[发明专利]一种微晶玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种微晶玻璃及其制备方法和应用，该微晶玻璃在氧化物玻璃基体中镶嵌了Ce:YAG和Eu:CaAlSiN₃两种荧光微晶，该微晶玻璃中的玻璃组分和摩尔百分含量为：1‑20mol％SiO₂；1‑50mol％P₂O₅；1‑20mol％Na₂O；1‑15mol％B₂O₃；1‑20mol％BaO；1‑20mol％SrO；1‑20mol％CaO；1‑30mol％Al₂O₃；1‑10mol％La₂O₃；Ce:YAG微晶的含量为氧化物玻璃基体的1‑20wt％；Eu:CaAlSiN₃微晶的含量为氧化物玻璃基体的1‑10wt％。本发明的微晶玻璃在蓝光激发下发射波段覆盖黄光和红光区域，黄光、红光和蓝光组合能产生高显色指数的白光，因而可用于组建高显色指数的蓝光芯片激发的白光LED。

【技术领域】

本发明涉及固体发光材料领域，具体涉及一种微晶玻璃及其制备方法和应用。

【背景技术】

白光LED因其节能、环保、长寿命等优点而被认为是第四代照明光源，已获得广泛应用。目前，商用白光LED主要使用蓝光LED芯片与黄色荧光粉组合封装在一起实现的，荧光粉需要分散在硅胶或环氧树脂中。但这种封装方式在大功率白光LED中存在一些问题，大功率白光LED发光是将伴随产生大量的热，由于封装的环氧树脂/硅胶导热性和化学稳定性较差，在高温下容易发生老化泛黄，造成LED色偏，严重缩短白光LED器件的使用寿命。因此，研发发光效率高、热稳定性好、物化性能稳定的新型荧光转换材料是国际上发展白光LED技术的最新方向。

微晶玻璃是一种在无机玻璃基体中镶嵌了微/纳米晶的复合材料，它综合了晶体与玻璃材料的优点，可具有与晶体相近甚至更好的光学性能，而又有类似于玻璃材料制备方法简单，热稳定性和物化学稳定性高，耐候性好，使用寿命长的优势。与硅胶相比，具有较好的热导率，有望替代常规的荧光粉与蓝光LED芯片构成白光LED器件。

常见的微晶玻璃制备方法有两种：一种是先制备前驱玻璃再进行热处理，从玻璃基体中析出微晶。但该方法制备的微晶玻璃透明性差，高温析出的微晶晶格缺陷较多等原因，导致其发光效率通常不高。

另一种是直接将荧光粉与低熔点玻璃混合熔融形成微晶玻璃。专利CN103183473A“用于白光LED的Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法”公开了含Ce:YAG微晶的低熔点微晶玻璃的制备方法。但该材料中只含发黄光的Ce:YAG微晶，缺少红光成分，与蓝光LED芯片封装后的白光LED器件显色指数不高。韩国的Kim等人(J.Am.Ceram.Soc.100(2017)5186)报道了在SiO₂-P₂O₅-ZnO-B₂O₃-R₂O(R＝K,Na)低熔点玻璃中共掺发黄光的Ce:YAG和发红光的Eu:CaAlSiN₃微晶，但其采用先静压成型在烧结的方法制备，制备工艺复杂，制得的样品中存在较多气孔，透明性差，发光性能有待进一步改进。

简而言之，现有的白光LED用低熔点荧光微晶玻璃的发明专利已有一些，但由于材料组分设计不合理等原因，其发光性能仍有待改进。

本发明提出了一种基于新的组分配方的微晶玻璃及其制备方法，材料可同时发射黄光和红光，是一种优良的、可应用于高显色指数白光LED的新型微晶玻璃材料。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种微晶玻璃，其具有良好的热学和物化稳定性能，发射波段覆盖黄光和红光波段，可用于蓝光LED芯片激发的高显色指数白光LED器件。

本发明是这样实现上述技术问之一的：