一种Ce：YAGG复合玻璃材料及其制备和应用

摘要

本发明公开了一种Ce：YAGG复合玻璃材料及其制备和应用。所述Ce：YAGG复合玻璃材料包括玻璃基体和Ce：YAGG荧光粉，所述Ce：YAGG荧光粉镶嵌在玻璃基体中；所述的玻璃基体由以下组分组成，各组成的质量百分比含量表示如下：SiO2：40～60％，B2O3：15～20％，CaO：1～6％，Na2O:15～35％；所述的Ce：YAGG荧光粉的含量为玻璃基体的10‑60wt％。本发明提供了所述Ce：YAGG复合玻璃材料在制备LED和LD中的应用，可应用于大功率长时间的LED/LD照明。

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ce：YAGG复合玻璃材料及其制备和在制备LED和LD中的应用。

背景技术

作为第四代照明光源，白光LED因节能环保、寿命长、使用电压低、响应快等优点，在室内外、特种照明领域领域受到广泛应用。常见的商用白光LED是用硅胶或环氧树脂包YAG:Ce荧光粉后直接涂敷在蓝光InGaN芯片上制成的。然而这种封装方式存在三个问题：(1)由于传统有机封装材料的热导率太差，在长时间的热辐射的工作环境中容易老化、黄化，导致LED光衰、色坐标偏移，降低了其使用寿命；(2)、YAG:Ce荧光粉颗粒折射率与有机封装材料折射率不匹配，同样会导致光散射损失；(3)、YAG:Ce荧光粉发射光谱中红光成分不足，封装成的白光LED器件显色指数偏低、色温偏高使其难以得到暖白光。因而，具有热导率高、结构稳定、光输出性能良好且兼有显色指数、色温可调等特性的新型光学材料正成为半导体照明技术研究的热点。

为了解决上述存在的问题，科研工作者对此进行深入研究并提出了多种解决方案。使用共掺杂的红色发光离子，如Pr

目前LED照明正在向特种照明发展，对大功率照明器件在高亮度、长寿命以及照射距离等方面要求越来越高。与LED照明相比，激光照明的效率和亮度更高，可调制性更好，可以通过加大输入功率来提高亮度，而高功率产生的高温高热对材料的导热性、可靠性和封装模式均提出更高要求。通过检索：中国专利CN111285683A“具有高稳定性的大功率激光照明用荧光陶瓷及其制备方法”公开了Ce:LuAG荧光陶瓷的制备方法及在大功率激光照明的应用，但光效较低、显色指数偏低。因YAGG石榴石通过改变晶体场分裂具有可调谐发光，因此，有必要研发发光效率高、显色指数高、热稳定性好的新型荧光转换材料，以满足大功率LED/LD的发展需求。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种Ce：YAGG复合玻璃材料。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种Ce：YAGG复合玻璃材料的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题是提供所述Ce：YAGG复合玻璃材料在制备白光LED中的应用。

本发明要解决的第四个技术问题是提供所述Ce：YAGG复合玻璃材料在制备LD激光照明中的应用。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种Ce：YAGG复合玻璃材料，包括玻璃基体和Ce：YAGG荧光粉，所述的玻璃基体由以下组分组成，各组成的质量百分比含量表示如下：SiO

作为优选，所述玻璃基体的组成为：SiO

第二方面，本发明提供了一种Ce：YAGG复合玻璃材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将SiO

(2)将步骤(1)获得的基玻璃用玛瑙研钵研磨成粉体，然后加入Ce：YAGG荧光粉，混合均匀、置于涂覆了纳米Al

作为优选，所用坩埚为刚玉坩埚。

作为优选，步骤(1)中，基玻璃熔制温度为1300℃，熔制时间为10分钟。

作为优选，步骤(2)中，加热至850℃，保温时间为15分钟。

第三方面，本发明提供了所述Ce：YAGG复合玻璃材料与蓝光LED芯片耦合制备白光LED的应用。

作为优选，所述的Ce：YAGG复合玻璃材料中，所述玻璃基体的组成为：SiO

第四方面，本发明提供了所述Ce：YAGG复合玻璃材料在制备蓝色激光激发的LD照明中的应用。

作为优选，所述的Ce：YAGG复合玻璃材料中，所述玻璃基体的组成为：SiO

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明提供了一种Ce：YAGG复合玻璃材料的制备方法，以SiO

(2)本发明提供的Ce：YAGG复合玻璃材料具有高量子效率、良好的光学性能(发光强度高、亮度高)和热稳定性。

(3)本发明制备的Ce：YAGG复合玻璃材料应用于白光LED，表现出高光效和高显指，可应用于大功率长时间的LED照明。

(4)本发明制备的Ce：YAGG复合玻璃材料应用于白光LD，表现出高饱和阈值、高光通量和高光效，可应用于大功率长时间的LD照明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例1-6制备的Ce：YAGG复合玻璃材料在常光(上方)和紫外灯(下方)下的样品图(从左至右分别对应实施例1-6)；

图2为本发明实施例1-6制备的同Ce：YAGG复合玻璃材料的XRD图；

图3为本发明实施例1-6制备的Ce：YAGG复合玻璃材料的荧光图；

图4为本发明实施例5、对比例1制备的Ce：YAGG复合玻璃材料和Ce：YAGG荧光粉的量子效率图；

图5为用本发明实施例5制备的Ce：YAGG复合玻璃材料匹配的LED图；

图6为用本发明实施例1制备的Ce：YAGG复合玻璃材料制备的LD激光照明的照片；

图7为用本发明实施例1制备的Ce：YAGG复合玻璃材料匹配的LD图；

图8为本发明实施例5制备的Ce：YAGG和Ce：YAGG荧光粉变温图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1-6

按以下表1称取质量比例的原料进行混合研磨均匀，装入刚玉坩埚后放置于高温炉中，升温至1300℃，保温10min，倒入冷水中淬冷，获得前驱玻璃。获得的前驱玻璃研磨成粉，加入表1所示的掺杂量的Ce：YAGG荧光粉，研磨、置于涂抹了纳米Al

表1

对比例1

按以下表2称取质量比例的原料进行混合研磨均匀，装入刚玉坩埚后放置于高温炉中，升温至1300℃，保温10min，倒入冷水中淬冷，获得前驱玻璃。获得的前驱玻璃研磨成粉，加入表2所示的掺杂量的Ce：YAGG荧光粉，研磨、置于涂抹了纳米Al

表2

实施例5和对比例1制备的Ce：YAGG复合玻璃材料以及商业Ce：YAGG荧光粉的量子效率图如图4所示，由图可见，利用本发明的基玻璃制备得到的Ce：YAGG复合玻璃材料相比于利用对比例1的基玻璃制备得到的Ce：YAGG复合玻璃材料具有更高的量子效率。

实施例7

将实施例5所制备的Ce：YAGG复合玻璃材料切割成1*1*0.12mm(双面不抛光)与商业460nmGaN蓝光LED芯片耦合发出明亮的白光，其在不同电流下的光效、色温、显指和色坐标如表3所示。

表3

实施例8

实施例1-6制备得到的复合玻璃材料切割成10*10*0.6mm(双面不抛光)在3W、450nm蓝色激光照射下(见图6)，结果如图7所示，当蓝色激光功率增加到3.4w/mm

综上，本发明的Ce：YAGG稳定性能好、高光效、高显指可应用于大功率长时间的LED/LD照明。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。