一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷及其制备方法，属稀土发光材料技术领域。所述红色发光玻璃陶瓷由基质玻璃和红色荧光粉组成；其制备方法是首先用熔融法制备出基质玻璃，并研磨成玻璃粉，然后将玻璃粉与红色荧光粉混合，经烧结退火后得到红色发光玻璃陶瓷。所述的红色发光玻璃陶瓷显色指数高Ra≥80、光学性能优异、可靠性高，可用于高显色指数的白光LED器件。

A red glowing glass ceramic for white light LED and its preparation method

The invention provides a red glowing glass ceramic for white light LED and a preparation method thereof, which belong to the technical field of rare earth luminescent materials. The red luminescent glass ceramics by matrix glass and red fluorescent powder composition; the preparation method is firstly prepared by melt method and matrix glass, glass grinding into powder, and then glass powder and red fluorescent powder by sintering after annealing by red luminescent glass ceramics. The red luminescence glass ceramics with high color rendering index Ra = 80, excellent optical performance, high reliability, and can be used for white LED devices high color index.

【技术实现步骤摘要】
一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及白光LED发光材料领域，尤其涉及一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷及其制备方法。
技术介绍
目前，固体照明由于其污染少、节省资源以及较长的寿命而广受人们而推崇，而市场上应用最广的是由蓝光芯片和YAG：Ce荧光粉所封装而成白光LED。这类技术的缺点如下：第一，这种类型的白光LED往往色温比较高，显色指数较低，在长时间照明下容易造成眼睛的疲倦，不利于一般生活的照明；第二，市场常见的封装方法是把荧光粉与硅胶混合涂覆在蓝光芯片上。这种办法虽然简便，但是产品在使用一段时间后，容易产生色飘逸的现象，这是由于使用过程中芯片产生热量会使得硅胶黄化，久而久之就会影响产品的质量；第三随着大功率LED产品面世，芯片所生的热量大幅升高，对封装材料的要求更为严峻。玻璃陶瓷(微晶玻璃)，不仅拥有较高的热导率和优秀的稳定性，而且直接掺入不同的稀土离子或者与荧光粉复合后能发出各种颜色的光，这样的属性使其作为光转换材料而成功地应用于大功率远程LED上。现有文献报道的玻璃陶瓷可以分为稀土玻璃陶瓷和荧光粉复合玻璃陶瓷两种。相比于前者，后者更容易得到想要的发光效果。而荧光粉复合玻璃陶瓷研究较多的主要是把YAG：Ce荧光粉与前驱体玻璃粉混合后在低温条件下进行烧结后得到块状的荧光粉复合玻璃陶瓷(PIG)。这样子形成的玻璃陶瓷不仅稳定，而且荧光粉不会受到影响。但是由于只是把封装材料从环氧树脂更换成玻璃陶瓷，并不能改变其发出的光偏冷、高色温、低显色指数的缺点。为解决这一问题，大部分文献报道是向其中添加红色荧光粉以改善其色温，这无疑增加了制备的难度和成本，而且由于目前成熟的红色荧光粉为氮化物，而氮化物与前驱体玻璃粉在高温中易反应，导致红色荧光粉很难掺入玻璃基质中，难以得到合格产品，得到的产品是不透明的黑色。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种用于白光LED的红色发光玻璃陶瓷，通过基质玻璃的组分和配比的设计，使氮化物在高温下与玻璃粉不会反应，从而得到色泽均匀，且具有良好的红色发光性能的红色发光玻璃陶瓷，与现有市场上的主流蓝光芯片可以封装成大功率远程暖白光LED，丰富现有的发光材料，并且弥补现有产品的不足。本专利技术另一目的在于提供上述红色发光玻璃陶瓷的制备方法。本专利技术再一目的在于提供一种LED照明器件，其上使用上述红色发光玻璃陶瓷。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷，包含基质玻璃和红色荧光粉，所述红色荧光粉为Ca1-xSrxAlSiN3:Eu2+和(Ca1-xSrx)2Si5N8:Eu2+，其中0≤x≤1，其激发波长为450-470nm,其发射波长为600-670nm；所述基质玻璃由R2O、ZnO、B2O3、SiO2和R'O组分的原料制备而成，其中R2O选自Li2O、Na2O、K2O的一种以上；R'O选自MgO、CaO、SrO或BaO的一种以上；上述各组分所占摩尔分数为：优选地，所述的SiO2的摩尔分数为1-18％。优选地，所述的R'O的摩尔分数为1-18％。优选地，所述R2O、ZnO、B2O3、SiO2和R'O组分通过添加R2CO3、ZnO、H3BO3、SiO2、R'CO3原料得到。本专利技术还提供一种上述的白光LED用红色发光玻璃陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1)按各组分所占摩尔分数为：R2O：5-20％，ZnO:10-30％,B2O3:20-50％,SiO2：0-20％，R'O：0-20％，称取R2CO3、ZnO、H3BO3、SiO2、R'CO3原料；(2)将上述称取的R2CO3、ZnO、H3BO3、SiO2、R'CO3原料混合均匀后进行熔化，熔化温度为900℃-1200℃，保温1-3小时，得到玻璃液；(3)将上述玻璃液倒入冷水中，进行水淬降温，得到透明基质玻璃；(4)将上述透明基质玻璃磨成粉，并与红色荧光粉按照质量比1:0.001-1:0.1均匀混合，在马弗炉中烧结，烧结温度为400℃-700℃，烧结时间为10-50min，然后在玻璃转变温度Tg温度开始退火，降温到20℃，降温速率5-10℃/小时，即得白光LED用红色荧光玻璃；其中，所述红色荧光粉为Ca1-xSrxAlSiN3:Eu2+和(Ca1-xSrx)2Si5N8:Eu2+，其中0≤x≤1，其激发波长为450-470nm,其发射波长为600-670nm。其中优选，步骤(4)所述的烧结选自空气气氛烧结、氢气气氛烧结或CO气氛烧结，所述的退火选自空气气氛退火、氢气气氛退火或CO气氛退火。本专利技术还提供一种LED照明器件，其使用上述红色发光玻璃陶瓷。优选地，所述LED照明器件的制备包括以下步骤：在460nm蓝光芯片上直接覆盖上述的红色发光玻璃陶瓷，使用耐高温封装胶于周边进行固定后即得到LED照明器件。本专利技术具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术的红色发光玻璃陶瓷通过基质玻璃的组分和配比的选择，使氮化物类红色荧光粉在高温下与基质玻璃的玻璃粉不会发生反应，这样基质玻璃的玻璃粉与荧光粉复合后能够得到符合要求的玻璃陶瓷产品，所述的红色荧光玻璃显色指数高，Ra≥80，进而成功实现红色荧光粉的添加，更利于低色温的暖白光LED的应用；(2)本专利技术采用基质玻璃包覆红色荧光粉，很大程度地隔绝了红色荧光粉与外界接触从而减少荧光粉被侵蚀的几率，且由于红色发光玻璃陶瓷拥有较高的热导率，使其能很好地应用在大功率远程LED上；(3)本专利技术所述红色发光玻璃陶瓷的制备方法工艺简单、节约成本、有利于工业化生产的需求，拓展了发光材料的种类领域和应用范围，拥有广阔的应用前景；(4)本专利技术所述发光玻璃陶瓷的性质稳定，能够抵抗高温高压的环境并保持较高的发光效果，使用其与蓝光芯片封装而成的大功率远程暖白光LED在不同的输入电流和运行时间下均能维持较好的性能。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的红色发光玻璃陶瓷的实物图；图2为实施例1所制备的发光玻璃陶瓷的发射光谱图；图3为实施例2所制备的发光玻璃陶瓷的发射光谱图；图4为实施例3所制备的发光玻璃陶瓷的发射光谱图；图5为实施例4所制备的发光玻璃陶瓷的发射光谱图；图6为实施例5所制备的发光玻璃陶瓷的发射光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷及其制备方法，属稀土发光材料
所述红色发光玻璃陶瓷由基质玻璃和红色荧光粉组成；其制备方法是首先用熔融法制备出基质玻璃，并研磨成玻璃粉，然后将玻璃粉与红色荧光粉混合，经烧结退火后得到红色发光玻璃陶瓷。所述的红色发光玻璃陶瓷显色指数高Ra≥80、光学性能优异、可靠性高，可用于高显色指数的白光LED器件。在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1根据各原料的摩尔百分含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷，其特征在于，包含质量比为1:0.001‑1:0.1的基质玻璃和红色荧光粉，所述红色荧光粉为Ca1‑xSrxAlSiN3:Eu

