一种上转换LED用荧光微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种上转换LED用荧光微晶玻璃及其制备方法，属于上转换LED用荧光微晶玻璃技术领域。本发明专利技术所述上转换LED用荧光微晶玻璃，由下列组分组成SiO2、Al2O3、YbF3、ErF3、TmF3、R2O、MF2（其中，R=Li、Na、K中的一种或多种，M=Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种）；将各组分按比例混合均匀后放入烧结炉中，熔制0.5~1h，倾倒于铜板或石墨模具上冷却至室温成型，经热处理后即可获得荧光微晶玻璃；上述过程所制备的微晶玻璃具有较高机械性能，在近红外980nm波长激发下，可发射出色温可调的白光，可用于大功率LED灯，避免灯珠老化。

A fluorescent glass-ceramics for up-conversion LED and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种上转换LED用荧光微晶玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种上转换LED用荧光微晶玻璃及其制备方法，属于上转换LED用荧光微晶玻璃

技术介绍
全固态白光发射二极管（lightemittingdiode，LED）作为新型照明光源，具有节能、稳定、环保等诸多方面的优势。因此发展半导体照明有利于解决能源危机和原有白炽灯和节能灯中存在的环境问题；白光LED实现的方式建立在红绿蓝三基色芯片与各类荧光粉成功的研发基础上；目前常见的白光LED主要有：使用GaN基蓝光发光二极管搭配发射黄色荧光粉产生白色发光；三基色芯片的混合实现白色发光；蓝色LED芯片上涂覆红色和绿色荧光粉实现白光发射；近紫外光(380～410nm)InGaN管芯激发三基色荧光粉实现白光发射。近年来，关于LED的报道屡见不鲜，大多是针对如何提高红光部分的色纯度等问题来提出的，而且主要集中在对晶体粉末材料的研究，但是在实际应用中晶体粉末材料存在熔点温度过高，烧结时间长，且制备出的荧光粉易于老化、在大功率条件下长时间使用后亮度下降、寿命短等问题。在采用荧光玻璃代替荧光粉的研究中，多采用具有机械性能较高不易炸裂的微晶玻璃，但是在微晶玻璃制备过程中不易获得透明的微晶，影响荧光的发射，且在适当及适量的发光离子位于微晶中后才可获得更为良好的发光性能。上转换发光与其他方法相比，可以有效降低光致电离作用引起的基质材料的衰退，并且不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高。因此一种透明度高、发光性能优良，又可代替荧光粉的上转换荧光玻璃是目前LED灯用荧光材料急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种上转换LED用荧光微晶玻璃，由以下组分组成，以摩尔百分数计，SiO2为40~50mol%、Al2O3为5~20mol%，R2O为5~20mol%，MF2为20~25mol%，YbF3为5~15mol%，ErF3为0.001～1mol%，TmF3为0.001～1mol%，其中，R2O为Li2O、Na2O、K2O的一种或多种，MF2为MgF2、CaF2、SrF2、BaF2中的一种或多种；ErF3、TmF3采用外掺法计算；本专利技术通过组分、工艺的控制所得微晶玻璃保持完全透明，发光强度明显提高。本专利技术的另一目的在于提供所述上转换LED用荧光微晶玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将SiO2、Al2O3、YbF3、ErF3、TmF3、R2O、MF2按配比称量后，研磨混合均匀，得到混合粉料。（2）将混合粉料置于烧结炉中，在温度为1350～1550℃条件下烧结0.5~1h，倾倒于铜板或模具上冷却至室温成型；将成型的玻璃进行热处理以形成微晶，即获得上转换LED用荧光微晶玻璃。优选的，本专利技术所述热处理的条件为：560~680℃条件下加热0.5~2h。本专利技术的有益效果：（1）通常情况下，由于微晶的形成，微晶玻璃的透明度会受到影响，并且发光离子的发光性能受其在微晶中的位置和敏化剂等因素影响；本专利技术采用高温熔融法制备高熔点LED用荧光玻璃，玻璃材料具有透明度高、机械性能优良的特点，在特定波长激发下可发出色温可调的白光，适用于高功率LED。（2）本专利技术所述方法以稀土掺杂的玻璃材料代替白光LED用荧光粉材料，保证了荧光材料的稳定性，避免LED灯珠的老化，还可用于大功率LED灯。（3）本专利技术中LED用荧光玻璃在特定波长激发下，可直接发射出色温可调的白光，直接应用于白光LED领域，不需要与二极管、荧光粉或芯片复合，缩短简化工艺流程。附图说明图1为实施例1中LED用高熔点荧光玻璃在980nm激光的激发下的可见光区发射谱图及CIE坐标。