[发明专利]一种用于AC-LED的黄色余辉微晶玻璃及其制备技术

说明书

本发明提出一种可实现高效蓝光激发、黄光余辉发射的Ln₃Al₂Ga₃O₁₂:Ce,R(Ln＝Y，Gd，Lu中一种；R＝Cr，Bi中一种)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Ln₃Al₂Ga₃O₁₂:Ce,R荧光微晶。该微晶玻璃在蓝光激发下发射黄光；在激发停止后，产生明亮的黄光余辉发射。在交流电驱动下，基于微晶玻璃构建的AC‑LED原型器件的频闪深度仅为49.5％，可开发应用于新型高功率远程白光AC‑LED。

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域，尤其是涉及一种能够应用于交流(AC)LED的黄色余辉微晶玻璃及其制备工艺。

技术背景

当前，市场上大功率白光LED照明产品大多需要利用交直流转换器将市电转换为直流电以驱动LED负载。由于交直流转换器具有电能损耗高(15-30％)、器件中电解电容器易于损坏(寿命一般低于1万小时)、价格高、体积大等缺点，很大程度上制约了LED器件的系统效率、实际使用寿命、成本和外观设计。显然，若能以交流电直接驱动LED(AC-LED)，就可以较好地解决上述问题，相关产品在住宅照明、路灯、办公照明、景观照明等多个领域具有传统DC-LED无法比拟的优势，有望引领大功率白光LED照明市场新的发展趋势。

然而，交流电的电压随时间呈正弦函数规律变化，仅当输入有效电压值超过导通电压时方可点亮LED，这使得AC-LED在交流电的周期循环内出现明暗不断变换的频闪现象。电光源频闪会在人视觉上产生严重的负效应，是发展AC-LED技术面临的一大瓶颈。最近，台湾大学刘如熹教授提出可利用具有特定寿命荧光粉的断电余辉特性来降低频闪(Opt.Express，2012，20，18031)。中国专利CN 101705095公布了一种面向AC-LED应用的aY₂O₃·bAl₂O₃·SiO₂:mCe·nB·xNa·yP黄色余辉荧光粉，描述了其余辉发光(余辉寿命：5-20ms)成功减弱了AC-LED器件的频闪。中国专利CN 102468413公布了多种适合于紫外/蓝光芯片激发的AC-LED灯用多色余辉荧光粉。鉴于AC-LED具有广阔的市场前景，发展新型的AC-LED用余辉荧光材料具有十分重要的意义。

众所周知，传统LED产品的封装是将荧光粉混在有机聚合物(环氧树脂或硅胶)中，而后直接涂敷在芯片表面。该技术存在封装的有机聚合物材料抗热和耐辐射性能差，容易发生黄化，从而严重降低大功率LED使用寿命的难题。微晶玻璃是在无机玻璃基体中均匀镶嵌了微/纳米晶的复合材料，具有制备技术简单、热稳定性和化学稳定性高的优势。与有机封装材料相比，其热导率也大得多。此外，微晶玻璃可非常容易地加工成平板状或者灯泡状，并远离芯片进行封装。因此，若能在玻璃基质中析出AC-LED灯用余辉荧光微晶而形成余辉微晶玻璃荧光体、并组装远程AC-LED，这种新型器件将同时具有频闪低、光色稳定、发光品质高、使用寿命长的显著优点。

本发明提出一种黄色余辉微晶玻璃及其制备方法，在蓝光激发下材料发射黄光；在激发停止后，材料产生明亮的黄光余辉发射。在交流电驱动下，基于这种微晶玻璃构建的AC-LED器件的频闪效应获得了大幅改善，频闪深度仅为49.5％。

发明内容

本发明涉及一类含Ln₃Al₂Ga₃O₁₂:Ce,R(Ln＝Y，Gd，Lu中一种；R＝Cr，Bi中一种)晶相的微晶玻璃及其制备技术，目的在于制备出物化性能稳定、黄色余辉可被蓝光高效激发、余辉发光强度高、余辉时间可控于毫秒量级(5-20毫秒)的白光AC-LED灯用荧光材料。

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：