CN101891388A

CN101891388A - 白光发光玻璃及其制备方法

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Publication number: CN101891388A
Application number: CN2010102184054A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 翁方轶; 马文波
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: CN101891388B

Abstract

本发明涉及一种白光发光玻璃，组分式为：aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃，其中a、b、c、d、n为摩尔份数，a、b、c、d、n的取值范围分别为：20≤a≤70，5≤b≤50，0≤c≤30，0≤d≤20，0.01≤n≤1且a+b+c+d＝100，c、d不同时取0。通过采用稳定性优良的透明发光玻璃替代荧光粉与环氧树脂或硅胶的组合物，上述白光发光玻璃具有良好的化学稳定性、热稳定些及导热性能。此外，本发明还提供了一种白光发光玻璃的制备方法，采用该方法工艺简单、成本低廉，制得的玻璃发光材料透光性好，容易制成大块及不同的形状，可广泛应用于LED照明领域。

Description

白光发光玻璃及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及照明工程技术领域，尤其涉及一种白光发光玻璃及其制备方法。

【背景技术】

白光LED是一种新的固态照明光源，其中以半导体化合物InGaN为基础的白光LED有很多的优点：小型固体化，耐震动，不易损坏，瞬时启动和快速响应，节能且寿命长，环境友好。

传统的商业化的大部分白光LED照明器件采用的是蓝光InGaN芯片及受蓝光激发发出黄色、绿色或橙色的荧光粉。这类荧光粉具有较高的发光效率，成熟的制备方法等优点。但是同时也具有以下缺陷：(1)荧光粉和芯片的老化衰减速率不同，从而导致了色坐标不稳定，白光易漂移；(2)由于用于封装的环氧树脂或者是硅胶长期受到蓝光或者紫外线的辐射而导致环氧树脂或硅胶易老化变黄不稳定，器件寿命降低；(3)封装材料价格昂贵，导致成本高。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种性能稳定、成本低廉的白光发光玻璃。

同时，还有必要提供一种性能稳定、成本低廉的白光发光玻璃的制备方法。

一种白光发光玻璃，组分式为：aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃，其中a、b、c、d、n为摩尔份数，a、b、c、d、n的取值范围分别为：20≤a≤70，5≤b≤50，0≤c≤30，0≤d≤20，0.01≤n≤1且a+b+c+d＝100，c、d不同时取0。

优选的，a、b、c、d、n的取值范围分别为：45≤a≤65，25≤b≤45，5＜c≤15，0＜d≤10，0.1≤n≤1。

一种白光发光玻璃的制备方法，包括以下步骤：按照组分式aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃中各组分的摩尔份数，称取各组分的化合物原料在1300～1600℃温度下高温煅烧，得到玻璃熔液，其中，a、b、c、d、n为摩尔份数，a、b、c、d、n的取值范围分别为：20≤a≤70，5≤b≤50，0≤c≤30，0≤d≤20，0.01≤n≤1且a+b+c+d＝100，c、d不同时取0；将玻璃熔液倒入300℃预热的模具中成形得到前驱体玻璃；将前驱体玻璃放入500～600℃环境下保温1～5h后冷却至室温，即得到组分式为aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃的白光发光玻璃。

优选的，化合物原料为粉末或块状的SiO₂、CaCO₃、BaCO₃、MgCO₃、Dy₂O₃。

优选的，化合物原料为粉末或块状的SiO₂、CaO、BaO、MgO、Dy₂O₃。

优选的，称取化合物原料在1300～1600℃温度下高温煅烧的步骤还包括：将称取的化合物原料研磨均匀并置于坩埚中。

优选的，坩埚为铂金或刚玉坩埚。

优选的，称取化合物原料在1300～1600℃温度下高温煅烧的步骤还包括：将高温煅烧后的化合物原料保温1～5h。

优选的，煅烧、预热及保温均是在电阻炉中进行。

优选的，模具为铜模。

本发明白光发光玻璃及其制备方法通过采用稳定性优良的透明发光玻璃替代荧光粉与环氧树脂或硅胶的组合物，上述白光发光玻璃具有良好的化学稳定性、热稳定些及导热性能，同时，上述制备工艺简单、成本低廉，制得的玻璃发光材料透光性好，容易制成大块及不同的形状，可广泛应用于LED照明领域。

