[发明专利]一种白光LED用硼酸盐发光玻璃及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及应用于半导体照明的发光材料，尤其是涉及一种可被近紫外光LED芯片有效激发而发白光的硼酸盐玻璃及其制备方法。

(二)背景技术

半导体白色发光二极管(light-emitting diodes，简称LED)是近十多年来发展起来的一种新型固态照明器件。与传统的白炽灯、荧光灯相比，白光LED具有节能、效率高、寿命长、体积小、颜色可调等优点，被称为“第四代照明光源”。目前，常用的白光LED需采用有机树脂将蓝光LED芯片与YAG:Ce荧光粉封装起来。但是封装用的有机树脂易老化，尤其是采用紫外光LED芯片来获得白光LED的方案中，器件的寿命大大降低，开发一种新型的材料来解决这些问题具有重要意义。同时由于白光是由荧光体的黄色荧光与LED的蓝光混合而成，器件的发光颜色随驱动电压和荧光体涂层厚度的变化而变化，色彩还原性差，显色指数低。为解决上述问题，全色单基质白光玻璃能在一定程度上克服混合荧光体的不足，提高了流明效率和显色指数；并且由玻璃替代树脂也能优化封装工艺。因此开发适合紫外激发的高效单基质白光玻璃具有广阔的经济应用价值。

本发明制备了三掺Eu²⁺、Tb³⁺和Mn²⁺的发光玻璃，此发光玻璃能被近紫外光有效激发而发出稳定高效的白光。

(三)发明内容

本发明的目的在于扩大用于白光LED照明用的材料，提供一种新型的发光效率高、均匀性高、热稳定性高、透过率高的制作工艺简单的用于LED白光照明的发光玻璃及其制备方法。该发光玻璃可被从250nm到450nm的近紫外光激发，而且光转换效率高，可稳定的发射出从400nm到750nm的覆盖了整个可见光范围的白光，是一种适合于紫外光LED芯片激发的白光LED应用的新型材料。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种白光LED用硼酸盐发光玻璃，其特征在于所述玻璃的组成如下列化学表达式所示：

aSrO·bMgO·cB₂O₃:xEu²⁺，yMn²⁺，zTb³⁺

其中，a，b，c，x，y，z为各自的摩尔分数，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。

优选的，所述化学表达式中，a+x+z＝1，b+y＝1。

优选的，所述化学表达式中：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。

本发明还提供所述的白光LED用硼酸盐发光玻璃的制备方法，所述方法为：以各自含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb的化合物、含B的化合物为原料，按照所述白光LED用硼酸盐发光玻璃的化学表达式中各元素的摩尔比例称取相应的所述原料，直接以固体粉末或加入少量乙醇或丙酮润湿，研磨混匀得混合物，将混合物在空气或还原性气氛中，升温至900～1300℃温度下进行焙烧，升温速率通常为5℃/min～20℃/min，冷却得最终焙烧产物即制得所述白光LED用硼酸盐发光玻璃；所述的焙烧是指每次焙烧时间为1～7小时，焙烧1～5次，优选焙烧1次即可，多次焙烧时，每两次焙烧之间冷却到室温进行研磨处理，最后一次焙烧在还原性气氛下进行，所述还原性气氛为含5-10v％氢气的氮气混合气、含5-10v％一氧化碳的氮气混合气或活性炭在高温下和空气中的氧气反应产生的一氧化碳气氛；

所述含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb的化合物物为含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb各自对应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、硼酸盐或有机酸盐；所述的含B的化合物为含硼的氧化物、硼酸或硼酸盐。

进一步，所述含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb的化合物优选为含Sr、Mg、Eu、Mn或Tb各自对应的氧化物或碳酸盐。

在于所述的含B的化合物优选为硼酸。

本发明所述研磨可在玛瑙研钵或球磨机中进行。所述研磨可以加入少量乙醇或丙酮润湿，起到均匀介质的作用，通常加入量使固体原料成糊状即可，这是本领域技术人员公知的。

本发明制备方法中，最后一次焙烧至熔融状态后，将熔融液按需要倒入设定形状的模具，冷却得到相应形状的所述白光LED用硼酸盐发光玻璃。

或者最后一次得到的最终焙烧产物可以经过切割、抛光成所需要的形状，制得特定形状的白光LED用硼酸盐发光玻璃。