CN103183473B - 用于白光LED 的Ce: YAG微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在蓝光激发条件下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法。该微晶玻璃在氧化物玻璃基体中均匀镶嵌了Ce:YAG荧光微晶。本发明的微晶玻璃中玻璃组分与百分含量(mol%)为：0‑10mol%SiO₂；0‑40mol%GeO₂；20‑60mol%TeO₂；0‑25mol%B₂O₃；0‑15mol%P₂O₅；0‑10mol%Al₂O₃；0‑20mol%Ae₂O；0‑20mol%ZnO；0‑15mol%BaO；0‑20mol%Sb₂O₃；0‑20mol%La₂O₃；0‑10mol%Bi₂O₃（其中Ae选自Li,Na或K）；Ce:YAG微晶的含量为氧化物玻璃基体的1～15wt%。本发明还提供微晶玻璃的制备方法。本发明的微晶玻璃在蓝光激发下可发射黄光，黄光与蓝光组合产生强烈白光，因而，可开发应用于构建蓝光芯片激发的白光LED。

Description

用于白光LED的Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域，尤其是涉及一种可用于白光LED的Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法。

技术背景

近年来，具有节能、耐用等独特优势的白光发射二极管（LED）照明灯引起人们的极大关注。目前，用白光LED替代传统的白炽灯和荧光灯已逐渐成为一种趋势。常见的商用白光LED是由蓝光InGaN芯片和掺Ce³⁺的钇铝石榴石（YAG）荧光粉封装在一起制成的，荧光粉混合于环氧树脂中并涂覆于芯片上。InGaN LED芯片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，使其受激发出黄光，而未被吸收的蓝光与荧光粉发出的黄光混合，便得到白光。但是，由于环氧树脂导热性和化学稳定性较差，在高功率芯片照射的高温环境下容易发生老化、黄化，造成LED色偏，严重缩短LED器件的使用寿命。因此，研发热导率高、化学稳定的新型固体发光材料，是国际上发展白光LED技术的最新方向。

微晶玻璃（又称为玻璃陶瓷）是一种在无机玻璃基体中均匀镶嵌了微/纳米晶的复合材料，它综合了晶体与玻璃材料的优点，可具有与晶体相近甚至更好的光学性能，而又有类似于玻璃材料制备方法简单、热稳定性和化学稳定性高的优势。与环氧树脂相比，其热导率大得多。此外，微晶玻璃还容易加工成平板状或者空心灯泡状直接覆盖在芯片上，因此，可以用来替代常规的荧光粉构建新型白光LED（避免使用环氧树脂或硅胶）。与常规LED器件相比，这种新型器件具有光色稳定、使用寿命长的显著优点。

常见的制备微晶玻璃的方法有两种：一种是先形成前驱玻璃再进行热处理，从玻璃基体中晶化析出微晶；另一种是直接将微晶与低熔点玻璃混合共熔形成微晶玻璃。

采用第一种方法制备应用于白光LED的微晶玻璃的专利，如：

中国科学院福建物构所陈大钦等人申请的中国发明专利CN102092951A，“用于紫外光激发白光LED的透明玻璃陶瓷材料及其制备技术”，该专利中微晶玻璃所含晶相为Dy:CeF3。该材料不能采用商用蓝光芯片激发来产生白光发射。

日本电气硝子株式会社与京都大学共同申请的PCT公开号为WO 2005/097938 A1的专利“荧光物质和LED”，该专利中也公开了含Ce:YAG晶相的微晶玻璃，但由于玻璃基体组分主要为硅铝氧化物，材料透明性差，高温晶化析出的微晶晶格缺陷（起光猝灭中心作用）较多等原因，导致其发光效率不高（另可参见，Setsuhisa Tanabe et al，“YAGglass-ceramic phosphor for white LED(II):luminescence characteristics”,Proc.of SPIE,2005,Vol.5941,594112。

