[发明专利]一种硼酸盐红色发光玻璃及其制备方法

说明书

一种硼酸盐红色发光玻璃及其制备方法。该硼酸盐红色发光玻璃的化学通式如下:aBaO‑bMO‑cB₃O₆:dEu³⁺，其中a,b,c,d为摩尔系数，M为Ca,Mg,Zn中的一种或几种，a + b + d=3，0.5＜a＜2.5，0.5＜b＜2.5，1≤c≤2，0<d≤1。其制备方法如下：按照化学组成通式的摩尔比，称量Ba,Ca,Mg,Zn或Eu的氧化物或碳酸盐，以及硼酸或三氧化二硼，将原料混合均匀后，先在500~700℃烧结1~2小时，后在1100~1400℃熔融0.5~2小时，将熔融后的玻璃液倒入预热的模具中，在400~600℃退火4~8小时，自然冷却至室温，得到所述硼酸盐红色发光玻璃。该硼酸盐红色发光玻璃制备方法简单、无污染、成本低，适用于近紫外LED芯片和蓝光LED芯片激发的白光LED器件。

技术领域

本发明属于固体发光材料技术领域，具体涉及一种能被近紫外LED芯片和蓝光LED芯片有效激发的硼酸盐红色发光玻璃及其制备方法。

技术背景

白光LED作为新一代照明光源，具有高效，节能，环保，长寿命等优点。目前，市场上白光LED的主流是通过蓝光LED芯片激发钇铝石榴石(YAG:Ce)黄色荧光粉来实现白光。白光LED的封装方式主要采用点胶工艺，即将荧光粉和硅胶(或环氧树脂)的混合体直接涂敷在蓝光LED芯片表面。该工艺虽然比较成熟，但仍存在诸多问题：(1)荧光粉在硅胶(或环氧树脂)中容易发生沉降，容易造成荧光粉涂覆层的厚度不均以及产品的一致性较差，需要通过后期的分档工序(Binning)来保证产品一致性；(2)由于硅胶(或环氧树脂)等封装材料的热导率较低，因而散热困难导致环境温度升高，进而造成荧光粉的光衰以及蓝光芯片的电致发光谱发生变化；(3)环境温度的上升会造成硅胶(或)环氧树脂受热膨胀，胶体形变力很可能造成连接芯片的金线断裂，导致“死灯”；(4)硅胶(或环氧树脂)受环境温度的长期影响后易出现老化、裂解、黄变和透光率下降的现象，从而导致LED发光器件的发光性能下降。

尽管目前LED用荧光粉的研究取得了很大的进展，但是，无论是对传统的荧光粉系统进行改造，或者是开发新的化合物系统，都不可能突破粉末材料的固有缺陷。稀土离子掺杂的发光玻璃可应用于LED器件，作为发光激活剂的稀土离子可以均匀地分散在玻璃中，所得白光的色度品质稳定并容易控制；玻璃基体热稳定性好，并且容易加工成各种所需形状，可以将发光玻璃做成适当的形状与LED半导体芯片直接封装，不必采用环氧树脂，可使LED照明灯的制造工艺简单、产品质量稳定，存在实现大面积平板发光的可能性。稀土离子掺杂的发光玻璃结合了稀土离子发光丰富和玻璃良好的物理，化学及热稳定性，用于LED领域，在节约成本，简化生产工艺流程等方面具有突出的优势。

ZL201410394060.6公开了“一种红色发光玻璃材料及其制备方法”，该红色发光玻璃材料以Na₂O、CaO、GeO₂、SiO₂以及稀土化合物为原料，在1500℃熔制20~60分钟制得。这种红色发光玻璃种含有价格昂贵的GeO₂原料，且熔制温度较高，这些问题都限制了该材料的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以被近紫外LED芯片和蓝光LED芯片激发的硼酸盐红色发光玻璃。

本发明的另一个目的是提供一种所述硼酸盐红色发光玻璃的制备方法。

本发明所述的硼酸盐红色发光玻璃的化学通式为：aBaO-bMO-cB₃O₆:dEu³⁺,其中a,b, c, d为摩尔系数，M为Ca, Mg, Zn中的一种或几种，a + b + d=3，0.5＜a＜2.5，0.5＜b＜2.5，1≤c≤2，0<d≤1。