[发明专利]一种稀土激活的白光荧光玻璃材料及其制备方法和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及光电子材料技术与半导体技术领域，特别是一种稀土激活的白光荧光玻璃材料及其制备方法和应用。

【背景技术】

固态照明技术的白光二极管采用荧光粉转换实现白光点光源，主要有红蓝绿三芯片、蓝光或近紫外光单芯片激发荧光粉的方式。其中，氮化镓基芯片与三价铈离子掺杂的钇铝石榴石荧光粉/环氧树脂转换型合成白光的模式，结构简单，是目前沿用的主流白光模式，按此技术在全球范围内形成了一个巨大产业链。从发展用于普通照明和显示背光源用途的大功率、高亮度和高显色性光源角度考虑，现有的荧光粉/环氧树脂白光模式存在效率、稳定性、色度、封装等方面的严重不足，相应的学术、技术以及商业竞争日益加剧。采用容易加工成型的透明荧光玻璃，与单芯片、氮化镓基芯片直接蚀刻“扣装”成白光器件，无疑是一个颇具吸引力的新思路，这一方案可望在提高热稳定和出光效率、简化封装工艺以及发展面光源方面，发挥重要作用

本发明通过高温熔体冷却法在空气中制备了铕离子和铽离子双掺杂的硼磷酸盐玻璃，在紫外光激发下发白光，并且白光的光色品质可以通过调节玻璃基质成分和稀土离子的掺杂浓度得到调节.

【发明内容】

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种稀土激活的白光荧光玻璃材料及其制备方法和应用，该荧光玻璃材料可与发射波长为300纳米到400纳米紫外激发源组合，封装成照明器件并可以得到白光，并且白光的光色品质可以通过调节玻璃的组成和稀土金素氧化物加入量进行调节，从而实现节能，简化封装工艺和增值的目的。

一种稀土激活的白光荧光玻璃材料，由硼磷酸盐玻璃和稀土掺杂物组成，硼磷酸盐玻璃的成分包括氧化锶(SrO)、氧化硼(B₂O₃)和氧化磷(P₂O₅)，其组成的摩尔百分比为：氧化硼30％-50％、氧化磷15％-30％、余量为氧化锶；稀土掺杂物包括氧化铕(Eu₂O₃)和氧化铽(Tb₄O₇)，氧化铕或氧化铽的加入量为不大于氧化锶摩尔数的5％。

所述氧化铕(Eu₂O₃)和氧化铽(Tb₄O₇)引入的稀土离子为Eu²⁺、Eu³⁺和Tb³⁺，其中Eu²⁺在该玻璃中的发射峰位于蓝光区域的430纳米、Tb³⁺在该玻璃中的发射峰位于绿光区域的544纳米、Eu³⁺在该玻璃中的发射峰位于红光区域的612纳米，三种离子同时存在于这种硼磷酸盐荧光玻璃中，在发射波长为300纳米到400纳米氮化镓基芯片的紫外激发源激发下，产生蓝绿红三色发射从而复合产生白光。

一种所述稀土激活的白光荧光玻璃材料的制备方法，步骤如下：

1)将硼磷酸盐玻璃和稀土掺杂物放入研钵，加入无水乙醇，无水乙醇的加入量为每克物料加入(1-2)ml，研磨30-60分钟后，放入干燥箱中，在60-80℃下干燥1-3小时，得到粉状混合物；

2)将上述粉状混合物置于刚玉坩埚中进行玻璃熔制，熔制温度为1300-1500℃，保温1-3小时，然后在熔融状态下倒入预热好的铜模中成型，在300-600℃退火2-3小时，得到透明荧光玻璃。

所述硼磷酸盐玻璃的原料为纯度为分析纯的碳酸锶(SrCO₃)、氧化硼(B₂O₃)和磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)；稀土掺杂物的纯度为99.99％。

所述铜模成型透明荧光玻璃的尺寸是直径为10ml、厚度为2mm。

一种所述稀土激活的白光荧光玻璃材料的应用，与发射波长为300-400nm的氮化镓基芯片激发源组合，按常规工艺封装成白光照明器件。

本发明的工作机理：