[发明专利]一种白光LED用稀土掺杂发光玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光电子、照明工程科技领域发光材料及其制备方法，尤其是涉及白光LED用稀土离子掺杂的发光玻璃。

背景技术

20世纪90年代蓝光LED和长波紫外激发二极管技术上突破及产业化极大地推动和实现白光发光二极管的发展，成为光电子、照明工程科技领域中的一大成就。照明光源的发展已有三大类：白炽灯泡、普通和紧凑型荧光灯及各种类型的高强度气体放电灯(HID)。它们各有优缺点，都属于真空电光源器件。白光LED是一种新的固体光源。其中以半导体化合物InGaN为基础的白光LED有很多优点：小型固体化，耐震动，不易损坏，瞬时启动和快响应，节能且寿命长，无污染等。短短的几年来，白光LED的光通、光效和成本价格已取得举世瞩目的成果。目前的光效已大大超过了白炽灯泡，期望将来能达到和超过荧光灯。白光LED有望在今后发展成为第四代新照明光源，实现节能的绿色照明。

目前商业化的大部分白光LED照明器件采用的是蓝光InGaN LED芯片及受蓝光激发发出黄光或者绿、橙光的荧光粉。这类荧光粉具有较高的发光效率，成熟的制备方法等优势。但是，这种同时具有以下缺陷：(a)用于封装的环氧树脂易老化，(b)成本较高，(c)白光易漂移等。

紫外激发稀土离子掺杂的发光玻璃和荧光粉比较，具有(a)制备工艺简单，成本低廉；(b)良好的化学稳定性；(c)良好的热稳定性；(d)实现RGB共同发射；(e)替代环氧树脂等，由于这些特点使发光玻璃成为白光LED另一个可选择的途径。

稀土元素是指镧系元素加上同属IIIB族的钪Sc和钇Y，共17种元素。稀土化合物的发光基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。具有未充满的4f壳层的稀土离子或原子，其光谱大约有30000条可以观察到的谱线，覆盖了390-760nm的可见区。稀土发光材料具有许多优点：发光谱带窄，色纯度高，色彩鲜艳；光吸收能力强，转换效率高；发射波长分布区域宽；荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级；物理和化学性能稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用。因此，稀土掺杂的发光玻璃具有成为白光LED用发光材料的可能，具有很高的应用价值。

本发明制备了双掺(Tb³⁺和Eu³⁺)和三掺Ce³⁺，Tb³⁺和Eu³⁺的SCB发光玻璃。此发光玻璃具有稳定的发光和在紫外区优良的吸收，各种光色可以混合形成白光。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种白光LED用稀土掺杂发光玻璃及其制备方法，以作为除了荧光粉以外的白光LED照明用的候选材料。

本发明的白光LED用稀土掺杂发光玻璃(mol％)：(45-x)SiO₂·xB₂O₃·25CaO·23BaO·7Al₂O₃:yRe³⁺。当B₂O₃替代等量的SiO₂，可以改变玻璃网络结构，进而改变稀土离子RGB发光的强度，以及调整色坐标，可以得到不同色温白光。Al₂O₃的引入可以提高稀土离子在玻璃中的溶解度，改变发生浓度猝灭效应的临界浓度。