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用红色发光玻璃陶瓷，其特征在于，包含质量比为1:0.001-1:0.1的基质玻璃和红色荧光粉，所述红色荧光粉为Ca1-xSrxAlSiN3:Eu2+和(Ca1-xSrx)2Si5N8:Eu2+，其中0≤x≤1，其激发波长为450-470nm,其发射波长为600-670nm；所述基质玻璃由R2O、ZnO、B2O3、SiO2和R'O组分的原料制备而成，其中R2O选自Li2O、Na2O、K2O的一种以上；R'O选自MgO、CaO、SrO或BaO的一种以上；上述各组分所占摩尔分数为：2.如权利要求1所述的白光LED用红色发光玻璃陶瓷，其特征在于，所述的SiO2的摩尔分数为1-18％。3.如权利要求1所述的白光LED用红色发光玻璃陶瓷，其特征在于，所述的R'O的摩尔分数为1-18％。4.如权利要求1所述的白光LED用红色发光玻璃陶瓷，其特征在于，所述R2O、ZnO、B2O3、SiO2和R'O组分通过添加R2CO3、ZnO、H3BO3、SiO2、R'CO3原料得到。5.一种权利要求1-4中任一所述的白光LED用红色发光玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按各组分所占摩尔分数为：R2O：5-20％，ZnO:10-30％,B2O3:20-50％,SiO2：0-20％，R'O：0-20％，称取R2CO3、ZnO、H3BO3、SiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，邹军，石明明，杨波波，李文博，房永征，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，浙江亿米光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31