而采用第二种方法制备应用于白光LED的微晶玻璃的专利，如：

武汉理工大学申请的中国发明专利CN101643315B“白光LED用低熔点荧光玻璃及其制备方法”，该专利中也公开了含Ce:YAG晶相的微晶玻璃，玻璃基体组分为SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-CaO-ZnO-Na₂O-MgO。该材料透明性也差，发光性能不好（另可参见，陈珍霞，LED用低熔点发光玻璃的研究，武汉理工大学硕士论文，2010年5月）。

简言之，迄今国内外公开的针对应用于白光LED的微晶玻璃的发明专利已有一些，但主要由于材料组分设计不尽合理等原因，它们的光学性能较差。

本发明提出一种基于新的组分配方的微晶玻璃及其制备方法，材料透明度高，在蓝光激发下黄光发射量子效率最高可达94%，是一种优良的、可应用于白光LED的新型微晶玻璃材料。

发明内容

本发明提出一种Ce:YAG微晶玻璃及其制备方法。本发明的材料组分独特，透明度高，发光性能优异，可用于构建白光LED。通过将商用微米级Ce:YAG荧光粉与低熔点玻璃混合共熔的方式，实现微晶玻璃材料的可控制备。光谱测试结果表明，本发明的Ce:YAG微晶玻璃在465纳米蓝光激发下发出明亮的黄光，其最大量子效率可达94%，将其与商用蓝光芯片组合后可产生白光发射。

本发明通过如下技术方案实现：

一种玻璃基体，其特征在于：所述玻璃基体的玻璃组分含量(mol%)如下：

0-10mol%SiO₂；0-40mol%GeO₂；20-60mol%TeO₂；0-25mol%B₂O₃；

0-15mol%P₂O₅；0-10mol%Al₂O₃；0-20mol%Ae₂O；0-20mol%ZnO；0-15mol%BaO；

0-20mol%Sb₂O₃；0-20mol%La₂O₃；0-10mol%Bi₂O₃；

其中，Ae选自Li,Na或K；上述组分的摩尔总量为100mol%。

一种Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于所述微晶玻璃的玻璃基体如前所述。

具体地，所述玻璃基体的组分与百分含量(mol%)如下：

0-10mol%SiO₂；0-40mol%GeO₂；20-60mol%TeO₂；0-25mol%B₂O₃；0-15mol%P₂O₅；0-10mol%Al₂O₃；0-20mol%Ae₂O；0-20mol%ZnO；0-15mol%BaO；0-20mol%Sb₂O₃；0-20mol%La₂O₃；0-10mol%Bi₂O₃；

其中

Ae选自Li,Na或K；

上述组分的摩尔总量为100mol%。

根据本发明，各组分的优选含量如下：

SiO₂优选为2-8mol%，更优选3-6mol%，还更优选4-5mol%；

GeO₂优选为5-30mol%，10-25mol%，15-20mol%，；

TeO₂优选为20-55mol%，更优选24-50mol%，还更优选30-46mol%，或更优选36-45mol%，还优选38-40mol%；

B₂O₃优选为5-20mol%，更优选7-19mol%，还更优选8-16mol%，或更优选10-15mol%，11-12mol%；

P₂O₅优选为5-10mol%，更优选6-8mol%；

Al₂O₃优选为2-8mol%，更优选4-6mol%；

Ae₂O优选为8-18mol%，更优选为10-16mol%，还更优选12-15mol%；

BaO优选为5-14mol%，优选8-10mol%；

La₂O₃优选为5-15mol%；

ZnO优选为6-18mol%，更优选10-16mol%，还更优选11-15mol%；

Sb₂O₃优选为5-15mol%，更优选9-10mol%；

Bi₂O₃优选为5-6mol%。

根据本发明，优选的组分含量如表1所示：

表1

表1（续）

本发明还提供一种能够在蓝光激发下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃，所述微晶玻璃的玻璃基体如前所述。

