[发明专利]一种稀土掺杂硅酸盐发光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及白光LED发光玻璃领域，更具体地，涉及一种白光LED用稀土掺杂硅酸盐发光玻璃及其制备方法。

背景技术

白光LED作为一种新型固体光源，因其具有高效、节能、环保的特点，有望在今后发展成为第四代照明光源，实现绿色照明的目标。

    目前商业化的白光LED器件实现白光的方案是：“蓝光LED+黄色荧光粉”或者“蓝光LED+黄色+红色荧光粉”或者“蓝光LED+绿色+红色荧光粉”。这些荧光粉通常具有较高的发光效率，但是，也存在如下不足之处：（a）热稳定性不好，导致白光色漂移；（b）与环氧树脂混合所形成的荧光浆料易老化等。

    稀土离子掺杂的发光玻璃相比于荧光粉制备白光LED拥有许多优势：（a）易加工成各种形状，可塑性强；（b）良好的热传导性能和化学稳定性；（c）与LED结合制作工艺简单，原料易得，成本低廉；（d）替代环氧树脂等。因此稀土离子掺杂的发光玻璃具有很高的应用价值。

虽然有关发光玻璃的研究很多，但是真正能被蓝光LED芯片（440～480 nm）激发的发光玻璃并不多。专利CN 101830638 A 报道了一种单掺杂Eu²⁺的发光玻璃，其最佳激发波长在349 nm。专利CN 102701590 A 报道了一种高硅氧发光玻璃，其最佳激发波长拓展到了350～390 nm范围。专利CN 101749642 A报道了一种被蓝光激发的发光玻璃，其最佳激发波长随B₂O₃量的改变拓展到了蓝光区（440 nm左右）。最近，L.H.C. Andrade报道了 41.5Al₂O₃-47.4CaO-7SiO₂-2.1MgO-

2.0CeO₂ (wt. %) 的激发与发射光谱（Journal of Alloys and Compounds 510 (2012) 54-59），其最佳激发波长位于405 nm；Zijun Liu报道了27Al₂O₃-58CaO-8SiO₂-7MgO-xEu₂O₃ (mol %) 的激发与发射光谱（Appl Phys A (2012) 108:777-781），其最佳激发波长扩展到了蓝光区（440 nm左右）。上述发光玻璃中，一部分玻璃的激发波长不能与蓝光LED芯片的发射波段进行很好的匹配；另一部分玻璃的发光效率仍然很低；总之，截至目前，还未见到与本发明所公开的发光玻璃体系相关的专利和文献报道。

发明内容

本发明致力于一种蓝光LED芯片激发的新型高效发光玻璃体系的研制。

本发明提供一种发光玻璃，化学组成通式如下：

45SiO₂-aLi₂O-bMO-5Al₂O₃-3K₂O-2P₂O₅: cEu₂O₃

所述的a为Li₂O的摩尔系数，b为MO的摩尔系数，c为Eu₂O₃的摩尔系数，其中a+b=45，0.025≦c≦0.50，

所述的MO为碱土金属氧化物中的一种或几种。

    所述的摩尔系数a为25～35。

    所述的碱土金属氧化物为氧化钙、氧化锶或氧化钡中的一种或几种。

    本发明另一个目的为提供一种发光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

S1. 按照化学组成通式的摩尔比例，称取各元素的氧化物或与之对应的盐类，将原料充分研磨混合；

S2. 在还原性气氛下，高温熔融；

S3. 倒入预热的模具中，退火，冷却，切割抛光后，即得。

    步骤S1中所述的盐类为碳酸盐或磷酸盐。

    步骤S2中所述的还原性气氛为碳、纯氢气或混合气，所述的混合气为氮气与氢气的混合气。

    步骤S2中所述的高温熔融的温度为1450～1700℃，持续时间为0.5～3小时。

    步骤S3中所述的退火温度为450～650℃，持续时间为2～5小时。

与已有发明专利和文献资料所公开的发光玻璃相比，本发明所公开的白光LED用稀土掺杂硅酸盐发光玻璃具有如下优点：