一种匹配蓝光LED芯片的硼铋白光玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及半导体蓝光芯片光激发，发射暖白光的发光技术领域，具体为一种匹配蓝光led芯片的硼铋白光玻璃及其制备方法。

背景技术：

白光led因其具有寿命长、节能、环境友好等优点被广泛应用于通用照明、指示显示、背光源、汽车大灯等领域。目前商用led发出的白光，主要由ingan半导体芯片发出的蓝光和在蓝光芯片激发下yag荧光粉发出的黄光复合而成，这种装置虽然制备工艺成熟，但缺点也较为明显。一方面由于yag荧光粉是通过硅胶或环氧树脂有机物粘合涂敷到芯片上，随着使用时间增加，这些有机物由于其热稳定性较差而容易老化或黄化，使led使用寿命缩短。另一方面，这种器件发出的白光由蓝光和黄光复合而成，缺少红光，使器件发出的白光显色指数低，色温高呈冷白色，照射物体时在一定程度上颜色失真。

玻璃，作为一种常见的无机非晶材料，可以替代硅胶或环氧树脂封装解决热稳定性差易老化问题，在玻璃中掺杂适宜的稀土离子又能解决红光缺少问题，红光玻璃再通过内嵌yag晶粒获得白光，这引起了国内外学者的广泛关注和研究。eu³⁺因其独特的4f电子能级结构，是良好的发光激活剂，在613nm左右发射强烈锐谱红光。eu³⁺掺杂的红光玻璃光谱性质和结构等研究较为深入，受不同基质玻璃配位场的影响，在硅酸盐、磷酸盐、氟化物、碲酸盐、硼酸盐等玻璃体系中能较好的适合近紫外或蓝光激发，值得注意的是在硼铋酸盐体系中，铕离子通常更为匹配蓝光激发。碱土金属氧化物添加到玻璃体系中，通常能改变玻璃的化学稳定性。硼铋酸盐玻璃相对其他玻璃，具有成本和熔融温度均较低的特点，低的熔融温度使得yag:ce黄粉二次熔融嵌入玻璃基质时不被侵蚀和破坏，保证了该黄粉的原始发光特性；同时，由于eu³⁺融入在非晶态玻璃材料中，yag:ce黄粉独立于玻璃中处于晶体状态，有效阻断了ce³⁺和eu³⁺之间的能量传递，保证了发光效率。

pig-yag白光led玻璃(pig:荧光粉嵌入玻璃工艺)，相比于目前商用pis-yag白光led器件(pis：荧光粉通过硅胶等有机物涂覆芯片工艺)，因其热稳定性和化学稳定性均较好，同时有效补充了红光不足问题，提升了显色指数，降低了色温，是目前白光led的器件强有力的升级品，但目前从已研制的该类发光玻璃来看，其成本以及发光性质还有进一步提升的空间。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有的白光led玻璃成本高，发光性质还有进一步提升空间的缺陷，提供一种匹配蓝光led芯片的硼铋白光玻璃及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种匹配蓝光led芯片的硼铋白光玻璃，该白光玻璃的化学通式为x1b2o3.x2bi2o3.x3sio2.x4sb2o3.x5zno.x6mo.x7eu2o3。x8(yag:ce),其中m为ca、sr和ba中的一种或几种；x1至x7为摩尔比，x8为x1至x7所涉及物质总量的质量百分数，0.25≤x1≤0.7，0.15≤x2≤0.6，0≤x3≤0.15，0≤x4≤0.1，0≤x5≤0.2，0≤x6≤0.2，0.005≤x7≤0.05，0.02≤x8≤0.1。

一种匹配蓝光led芯片的硼铋白光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)、称取h3bo3、bi2o3,、sio2,、sb2o3、zno、eu2o3和m的氧化物或碳酸盐混合后研磨均匀，研磨后的混合物料进行高温熔融；

2)、将上述熔融物高温取出、水淬、磨碎，再与yag:ce混合后研磨均匀，研磨后的混合物料再进行二次熔融；

3)、将上述二次熔融后的产物高温取出，倒入磨具，迅速放入设退火炉中退火，待退火炉冷却至室温后，取出产物打磨抛光后，即得到最终产物白光玻璃。

进一步的，步骤1)的高温熔融时的温度为700～900℃，熔融时间为30～150分钟；步骤2)的二次熔融时的温度为500～700℃，熔融时间为10～60分钟；退火温度为300～450℃，退火时间从为60～240分钟；

本发明白光玻璃激发波段介于350～550nm范围(最大激发峰位于465nm，其中400-500nm有较强的宽带区域激发)，发射波段介于500～725nm(其中500-625nm有较强的宽带区域发射，613nm、705nm左右处的锐线尖峰发射有效补充了红光)，能很好的匹配当前商用蓝光led芯片发射白光；该方法制备成本低、产品色温低，热稳定性好，显色指数和发光效率适中；制备方法简单可行，便于规模化生产；制备过程基本没有污染，无废水废气排放，环境友好。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是613nm检测下硼铋白光玻璃的激发光谱图；

图2是465nm激发下硼铋白光玻璃的发射光谱图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

称取h3bo31.219g，bi2o38.01g,sio20.135g,zno0.146g,caco30.36g,eu2o30.317g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至900℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.357g混磨均匀，从室温均匀加热至700℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入400℃退火炉中保温120分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbszce白光玻璃，玻璃转化点温度为425℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.349，0.386)，色温为4961k，显色指数为71.3，流明效率为62.3lm/w。

实施例2：

称取h3bo31.196g，bi2o39.436g,sb2o30.656g,caco30.225g,eu2o30.317g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温80分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.473g混磨均匀，从室温均匀加热至670℃，保温15分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入380℃退火炉中保温120分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce白光玻璃，玻璃转化点温度为395℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.346，0.382)，色温为4872k，显色指数为72.1，流明效率为63.5lm/w。