【附图说明】

图1为实施例5制得的样品在350nm激发下发射出的白光光谱图。

【具体实施方式】

针对无机发光玻璃材料具有的良好的透光性、化学稳定性、热稳定性及导热性等优点，提供一种白光发光玻璃，以解决传统白光LED色坐标不稳定、白光漂移及封装材料(环氧树脂或硅胶)稳定性差、价格昂贵、成本高等问题。

上述白光发光玻璃，具有的组分结构为：aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃，其中，a、b、c、d、n为摩尔份数且a+b+c+d＝100，a、b、c、d、n的取值范围分别为：20≤a≤70，5≤b≤50，0≤c≤30，0≤d≤20，0.01≤n≤1，且c、d不同时取0。优选的，a、b、c、d、n的取值范围分别为：45≤a≤65，25≤b≤45，5＜c≤15，0＜d≤10，0.1≤n≤1。

上述白光发光玻璃的制备过程中，按照组分式aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃及预先设定的a、b、c、d、n值称取原料，研磨均匀后置于铂金或刚玉坩埚中，与电阻炉中加热到1300～1600℃后保温0.5～5h得到玻璃熔液，然后，将玻璃熔液倒入300℃预热的铜模具中成形得到前驱体玻璃，再将前驱体玻璃放入电阻炉中500～600℃环境下保温1～5h后冷却至室温去应力退火，退火后即得到组分式为aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃的白光发光玻璃；

其中，原料为分析纯的粉末或块状的SiO₂、CaO或CaCO₃、BaO或BaCO₃、MgO或MgCO₃和Dy₂O₃；

下面主要结合附图及具体实施例对上述白光发光玻璃及其制备方法和发光性能等作进一步的说明。

实施例1

20SiO₂-50CaO-30BaO-0.01Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)2.79g，碳酸钙(CaCO₃)11.62g，碳酸钡(BaCO₃)13.75g，三氧化二镝(Dy₂O₃)0.008g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1300℃熔化，保温5小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中500℃保温1小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：20SiO₂-50CaO-30BaO-0.01Dy₂O₃的白光发光玻璃。

实施例2

45SiO₂-45CaO-10MgO-1Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)9.60g，碳酸钙(CaCO₃)15.99g，碳酸镁(MgCO₃)2.99g，三氧化二镝(Dy₂O₃)1.325g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1400℃熔化，保温4小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中550℃保温2小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：45SiO₂-45CaO-10MgO-1Dy₂O₃的白光发光玻璃。

实施例3

65SiO₂-5CaO-30BaO-0.1Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)8.85g，碳酸钙(CaCO₃)1.13g，碳酸钡(BaCO₃)13.41g，三氧化二镝(Dy₂O₃)0.080g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1580℃熔化，保温3小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中600℃保温3小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：65SiO₂-5CaO-30BaO-0.1Dy₂O₃的白光发光玻璃。

实施例4

70SiO₂-25CaO-5BaO-0.2Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)13.04g，碳酸钙(CaCO₃)7.75g，碳酸钡(BaCO₃)3.05g，三氧化二镝(Dy₂O₃)0.230g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1600℃熔化，保温0.5小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中600℃保温5小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：70SiO₂-25CaO-5BaO-0.2Dy₂O₃的白光发光玻璃。

实施例5

50SiO₂-35CaO-15BaO-0.4Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)8.1g，碳酸钙(CaCO₃)9.44g，碳酸钡(BaCO₃)7.98g，三氧化二镝(Dy₂O₃)0.400g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1500℃熔化，保温2小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中550℃保温4小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：50SiO₂-35CaO-15BaO-0.4Dy₂O₃的白光发光玻璃。如图1所示为上述50SiO₂-35CaO-15BaO-0.4Dy₂O₃白光发光玻璃在350nm激发下发射出的白光光谱图。