具体地，所述微晶玻璃的玻璃基体组分与百分含量(mol%)如下：

0-10mol%SiO₂；0-40mol%GeO₂；20-60mol%TeO₂；0-25mol%B₂O₃；0-15mol%P₂O₅；0-10mol%Al₂O₃；0-20mol%Ae₂O；0-20mol%ZnO；0-15mol%BaO；0-20mol%Sb₂O₃；0-20mol%La₂O₃；0-10mol%Bi₂O₃；

其中

Ae选自Li,Na或K；

上述组分的摩尔总量为100mol%。

根据本发明，各组分的优选含量如下：

SiO₂优选为2-8mol%，更优选3-6mol%，还更优选4-5mol%；

GeO₂优选为5-30mol%，10-25mol%，15-20mol%，；

TeO₂优选为20-55mol%，更优选24-50mol%，还更优选30-46mol%，或更优选36-45mol%，还优选38-40mol%；

B₂O₃优选为5-20mol%，更优选7-19mol%，还更优选8-16mol%，或更优选10-15mol%，11-12mol%；

P₂O₅优选为5-10mol%，更优选6-8mol%；

Al₂O₃优选为2-8mol%，更优选4-6mol%；

Ae₂O优选为8-18mol%，更优选为10-16mol%，还更优选12-15mol%；

BaO优选为5-14mol%，优选8-10mol%；

La₂O₃优选为5-15mol%；

ZnO优选为6-18mol%，更优选10-16mol%，还更优选11-15mol%；

Sb₂O₃优选为5-15mol%，更优选9-10mol%；

Bi₂O₃优选为5-6mol%。

根据本发明的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，显微结构特征为Ce:YAG荧光微晶均匀镶嵌在氧化物玻璃基体中。

根据本发明的Ce:YAG微晶玻璃，所述微晶玻璃中Ce:YAG荧光粉的含量为玻璃基体的1～15wt%，优选2-10wt%，更优选5-8wt%。本发明中确定Ce:YAG比例考虑到两方面因素：一方面要保证样品成形性与透明性，另一方面保证有高的发光效率。

本发明还提供一种Ce:YAG微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述方法包括两步熔体急冷法。

根据本发明，所述制备方法包括：

（1）将SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Ae₂CO₃(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb₂O₃、La₂O₃、Bi₂O₃粉体原料按照一定组分配比称量、加热并保温使之熔融，获得块状前驱玻璃；

（2）将步骤（1）获得的前驱玻璃敲碎，研磨均匀后，加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨、加热并保温使之熔融，获得块状微晶玻璃。

优选地，所述方法还包括将获得的块状微晶玻璃进行退火以消除内应力。

具体地，所述方法包括如下步骤：

（1）将SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Ae₂CO₃(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb₂O₃、La₂O₃、Bi₂O₃粉体原料按照一定组分配比称量，放入电阻炉中加热并保温使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并成形得到块状前驱玻璃；

（2）将获得的前驱玻璃敲碎，研磨均匀后，加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨，随后放入电阻炉中加热并保温使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并成形得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中退火以消除内应力。

根据本发明，步骤（1）中，放入电阻炉之前，先将粉体原料混合并研磨均匀后置于坩埚中。

根据本发明，步骤（1）中，在电阻炉中加热到700～1100℃。保温1-5小时，优选2-4小时使粉体原料熔融。

根据本发明，步骤（1）中，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃。

根据本发明，在步骤（2）中，加入荧光粉后进一步研磨1-5小时，优选2-4小时使之熔融。

根据本发明，步骤（2）中，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃。

根据本发明，步骤（2）中，在电阻炉中加热到550-850℃。保温1-5小时，优选2-4小时使粉体原料熔融。

根据本发明，所述两步熔体急冷法具体包括如下步骤：

（1）将SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Ae₂CO₃(Ae=Li,Na,K)、ZnO、BaO、Sb₂O₃、La₂O₃、Bi₂O₃粉体原料按照一定组分配比称量，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于坩埚中，放入电阻炉中加热到700-1100℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状前驱玻璃；

