一種用於led的光轉換玻璃材料的製備方法及應用的製作方法

2023-10-06 13:31:19 2

專利名稱：一種用於led的光轉換玻璃材料的製備方法及應用的製作方法
一種用於LED的光轉換玻璃材料的製備方法及應用
技術領域：
本發明涉及光電子材料製備技術，特別是一種用於LED的光轉換螢光玻璃材料的製備方法及應用。
背景技術：
對於普通照明而言，人們需要的主要是白色的光源。固態白光技術以其節能、環保和長壽命等優點，成為世界各國競爭的高技術之一。目前，LED實現白光的方法主要有三種通過LED紅綠藍的三基色多晶片組合發光合成白光，該種方法具有實現效率高、色溫可控、顯色性較好等優點，但該模式下，三種晶片光衰不同導致色溫不穩定以及控制電路負雜、成本高的等缺點是推廣應用的瓶頸；通過紫外光LED晶片激發螢光粉發出三基色合成白光是實現白光的另一種途徑，但目前紫外晶片效率較低，有紫外光洩漏問題，及螢光粉溫度穩定性等問題有待解決；基於藍光晶片激發黃綠色螢光粉YAG模式是當前市場的主流，並已商業化。對大功率LED，採用的螢光粉與環氧樹脂或者矽膠配合作為導光透鏡的方式存在嚴重的熱穩定性問題，並且該模式還由於缺少紅光成分，顯色指數低，在某些特殊場合其應用受到限制。有文獻報導，在第三種模式下通過混加紅粉可以有效的提高其顯色指數。目前白光LED用紅色螢光粉主要有硫化物，氮化物和鉬/鎢酸鹽螢光粉。硫化物體系主要是(feh，Srx) S:Eu2+體系，在藍區寬帶激發，紅區寬帶發射，改變Ca2+的摻雜量， 可使發射峰在60 Γ647ηπι間移動，但硫化物物化性能很不穩定，易潮解，易產生腐蝕性強的 H2S,致使LED器件性能嚴重受損和毀壞；Eu2+激活的氮化物和氮氧化物也受到很大關注， Sr2Si5N8:Eu2+(M = Ca，Sr，Ba)螢光體，該樣品在470nm藍光激發下發射以605nm為中心的寬帶紅光，半高寬約為150nm，與藍光晶片組合後得到的白光LED，但此類螢光粉的合成需要高溫(160(Tl80(rC )、高壓，合成條件較為苛刻，對電能的損耗很大；採用傳統高溫固相法研製出的CaMoO4: Eu3+，這種螢光粉可以被395nm的紫外光和465nm的藍光有效激發，發射 613nm的紅光，激發波長與紫外和藍光LED都很吻合，並發出純度很高的紅色光。但是這些利用高溫固相法製備的螢光粉顆粒形貌不規則，粒度分布廣，對於作為LED螢光粉來說是個不小的缺陷。在封裝應用中會出現混粉問題，不同螢光粉之間存在熱穩定性差異，再吸收和光導出等問題。而稀土離子摻雜的光轉換玻璃具有以往紅色螢光粉的特點之外，還具有 (a)製備工藝簡單，成本低廉；(b)良好的化學穩定性；(c)良好的熱穩定性；(d)光學質量高；(e)與LED結合加工簡單等優點，這些優點使得光轉換玻璃成為LED調節光色參數的一個潛在途徑。因此，研發一種用於LED的光轉換玻璃材料，對於克服目前白光混合螢光粉存在的共性問題和解決紅光缺失導致的光色參數問題，有重要的應用價值和潛在市場價值。

發明內容本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種用於LED的光轉換玻璃材料的製備方法及應用，以作為紅色螢光粉以外的白光LED補光用的候選材料。本發明的技術方案一種用於LED的光轉換玻璃材料的製備方法，步驟如下1)原料採用分析純的氧化物、碳酸鹽及純度為99. 99%的稀土氧化物，將原料混合後在瑪瑙研缽中研磨1-2小時或在球磨機中球磨1-2小時，所述分析純的氧化物為SiO2, 分析純的硼酸H3BO3,分析純的碳酸鹽為Na2CO3和BaCO3,純度為99. 99%的稀土氧化物為 Eu2O3 ；2)將研磨後的混合料置於剛玉坩堝中燒結，燒結溫度為1200-1600°c、氣氛為空氣、保溫時間為2-4小時；3)將燒結後的產物採用驟冷方式退火，即可製得該光轉換玻璃材料。一種所述用於LED的光轉換玻璃材料的應用，作為紅色螢光粉以外的白光LED補光材料。本發明的工作原理一種用於LED的光轉換玻璃材料的製備方法及應用該光轉換玻璃材料的化學式為 30Si02-30B203-(40-y)Na20-yBa0xEu3+, χ = 0. 18-0. 80mol %, y = 20_40mol V0o 調節 BaO的比例能夠改變玻璃的網狀結構，控制Eu3+的穩定存在。在調節玻璃成分基礎上通過激活劑摻雜濃度來調節光轉換玻璃的發光強度，在濃度猝滅範圍內調節Eu3+的摻雜濃度， 當χ = 0. 52m0l%時，玻璃的發光達到最強，這種光轉換玻璃材料可以被395nm(近紫外)、 466nm(藍光)和534 (YAG黃綠光)有效激發，發射592nm和613nm的紅光。本發明的優點是本發明製備工藝簡單、成本低廉；製備的光轉換玻璃材料具有良好的化學穩定性和熱穩定性，光學質量高；其激發源不僅能夠與目前LED市場的主流藍光晶片相匹配，而且能夠被YAG發射的黃綠光激發實現次級激發，發射出的紅光能夠解決白光LED的紅光不足問題，從而實現白光色品調控。