图2为实施例2中LED用高熔点荧光玻璃在980nm激光的激发下的可见光区发射谱图及CIE坐标。图3为实施例3中LED用高熔点荧光玻璃在980nm激光的激发下的可见光区发射谱图及CIE坐标。图4为实施例4中LED用高熔点荧光玻璃在980nm激光的激发下的可见光区发射谱图及CIE坐标。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1本实施例LED用高熔点荧光玻璃，采用高温熔融法制备而成，以摩尔百分数计，由以下组分组成：SiO2为40mol%，Al2O3为15mol%，Na2O为12mol%，CaF2为24mol%，YbF3为9mol%，ErF3为0.02mol%，TmF3为0.05mol%，ErF3、TmF3采用外掺法计算。本实施例所述LED用高熔点荧光玻璃的制备方法，具体步骤如下：将SiO2、Al2O3、Li2O、CaF2、YbF3、ErF3、TmF3进行研磨混匀得到混合粉料，将混合粉料置于烧结炉中，在温度为1400℃条件下进行烧结55min，倾倒于铜板上冷却至室温成型；将成型的玻璃在温度为650℃条件下进行热处理0.5h以形成微晶，即可获得LED用高熔点荧光微晶玻璃。本实施例中LED用高熔点荧光玻璃在980nm处的激发下的可见光区发射谱图如图1所示，从图1中可知，在980nm波长的光激发下，获得Er、Tm离子在波长区域为400nm-750nm的可见蓝白光发射，其色坐标为x：0.2527，y：0.2175，色温为82706K。实施例2本实施例LED用高熔点荧光玻璃，采用高温熔融法法制备而成，以摩尔百分数计，由以下组分组成：SiO2为40mol%，Al2O3为20mol%，K2O为14mol%，SrF2为25mol%，YbF3为13mol%，ErF3为0.02mol%，TmF3为0.05mol%；ErF3、TmF3采用外掺法计算。本实施例所述LED用高熔点荧光玻璃的制备方法，具体步骤如下：将SiO2、Al2O3、Li2O、BaF2、YbF3、ErF3、TmF3进行研磨混匀得到混合粉料，将混合粉料置于烧结炉中，在温度为1550℃条件下进行烧结50min，倾倒于铜板上冷却至室温成型；将成型的玻璃在温度为560℃条件下进行热处理1h以形成微晶，即可获得LED用高熔点荧光微晶玻璃；本实施例中LED用高熔点荧光玻璃在980nm处的激发下的可见光区发射谱图如图2所示，从图2中可知，在980nm波长的光激发下，获得Er、Tm离子在波长区域为400nm-750nm的可见冷白光发射，其色坐标为x：0.2922，y：0.2735，色温为9340K。实施例3本实施例LED用高熔点荧光玻璃，采用高温熔融法法制备而成，以摩尔百分数计，由以下组分组成：SiO2为50mol%，Al2O3为12mol%，Li2O为11mol%，CaF2为21mol%，YbF3为6mol%，ErF3为0.4mol%，TmF3为1mol%，ErF3、TmF3采用外掺法计算。本实施例所述LED用高熔点荧光玻璃的制备方法，具体步骤如下：将SiO2、Al2O3、Na2O、CaF2、YbF3、ErF3、TmF3进行研磨混匀得到混合粉料，将混合粉料置于烧结炉中，在温度为1500℃条件下进行烧结30min，倾倒于铜板上冷却至室温成型；将成型的玻璃在温度为680℃条件下进行热处理2h以形成微晶，即可获得LED用高熔点荧光微晶玻璃；本实施例中LED用高熔点荧光玻璃在980nm处的激发下的可见光区发射谱图如图3所示，从图3中可知，在980nm波长的光激发下，获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上转换LED用荧光微晶玻璃，其特征在于，由以下组分制备得到，以摩尔百分数计，SiO2为 40~50mol%、Al2O3为5~20mol%，R2O为5~20mol%，MF2为20~25mol%，YbF3为5~15mol% ，ErF3为0.001～2mol%，TmF3为0.001～2mol%，其中，R2O为Li2O、Na2O、K2O的一种或多种，MF2为MgF2、CaF2、SrF2、BaF2中的一种或多种；ErF3、TmF3采用外掺法计算。

【技术特征摘要】
1.一种上转换LED用荧光微晶玻璃，其特征在于，由以下组分制备得到，以摩尔百分数计，SiO2为40~50mol%、Al2O3为5~20mol%，R2O为5~20mol%，MF2为20~25mol%，YbF3为5~15mol%，ErF3为0.001～2mol%，TmF3为0.001～2mol%，其中，R2O为Li2O、Na2O、K2O的一种或多种，MF2为MgF2、CaF2、SrF2、BaF2中的一种或多种；ErF3、TmF3采用外掺法计算。2.权利要求1所述上转换LED用荧...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建备，朱睿，李振财，周大成，杨勇，杨正文，宋志国，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53