（2）将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入一定量的Ce:YAG荧光粉，再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到550-850℃后保温1小时使之熔融，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。

根据本发明，在制备过程中使用的坩埚可以是石墨坩埚、铂金坩埚或刚玉坩埚。

本发明中，采用以上材料组分和制备工艺，可以获得在氧化物玻璃基体中均匀镶嵌Ce:YAG晶粒的透明微晶玻璃。透明微晶玻璃在465纳米蓝光激发下，发出明亮的黄光，其最大发光量子效率可达94%。

本发明还涉及一种微晶玻璃的应用，其特征在于，所述微晶玻璃用作荧光材料。

根据本发明，所述微晶玻璃用于构建蓝光芯片激发的白光LED。

本发明的微晶玻璃制备工艺简单、成本低廉，无毒无污染，具有良好的热学和化学稳定性以及优异的光学特性，可开发应用于构建蓝光芯片激发的白光LED。

附图说明

图1是实施例1微晶玻璃的实物照片；

图2是实施例1微晶玻璃的X射线衍射图谱；

图3是实施例1微晶玻璃对应于566纳米发射的激发光谱图；

图4是实施例1微晶玻璃在465纳米波长激发下的荧光光谱图；

图5是实施例1微晶玻璃的量子效率测量数据图；

图6是实施例1微晶玻璃在蓝光激发下的组合发光照片；

图7是实施例2微晶玻璃的实物照片；

图8是实施例2微晶玻璃与蓝光芯片耦合后实物样品的发光照片。

具体实施方式

以下将通过具体实施例对本发明进行详细描述，但本领域技术人员了解，下述实施例不是对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上做出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。

实施例1：

将分析纯的SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、K₂CO₃、ZnO和Sb₂O₃粉体，按10SiO₂：10GeO₂：24TeO₂：16B₂O₃：15K₂CO₃：20ZnO：5Sb₂O₃（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到800℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到700℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃（如图1所示）；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。

X射线衍射数据表明在玻璃基体中析出了YAG微米晶相（如图2所示）。样品经过表面抛光，用FLS920荧光光谱仪测量其室温激发和发射谱。在监控Ce³⁺离子566纳米发射的激发谱上，探测到对应于Ce³⁺：4f→5d跃迁的蓝光波段（400-500纳米）的激发带（如图3所示）；在465纳米激发的发射谱上，出现对应于Ce³⁺：5d→4f跃迁的强的黄光发射（中心波长为566纳米）（如图4所示）；微晶玻璃样品的发光量子效率为94%（如图5所示）。微晶玻璃在465纳米蓝光激发下发射黄光，黄光与蓝光组合产生明亮的白光。（如图6所示）。

实施例2：

将分析纯的SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、K₂CO₃、ZnO和Sb₂O₃粉体，按10SiO₂：10GeO₂：24TeO₂：16B₂O₃：15K₂CO₃：20ZnO：5Sb₂O₃的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到800℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入1wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到680℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃（如图7所示）；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光（如图8所示）。

实施例3：

将分析纯的SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、K₂CO₃、ZnO和Sb₂O₃粉体，按10SiO₂：10GeO₂：24TeO₂：16B₂O₃：15K₂CO₃：20ZnO：5Sb₂O₃（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到800℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入15wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到650℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

实施例4：

将分析纯的SiO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、K₂CO₃和BaO粉体，按4SiO₂：40TeO₂：10B₂O₃：10P₂O₅：6Al₂O₃：16K₂CO₃：14BaO（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到1100℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到850℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

实施例5：

将分析纯的SiO₂、TeO₂、B₂O₃、Al₂O₃、Na₂CO₃、ZnO、La₂O₃和Bi₂O₃粉体，按3SiO₂：36TeO₂：11B₂O₃：10Al₂O₃：10Na₂CO₃：10ZnO：10La₂O₃：10Bi₂O₃（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到880℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到700℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

