[发明专利]一种白光LED用铈激活钇铝石榴石微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及白光LED用微晶玻璃，具体地说是一种白光LED用铈激活钇铝石榴石微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

自上世纪60年代诞生以来，LED照明技术以每10年亮度提高30倍、价格下降10倍的“海兹定律”般的速度发展，其理论光效可达260 lm/W。据报道，白光LED光效的实验室数据已超过100 lm/W，而进入商业领域的大功率白光LED也达到40 lm/W。随着关键技术的突破，未来大功率LED的光效仍具有很大的上升空间，最高有可能达到150～200 lm/W。

与白光LED相比，普通照明用的白炽灯和卤钨灯，其光效为12～24 lm/W；荧光灯和HID灯（氙气灯）的光效为50～120 lm/W。对于白光LED，在1998年，白光LED的光效只有5 lm/W，到了1999年已达到15 lm/W，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达25流明/瓦，这一指标与卤钨灯相近。2012年，白光LED的光效已达120 lm/W，白光LED作为家用照明光源开始推广普及。预计到2020年时，LED的光效可望达到200 lm/W。于此同时，普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低(灯的热效应白白耗电)，寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长(连续工作时间10000小时以上)，几乎无需维护。可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。

白光LED发光的方式主要是单晶蓝光LED与黄光荧光粉相结合，白光发光二极管并不是半导体材料本身直接发出白光，而是藉由蓝光发光二极管激发涂布在其上方的黄光YAG荧光粉，荧光粉被激发后产生的黄光与原先用于激发的蓝光互补而产生白光。

传统的荧光粉涂覆方式为点粉模式，直接在芯片表面点涂荧光粉胶，即将荧光粉粉末与胶体（如硅胶或环氧树脂等）按一定比例混合，制成粉浆，搅拌均匀，然后用细针头类工具将其涂覆于芯片表面。随着LED芯片迅速发展，功率越来越高，这有利于提高LED发光粉的发射功率，提高总的发射（白光）的发射强度。然而过高的激发密度会引起胶体的变质，导致整个粉体的脱离。为解决这一问题，贺海平在《白光LED封装用Ce:YAG荧光微晶玻璃的研究》（电子元件与材料，2010年5月，29卷第5期）一文中报道了关于白光LED封装用的微晶玻璃，其是以CaO-Al₂O₃-SiO₂-Y₂O₃玻璃作为基础玻璃（添加微量Ce），通过1050℃烧结、1150℃整体析晶的方法，制备得到了以Ce：YAG为主晶相的白光LED荧光微晶玻璃。采用这种方法所制备的微晶玻璃虽然有着适合于蓝光激发的发射光谱，可以用于白光LED封装。但是由于该方法处理温度过高，因此会对于荧光粉的成分及其发光性能产生不利影响，所制备的微晶玻璃仍有少量杂相峰存在，且玻璃的发光强度及透明度均不易控制，所得到的微晶玻璃的发光性能也因荧光粉发生变化而受到影响。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种白光LED用铈激活钇铝石榴石微晶玻璃，以解决现有白光LED封装用微晶玻璃质量难以控制、产品稳定性差、发光强度及透明度不易控制等问题。

本发明的目的之二是提供一种白光LED用铈激活钇铝石榴石微晶玻璃的制备方法，以解决现有方法制备的YAG∶Ce荧光微晶玻璃，其荧光粉成分容易发生改变、产品发光性能容易衰退、发光强度和透明度不易控制等问题。

本发明的第一个目的是按如下的技术方案实现的：

本发明所提供的白光LED用铈激活钇铝石榴石微晶玻璃，为在低软化点玻璃材料中掺杂有YAG∶Ce³⁺荧光粉；其中，所述YAG∶Ce³⁺荧光粉在所述微晶玻璃中的掺杂质量比为1~80%，所述的低软化点玻璃材料为软化点在300~800℃的玻璃材料。

本发明所述白光LED用铈激活钇铝石榴石微晶玻璃，所述低软化点玻璃材料是以玻璃基质原料和软化点调整剂经混合熔融烧制而成。

具体的，所述玻璃基质原料为SiO₂、B₂O₃、H₃BO₃、P₂O₅、TeO₂和GeO₂中的任意一种或任意两种或两种以上的混合物。