圖1為實例1所製備的光轉換玻璃材料的激發光譜。圖2為實例1所製備的光轉換玻璃材料的發射光譜。圖3為實例2所製備的光轉換玻璃材料的發射光譜。圖4為實例3所製備的光轉換玻璃材料的發射光譜。
具體實施方式
實施例1 採用分析純的SiO2、H3B03、Na2CO3、BaCO3 和 99. 99%的 Eu2O3 為原料，按 30Si02_30B 203-5Na20-35Ba0 0. 52Eu3+組成，稱取原料。各質量如表1。表1(單位克)
編號SiO2H3BO3Na2CO3BaCO,Eu2O310. 90121. 86420. 52993. 48830. 0915
精確稱取原料，在瑪瑙研缽中充分研磨0.5小時。採用剛玉坩堝，在馬弗爐中燒結溫度為1500°C，保溫時間3小時。驟冷獲得玻璃材料。光轉換玻璃材料的激發光譜如圖1 所示，監測發射波長λΜ = 613ηπι，三個激發峰395nm、466nm和5；34歷分別與近紫外晶片、藍光晶片和YAG螢光粉激發源相對應。說明這種光轉換玻璃能夠被這三種激發源有效激發。 光轉換玻璃材料的發射光譜如圖2，分別在395nm、466nm和534nm的激發下玻璃材料的發射主波長在592和613nm的紅光範圍。因此可以用來補充目前白光LED的紅光不足，提高顯色性，降低色溫。實施例2 採用分析純的SiO2, H3B03、Na2C03、BaCO3 和 99. 99 % 的 Eu2O3 為原料，按 30Si02-30B203- (40-y) Na20-yBa0 0. 36Eu3+，y 取 20、30、40 組成，分別稱取 3 組原料。各質量如表2所示。表2(單位克)
權利要求
1.一種用於LED的光轉換玻璃材料的製備方法，其特徵在於步驟如下1)原料採用分析純的氧化物、碳酸鹽及純度為99.99%的稀土氧化物，將原料混合後在瑪瑙研缽中研磨1-2小時或在球磨機中球磨1-2小時，所述分析純的氧化物為SiO2，分析純的硼酸H3BO3,分析純的碳酸鹽為Na2CO3和BaCO3,純度為99. 99%的稀土氧化物為Eu2O3 ；2)將研磨後的混合料置於剛玉坩堝中燒結，燒結溫度為1200-1600°C、氣氛為空氣、保溫時間為2-4小時；3)將燒結後的產物採用驟冷方式退火，即可製得該光轉換玻璃材料。
2.一種如權利要求1所述用於LED的光轉換玻璃材料的應用，作為紅色螢光粉以外的白光LED補光材料。
全文摘要
一種用於大功率LED單個元件或者發光模組的光轉換玻璃材料的製備方法，步驟如下1)將二氧化矽、硼酸、碳酸鈉、碳酸鋇和混合後充分研磨；2)將混合料置於剛玉坩堝中燒結後保溫；3)採用驟冷方式退火，即可製得該光轉換玻璃材料。本發明的優點是製備工藝簡單、成本低廉；製備的光轉換玻璃材料具有良好的化學穩定性和熱穩定性，光學質量高；其激發源不僅能夠與目前LED市場的主流藍光晶片相匹配，而且能夠被YAG發射的黃綠光激發實現次級激發，發射出的紅光能夠解決白光LED的紅光不足問題，從而實現白光色品調控。
文檔編號C09K11/79GK102173579SQ201010564150
公開日2011年9月7日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者於文惠, 仇坤, 呂天帥, 徐所成, 毛智勇, 王達健, 王鵬, 田華, 蔡毅, 費沁妮, 鄭璽, 陸啟飛 申請人:天津理工大學