实施例6：

将分析纯的TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Na₂CO₃、ZnO和Sb₂O₃粉体，按55TeO₂：7B₂O₃：8P₂O₅：4Al₂O₃：8Na₂CO₃：9ZnO：9Sb₂O₃（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到750℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到600℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

实施例7：

将分析纯的GeO₂、TeO₂、P₂O₅、Li₂O、Sb₂O₃和La₂O₃粉体，按25GeO₂：30TeO₂：5P₂O₅：15Li₂O：20Sb₂O₃：5La₂O₃（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到700℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入5wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到550℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

实施例8：

将分析纯的TeO₂、P₂O₅、Na₂O和ZnO粉体，按60TeO₂：10P₂O₅：20Na₂O：10ZnO（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到850℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入15wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到700℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

实施例9：

将分析纯的TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Li₂O、ZnO和BaO粉体，按20TeO₂：25B₂O₃：5P₂O₅：10Al₂O₃：20Li₂O：12ZnO：8BaO（摩尔比）的配比精确称量后置于玛瑙研钵中，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于铂金坩埚中，放入电阻炉中加热到1000℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状前驱玻璃；将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入15wt%的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到750℃后保温1小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形，得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。将微晶玻璃与商业465纳米蓝光芯片耦合，在蓝光激发下可发出明亮的白光。

Claims (15)

1.一种能够在蓝光激发下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于：所述微晶玻璃的玻璃基体的玻璃组分含量(mol％)如下：

0-10mol％SiO₂；0-40mol％GeO₂；20-60mol％TeO₂；0-20mol％B₂O₃，且不为20mol％；0-15mol％P₂O₅；0-10mol％Al₂O₃；0-20mol％Ae₂O，且不为0；0-20mol％ZnO；0-15mol％BaO；0-20mol％Sb₂O₃；0-20mol％La₂O₃；0-10mol％Bi₂O₃；

其中，Ae选自Li,Na或K；上述组分的摩尔总量为100mol％。

2.根据权利要求1的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，所述玻璃基体中，TeO₂：20-55mol％；B₂O₃：0-19mol％。

3.根据权利要求1-2任一项的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，所述玻璃基体中，SiO₂为2-8mol％；或者Al₂O₃为2-8mol％。

4.一种能够在蓝光激发下实现黄光发射的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃的玻璃基体的玻璃组分含量如下：

10mol％SiO₂；10mol％GeO₂；24mol％TeO₂；16mol％B₂O₃；15mol％K₂O；20mol％ZnO；5mol％Sb₂O₃；

6mol％SiO₂；50mol％TeO₂；12mol％B₂O₃；2mol％P₂O₅；15mol％Li₂O；15mol％ZnO；

6mol％SiO₂；45mol％TeO₂；19mol％B₂O₃；10mol％Li₂O；15mol％BaO；5mol％La₂O₃；

5mol％SiO₂；20mol％GeO₂；25mol％TeO₂；10mol％P₂O₅；20mol％K₂O；20mol％ZnO；

4mol％SiO₂；40mol％TeO₂；10mol％B₂O₃；10mol％P₂O₅；6mol％Al₂O₃；16mol％K₂O；14mol％BaO；

4mol％SiO₂；36mol％TeO₂；15mol％B₂O₃；15mol％P₂O₅；2mol％Al₂O₃；12mol％Na₂O；6mol％ZnO；10mol％Sb₂O₃；

3mol％SiO₂；46mol％TeO₂；11mol％B₂O₃；10mol％Na₂O；11mol％ZnO；9mol％Sb₂O₃；10mol％Bi₂O₃；

3mol％SiO₂；36mol％TeO₂；11mol％B₂O₃；10mol％Al₂O₃；10mol％Na₂O；10mol％ZnO；10mol％La₂O₃；10mol％Bi₂O₃；