实施例6

60SiO₂-15CaO-5BaO-20MgO-0.6Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)11.98g，氧化钙(CaO)2.80g，氧化钡(BaO)2.55g，氧化镁(MgO)2.68g，三氧化二镝(Dy₂O₃)0.744g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1500℃熔化，保温2小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中550℃保温4小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：60SiO₂-15CaO-5BaO-20MgO-0.6Dy₂O₃的白光发光玻璃。

实施例7

60SiO₂-10CaO-10BaO-20MgO-0.8Dy₂O₃分别称取二氧化硅(SiO₂)11.08g，氧化钙(CaO)1.72g，氧化钡(BaO)4.71g，氧化镁(MgO)2.48g，三氧化二镝(Dy₂O₃)0.744g。将称量好的原料在研钵中研磨混合均匀后，装入刚玉坩埚中，然后将装好原料的带盖的刚玉坩埚放入高温箱式炉中1550℃熔化，保温2小时后将玻璃熔体倒入300℃预热的铜模中，压制成透明玻璃，随后在电阻炉中550℃保温2小时退火随炉冷却至室温以消除内应力，即可制备出组分为：60SiO₂-10CaO-10BaO-20MgO-0.8Dy₂O₃的白光发光玻璃。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种白光发光玻璃，其特征在于，组分式为：aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃，其中a、b、c、d、n为摩尔份数，a、b、c、d、n的取值范围分别为：20≤a≤70，5≤b≤50，0≤c≤30，0≤d≤20，0.01≤n≤1且a+b+c+d＝100，c、d不同时取0。

2.如权利要求1所述的白光发光玻璃，其特征在于，a、b、c、d、n的取值范围分别为：45≤a≤65，25≤b≤45，5＜c≤15，0＜d≤10，0.1≤n≤1。

3.一种白光发光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

按照组分式aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃中各组分的摩尔份数，称取各组分的化合物原料在1300～1600℃温度下高温煅烧，得到玻璃熔液，其中，a、b、c、d、n为摩尔份数，a、b、c、d、n的取值范围分别为：20≤a≤70，5≤b≤50，0≤c≤30，0≤d≤20，0.01≤n≤1且a+b+c+d＝100，c、d不同时取0；

将所述玻璃熔液倒入300℃预热的模具中成形得到前驱体玻璃；

将所述前驱体玻璃放入500～600℃环境下保温1～5h后冷却至室温，即得到组分式为aSiO₂-bCaO-cBaO-dMgO-nDy₂O₃的白光发光玻璃。

4.如权利要求3所述的白光发光玻璃的制备方法，其特征在于，所述化合物原料为粉末或块状的SiO₂、CaCO₃、BaCO₃、MgCO₃、Dy₂O₃。

5.如权利要求3所述的白光发光玻璃的制备方法，其特征在于，所述化合物原料为粉末或块状的SiO₂、CaO、BaO、MgO、Dy₂O₃。

6.如权利要求3所述的白光发光玻璃的制备方法，其特征在于，所述称取化合物原料在1300～1600℃温度下高温煅烧的步骤还包括：

将称取的化合物原料研磨均匀并置于坩埚中。

7.如权利要求6所述的白光发光玻璃的制备方法，其特征在于，所述坩埚为铂金或刚玉坩埚。

8.如权利要求3所述的白光发光玻璃的制备方法。其特征在于，所述称取化合物原料在1300～1600℃温度下高温煅烧的步骤还包括：

将所述高温煅烧后的化合物原料保温1～5h。

9.如权利要求3或8所述的白光发光材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧、预热及保温均是在电阻炉中进行。

10.如权利要求3所述的白光发光玻璃的制备方法，其特征在于，所述模具为铜模。