[发明专利]用于发光二极管的发光玻璃/微晶玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种适用于发光二极管的CaO-Na₂O-P₂O₅系统发光玻璃/微晶玻璃制备方法。

背景技术

白光发光二极管(LED)与传统照明光源相比具有高效节能、使用安全、体积小、使用寿命长、控制性强、无污染、发光稳定等优点，因此被看作是引领21世纪照明的新光源和最具魅力的朝阳产业。目前商用的白光LED主要是由环氧树脂将荧光粉涂敷在蓝光芯片上组成，而环氧树脂导热能力差且易老化，这些问题严重影响了白光LED的发光效率和使用寿命。为了避免上述问题，近年来用发光玻璃/微晶玻璃替代荧光粉的研究引起了人们的极大关注。由于玻璃或微晶玻璃的热导率远高于封装树脂，因此用发光玻璃/微晶玻璃代替荧光粉将可大大缓解白光LED散热不良的问题，且可避免封装树脂易老化、树脂封装荧光粉不易回收等问题。其中，磷酸盐系统玻璃/微晶玻璃具有制备温度低、化学稳定性好、易于稀土离子掺杂、原料廉价易得等特点。姜斌等(材料科学与工程学报，2012年，第30卷第1期，第45-49页)采用高温固相熔融法在弱还原气氛下制备了Ce³⁺离子掺杂的Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系基础玻璃，并在1250-1300℃热处理一定时间制备了晶相为Y₃Al₅O₁₂(YAG)的黄色微晶玻璃，该微晶玻璃具有替代白光LED中商用YAG:Ce³⁺黄色荧光粉的潜质，但存在发光颜色单一、制备温度高等缺点。王英(天津师范大学硕士学位论文，2012年)采用熔融法制备了P₂O₅-CaO系统磷酸盐微晶玻璃，按P₂O₅：CaO摩尔比为1：1的原料组成在1200℃熔融，经热处理得到的微晶相为偏磷酸钙，未讨论微晶玻璃的晶相控制和荧光性质。李芳(浙江师范大学硕士学位论文，2012年)采用熔融淬冷和热处理法制备了Eu³⁺掺杂的YPO₄微晶玻璃，基础玻璃组成为SiO₂-Al₂O₃-Na₂CO₃-NaF-YF₃-P₂O₅-Eu₂O₃，熔融温度为1450℃，存在基础玻璃组成复杂、制备温度高、晶相不可控、发光颜色不易调等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于发光二极管的发光玻璃/微晶玻璃的制备方法，其产品温度低、透明度高、发光效率高、发光性质稳定、晶相可控的效果，发光颜色不仅可以通过改变掺入的发光离子种类和浓度进行调节，还可以通过改变成核及晶化的温度和时间进行调节。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

用于发光二极管的发光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)在CaO-Na₂O-P₂O₅系统基础玻璃的原料中加入发光离子的氧化物，升温至800-1200℃保温0.5-3h，得到澄清均匀的玻璃熔融液；将熔融液倒入300～400℃的不锈钢模具中急冷得到成型玻璃；

2)将成型玻璃于400～550℃下保温15min～3h，随炉冷却至室温，制得发光玻璃。

用于发光二极管的发光微晶玻璃的制备方法，还包括成核、晶化过程：

1)在CaO-Na₂O-P₂O₅系统基础玻璃的原料中加入发光离子的氧化物，升温至800-1200℃保温0.5-3h，得到澄清均匀的玻璃熔融液；将熔融液倒入300～400℃的不锈钢模具中急冷得到成型玻璃；

2)将成型玻璃于400～550℃下保温15min～3h，随炉冷却至室温，制得发光玻璃。

3)将发光玻璃从室温升温至350～450℃并保温1～10h，再在400～600℃下保温1～10h，之后随炉冷却，制得发光微晶玻璃。

按上述方案，所述基础玻璃的原料按照摩尔量的比CaO：Na₂O：P₂O₅为(1-4):(0-2):(4-7.5)。