[发明专利]发白光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域，尤其是涉及一种能够在长波紫外光激发下的发白光玻璃及其制备方法。

背景技术

作为继白炽灯、荧光灯和HID(高强度放电)灯之后的第四代照明光源的白光LED以其节能、绿色环保、寿命长、体积小等诸多优点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景。目前，常见的商用白光LED是由蓝光InGaN芯片和掺杂Ce³⁺的钇铝石榴石(YAG)的黄色荧光粉封装在一起制成的，荧光粉采用涂覆在LED芯片上并混合于环氧树脂中。其发光原理是：由InGaN芯片发出的部分蓝光与被激发的YAG:Ce³⁺黄色荧光粉发出的黄光混合输出白光，这种LED具有易制备、成本低、高亮度等优势。然而，由于荧光粉与InGaN芯片的发光寿命不同，使用一段时间后会出现色差并且显色性低。为了解决以上问题，可以通过采用紫外光LED芯片加三基色荧光粉的方式来实现白光LED的制备。这样以来，芯片发出的不能被肉眼所见的紫外光完全被荧光粉所吸收，使其受激发射红、绿、蓝三色光后混合输出白光，避免色差的同时提高了显色性。

发光玻璃是一类重要的荧光材料，目前最成功和最主要的应用体现在高功率激光器(激光点火装置中大规模使用的Nd³离子掺杂的磷酸盐玻璃)，光纤通信(Er³⁺离子，Tm³⁺离子掺杂的石英玻璃)以及光纤激光器(Yb³⁺离子掺杂的玻璃)领域。相比较荧光粉体材料，发光玻璃具有很多优点，比如制备工艺简单、成本低、可重复性好；优良的透明性，易于实现RGB共同发射等等。这些优点使发光玻璃作为荧光粉的替代品，成为实现白光LED的另一种有效途径。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种能够在长波紫外光(346nm～380nm)激发下的发白光玻璃及其制备方法，解决了因荧光粉与蓝光芯片发光寿命不同造成的色差问题，同时避免了传统荧光粉复杂的涂覆工艺。

一种发白光玻璃，按照摩尔百分比，其化学组分为：(64-x)SiO₂·xB₂O₃·8MgO·8ZnO·3.5ZrO₂·3Na₂O·0.4Gd₂O₃·0.1Sb₂O₃·10Al₂O₃：其中，M为离子Ce、Tb、Eu按照摩尔百分比1～1.33∶1∶1.875～2.67的共掺，或离子Ce、Tb、Mn按照摩尔百分比1∶1～1.25∶1.875～2.25的共掺，或离子Eu、Tb按照摩尔百分比1∶1.14～1.42比例的共掺，14≤x≤20，0.6≤y≤0.8。

所述离子Ce、Tb为三价离子，Mn为二价离子，Eu为二价或三价离子。

按照所述玻璃组分称取相应的氧化物、氯化物和碳酸盐，充分研磨混合均匀，然后在还原气氛条件下高温熔制，最后成型退火得到发白光玻璃；

所述熔制温度为1550～1600℃，熔制时间为2～3h，退火温度为550～600℃，退火时间为2～3h。

所述还原气氛中的氢气和氮气的体积比为2∶98～10∶90。

本发明的有益效果体现在：

本发明是通过多种离子共掺以及粒子间的能量传递效应实现高效的三基色白光发射，克服了现有白光LED芯片与荧光粉寿命不匹配而造成的色差及显色性问题；同时由于直接制备发光玻璃，不仅离子掺杂浓度高，发光亮度高，还避免了荧光粉的复杂涂覆工艺。

本发明的发光玻璃制备工艺简单、成本低廉，环保无污染，具有良好的热学、物理、化学稳定性，可望用于制造基于紫外光激发的新型白光LED器件。

附图说明

图1是实施例1中的发光玻璃在346nm激发下的荧光光谱示意图。

图2是实施例4中的发光玻璃在380nm激发下的荧光光谱示意图。

具体实施方式

实施例1