45mol％TeO₂；7mol％B₂O₃；10mol％P₂O₅；4mol％Al₂O₃；16mol％Na₂O；18mol％ZnO；

5mol％GeO₂；60mol％TeO₂；10mol％Na₂O；20mol％ZnO；5mol％Sb₂O₃；

55mol％TeO₂；7mol％B₂O₃；8mol％P₂O₅；4mol％Al₂O₃；8mol％Na₂O；9mol％ZnO；9mol％Sb₂O₃；

40mol％GeO₂；20mol％TeO₂；15mol％Na₂O；20mol％Sb₂O₃；5mol％Bi₂O₃；

25mol％GeO₂；30mol％TeO₂；5mol％P₂O₅；15mol％Li₂O；20mol％Sb₂O₃；5mol％La₂O₃；

20mol％GeO₂；40mol％TeO₂；15mol％B₂O₃；20mol％Na₂O；5mol％ZnO；

15mol％GeO₂；20mol％TeO₂；20mol％B₂O₃；10mol％P₂O₅；5mol％Al₂O₃；10mol％K₂O；20mol％La₂O₃；

60mol％TeO₂；10mol％P₂O₅；20mol％Na₂O；10mol％ZnO；

38mol％TeO₂；8mol％B₂O₃；6mol％P₂O₅；4mol％Al₂O₃；18mol％Na₂O；20mol％ZnO；6mol％Bi₂O₃；或

20mol％TeO₂；25mol％B₂O₃；5mol％P₂O₅；10mol％Al₂O₃；20mol％Li₂O；12mol％ZnO；8mol％BaO。

5.根据权利要求1的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，显微结构特征为：Ce:YAG荧光微晶均匀镶嵌在所述玻璃基体中。

6.根据权利要求5的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃中Ce:YAG荧光粉的含量为玻璃基体的1～15wt％。

7.根据权利要求6的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃中Ce:YAG荧光粉的含量为玻璃基体的2-10wt％。

8.根据权利要求7的Ce:YAG微晶玻璃，其特征在于，所述微晶玻璃中Ce:YAG荧光粉的含量为玻璃基体的5-8wt％。

9.一种权利要求1-8任一项的Ce:YAG微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述方法包括两步熔体急冷法所述包括：

(1)将SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Ae₂CO₃、ZnO、BaO、Sb₂O₃、La₂O₃、Bi₂O₃粉体原料按照一定组分配比称量、加热并保温使之熔融，获得块状前驱玻璃；其中Ae选自Li,Na或K；

(2)将步骤(1)获得的前驱玻璃敲碎，研磨均匀后，加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨、加热并保温使之熔融，获得块状微晶玻璃。

10.根据权利要求9的制备方法，其特征在于，所述方法还包括将获得的块状微晶玻璃进行退火以消除内应力。

11.根据权利要求9的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Ae₂CO₃、ZnO、BaO、Sb₂O₃、La₂O₃、Bi₂O₃粉体原料按照一定组分配比称量，放入电阻炉中加热并保温使之熔融，将玻璃熔体取出并成形得到块状前驱玻璃；其中Ae选自Li,Na或K；

(2)将获得的前驱玻璃敲碎，研磨均匀后，加入一定量的Ce:YAG荧光粉再进一步研磨，随后放入电阻炉中加热并保温使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并成形得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中退火以消除内应力。

12.根据权利要求9-11任一项的制备方法，其特征在于，所述两步熔体急冷法具体包括如下步骤：

(1)将SiO₂、GeO₂、TeO₂、B₂O₃、P₂O₅、Al₂O₃、Ae₂CO₃、ZnO、BaO、Sb₂O₃、La₂O₃、Bi₂O₃粉体原料按照一定组分配比称量，在玛瑙研钵中混合并研磨均匀后置于坩埚中，放入电阻炉中加热到700-1100℃后保温2小时使之熔融，而后，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状前驱玻璃；其中Ae选自Li,Na或K；

