEDs)已廣泛應(yīng)用于普通照明和顯示背光源中，但其擴(kuò)展到路燈、汽車前照燈、大尺寸顯示器等大功率、高亮度照明領(lǐng)域的速度非常緩慢。除了熒光粉的熱猝滅之外，在強(qiáng)烈的藍(lán)色/近紫外輻射和高溫(150℃)下，有機(jī)樹脂的降解成為主要障礙。傳統(tǒng)摻雜的單相(或共晶)透明陶瓷和塊體晶體是有效的全無機(jī)顏色轉(zhuǎn)換器，可以避免有機(jī)包裹，但昂貴的制備和非常有限的種類使它們無法大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。相反，將商業(yè)熒光粉和玻璃/陶瓷粉末的混合物直接固結(jié)成塊狀復(fù)合材料被認(rèn)為是更可行和經(jīng)濟(jì)的策略，部分原因是熒光粉和基質(zhì)組合物的選擇多樣化。通常，更熱穩(wěn)定的基質(zhì)需要更高的燒結(jié)溫度以完全致密化，而在高溫(800℃)下與基質(zhì)的強(qiáng)界面反應(yīng)將腐蝕熒光粉顆粒。與其他復(fù)合材料一樣，這里最基本的問題是如何保持嵌入熒光粉的完整性，以便復(fù)合材料能夠保持原始熒光粉的發(fā)光性質(zhì)。但用淬冷過的玻璃磨成粉與熒光粉混合，可以在600-900℃進(jìn)行燒結(jié)。更重要的是LED照明正在向特種照明發(fā)展，對大功率照明器件在高亮度、長壽命以及照射距離等方面要求越來越高。

基于“熒光粉+硅膠”的熒光轉(zhuǎn)換型LED器件，具有轉(zhuǎn)換效率高、合成簡單、體積小等優(yōu)點，是半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的主流方案。由于硅膠等透明有機(jī)封裝材料的熱導(dǎo)率低(僅0.1～0.4W/m/K)，化學(xué)穩(wěn)定性差(容易老化)，因而“熒光粉+硅膠”型轉(zhuǎn)換體僅適用于低功率密度的LED器件(0.1W/mm²)。