实施例3：

称取h3bo31.169g，bi2o39.645g,sb2o30.656g,baco30.444g,eu2o30.317g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至800℃，保温70分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.489g混磨均匀，从室温均匀加热至650℃，保温15分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入370℃退火炉中保温120分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsbe白光玻璃，玻璃转化点温度为390℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.339，0.387)，色温为4892k，显色指数为71.8，流明效率为65.6lm/w。

实施例4：

称取h3bo31.28g，bi2o39.026g,sb2o30.787g,srco30.332g,eu2o30.348g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温50分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.471g混磨均匀，从室温均匀加热至630℃，保温25分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入370℃退火炉中保温100分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsse白光玻璃，玻璃转化点温度为380℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.347，0.389)，色温为4835k，显色指数为72.6，流明效率为67.4lm/w。

实施例5：

称取h3bo31.898g，bi2o35.85g,sio20.135g,cao0.084g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至900℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.308g混磨均匀，从室温均匀加热至690℃，保温25分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入420℃退火炉中保温150分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce1白光玻璃，玻璃转化点温度为434℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.343，0.389)，色温为5025k，显色指数为70.6，流明效率为62.7lm/w。

实施例6：

称取h3bo31.725g，bi2o36.50g,sio20.135g,cao0.084g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.327g混磨均匀，从室温均匀加热至680℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入410℃退火炉中保温120分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce2白光玻璃，玻璃转化点温度为421℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.345，0.386)，色温为4963k，显色指数为72.6，流明效率为64.5lm/w。

实施例7：

称取h3bo31.553g，bi2o37.15g,sio20.135g,cao0.084g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.365g混磨均匀，从室温均匀加热至660℃，保温15分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入400℃退火炉中保温100分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce3白光玻璃，玻璃转化点温度为407℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.349，0.392)，色温为4857k，显色指数为75.4，流明效率为68.4lm/w。

实施例8：

称取h3bo31.38g，bi2o37.80g,sio20.135g,cao0.084g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至800℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.385g混磨均匀，从室温均匀加热至640℃，保温15分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入380℃退火炉中保温120分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce4白光玻璃，玻璃转化点温度为392℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.345，0.387)，色温为4825k，显色指数为77.8，流明效率为70.2lm/w。

实施例9：

称取h3bo31.511g，bi2o36.958g,sb2o30.292g,cao0.126g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.365g混磨均匀，从室温均匀加热至650℃，保温15分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入390℃退火炉中保温150分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce5白光玻璃，玻璃转化点温度为403℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.346，0.387)，色温为4862k，显色指数为72.6，流明效率为66.7lm/w。

实施例10：

称取h3bo31.469g，bi2o36.766g,sb2o30.292g,cao0.168g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.356g混磨均匀，从室温均匀加热至660℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入390℃退火炉中保温150分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce6白光玻璃，玻璃转化点温度为407℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.345，0.388)，色温为4867k，显色指数为72.9，流明效率为67.1lm/w。

实施例11：

称取h3bo31.427g，bi2o36.574g,sb2o30.292g,cao0.21g,eu2o30.211g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.350g混磨均匀，从室温均匀加热至660℃，保温25分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入390℃退火炉中保温150分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbsce7白光玻璃，玻璃转化点温度为411℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.347，0.387)，色温为4862k，显色指数为73.2，流明效率为68.3lm/w。

实施例12：

称取h3bo32.337g，bi2o310.274g,sb2o30.262g,sio20.108g,cao0.202g,eu2o30.158g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至800℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.534g混磨均匀，从室温均匀加热至650℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入380℃退火炉中保温180分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbssce1白光玻璃，玻璃转化点温度为397℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.342，0.383)，色温为5062k，显色指数为69.2，流明效率为62.1lm/w。

实施例13：

称取h3bo32.337g，bi2o39.96g,sb2o30.262g,sio20.108g,cao0.202g,eu2o30.396g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至800℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.516g混磨均匀，从室温均匀加热至660℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入380℃退火炉中保温180分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbssce2白光玻璃，玻璃转化点温度为402℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.347，0.387)，色温为4965k，显色指数为70.5，流明效率为67.2lm/w。

实施例14：

称取h3bo32.337g，bi2o39.855g,sb2o30.262g,sio20.108g,cao0.202g,eu2o30.475g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.516g混磨均匀，从室温均匀加热至670℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入390℃退火炉中保温180分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbssce3白光玻璃，玻璃转化点温度为405℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.342，0.392)，色温为4895k，显色指数为71.5，流明效率为72.3lm/w。

实施例15：

称取h3bo32.337g，bi2o39.75g,sb2o30.262g,sio20.108g,cao0.202g,eu2o30.554g，将以上原料混磨均匀后，放入高温炉中，从室温均匀加热至850℃，保温60分钟，然后自然冷却至室温后研磨，再将粉末与yag:ce0.516g混磨均匀，从室温均匀加热至670℃，保温20分钟后，高温取出倒入石墨模具，再放入400℃退火炉中保温180分钟，自然冷却至室温后打磨抛光，得到的bbssce4白光玻璃，玻璃转化点温度为408℃，在电流为350mw、450nm蓝光芯片激发下，色坐标为(0.349，0.397)，色温为4787k，显色指数为73.5，流明效率为74.5lm/w。

由附图1可以看出本发明白光玻璃激发波段介于350～550nm范围，最大激发峰在465nm左右(宽带加尖峰激发)，由附图2可以看出本发明白光玻璃反射波段介于500～725nm，最大发射峰在613nm左右(500-625nm间有较强的宽带发射)，能很好的匹配当前商用蓝光led芯片发射白光。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。