(2)将获得的前驱玻璃敲碎，在玛瑙研钵中研磨均匀后，加入一定量的Ce:YAG荧光粉，再进一步研磨2小时后置于坩埚中，随后放入电阻炉中加热到550-850℃后保温1小时使之熔融，将玻璃熔体取出并快速倒入模具中成形得到块状微晶玻璃；最后将获得的微晶玻璃放入电阻炉中300℃退火以消除内应力。

13.一种权利要求1-8任一项的Ce:YAG微晶玻璃的应用，其特征在于，所述微晶玻璃作为荧光材料。

14.根据权利要求13的应用，其特征在于，所述微晶玻璃用于构建蓝光芯片激发的白光LED。

15.如下所述的玻璃基体，其特征在于，所述玻璃基体的玻璃组分含量如下：

10mol％SiO₂；10mol％GeO₂；24mol％TeO₂；16mol％B₂O₃；15mol％K₂O；20mol％ZnO；5mol％Sb₂O₃；

6mol％SiO₂；50mol％TeO₂；12mol％B₂O₃；2mol％P₂O₅；15mol％Li₂O；15mol％ZnO；

6mol％SiO₂；45mol％TeO₂；19mol％B₂O₃；10mol％Li₂O；15mol％BaO；5mol％La₂O₃；

5mol％SiO₂；20mol％GeO₂；25mol％TeO₂；10mol％P₂O₅；20mol％K₂O；20mol％ZnO；

4mol％SiO₂；40mol％TeO₂；10mol％B₂O₃；10mol％P₂O₅；6mol％Al₂O₃；16mol％K₂O；14mol％BaO；

4mol％SiO₂；36mol％TeO₂；15mol％B₂O₃；15mol％P₂O₅；2mol％Al₂O₃；12mol％Na₂O；6mol％ZnO；10mol％Sb₂O₃；

3mol％SiO₂；46mol％TeO₂；11mol％B₂O₃；10mol％Na₂O；11mol％ZnO；9mol％Sb₂O₃；10mol％Bi₂O₃；

3mol％SiO₂；36mol％TeO₂；11mol％B₂O₃；10mol％Al₂O₃；10mol％Na₂O；10mol％ZnO；10mol％La₂O₃；10mol％Bi₂O₃；

45mol％TeO₂；7mol％B₂O₃；10mol％P₂O₅；4mol％Al₂O₃；16mol％Na₂O；18mol％ZnO；

5mol％GeO₂；60mol％TeO₂；10mol％Na₂O；20mol％ZnO；5mol％Sb₂O₃；

55mol％TeO₂；7mol％B₂O₃；8mol％P₂O₅；4mol％Al₂O₃；8mol％Na₂O；9mol％ZnO；9mol％Sb₂O₃；

40mol％GeO₂；20mol％TeO₂；15mol％Na₂O；20mol％Sb₂O₃；5mol％Bi₂O₃；

25mol％GeO₂；30mol％TeO₂；5mol％P₂O₅；15mol％Li₂O；20mol％Sb₂O₃；5mol％La₂O₃；

20mol％GeO₂；40mol％TeO₂；15mol％B₂O₃；20mol％Na₂O；5mol％ZnO；

15mol％GeO₂；20mol％TeO₂；20mol％B₂O₃；10mol％P₂O₅；5mol％Al₂O₃；10mol％K₂O；20mol％La₂O₃；

60mol％TeO₂；10mol％P₂O₅；20mol％Na₂O；10mol％ZnO；

38mol％TeO₂；8mol％B₂O₃；6mol％P₂O₅；4mol％Al₂O₃；18mol％Na₂O；20mol％ZnO；6mol％Bi₂O₃；或

20mol％TeO₂；25mol％B₂O₃；5mol％P₂O₅；10mol％Al₂O₃；20mol％Li₂O；12mol％ZnO；8mol％BaO。