WLED用高浓度LiLnP4O12玻璃微晶陶瓷的制备及发光性能研究

Possessing of excellent luminescent, easy processing and anti-aging, rare earth doped glass ceramics can avoid aging and yellowing of epoxy resin and silicone binder,open up a new solution in WLED packaging. This project, aimed at the existence problems of rare earth doped glass ceramics, such as low efficiency, low rare earth ions concentration and difficult refractive index matching, proposes to prepare the glass ceramics by introduce rare earth tetraphosphate (LiLnP4O12) micro/nanocrystals with high rare earth ions concentration as the filling particles into LiLnP4O12 glass. Similar density and refractive index btween micro/nanocrystals and glass, high rare earth ion concentration, strong absorption and emission can improve the refractive index matching and luminous efficiency, and then reduce the cost. The glass ceramic can keep good luminescent, low scattering, high workability and resistance to aging under high rare earth ion concentration, and solve the packaging problem of WLED fundamentally, which will has wide application prospect in the field of lighting.

稀土掺杂玻璃微晶陶瓷具有优异的发光性能、易加工和抗老化特性，能够避免环氧树脂和有机硅等粘结剂老化变黄的问题，在WLED封装领域开拓了一个全新的解决思路。针对目前稀土掺杂玻璃陶瓷存在的发光效率低，稀土离子浓度低、折射率匹配难度大和成本高等问题，本项目提出以具有低折射率的稀土四磷酸盐（LiLnP4O12）玻璃作为基质，以高稀土离子浓度的LiLnP4O12微纳晶体作为填充颗粒制备玻璃微晶陶瓷。相似的密度和折射率、高稀土离子浓度、强吸收和强发射性能能够实现玻璃微晶陶瓷的折射率匹配度和发光效率的提高，以及制造成本的降低。该玻璃微晶陶瓷可在稀土离子浓度较高的条件下依然保持良好的发光性能、低散射、高的易加工性和抗老化性，能够从根本上解决芯片激发荧光粉型WLED的封装难题，使其在照明领域具有广阔的应用前景。

稀土掺杂玻璃微晶陶瓷具有优异的发光性能、易加工和抗老化特性，能够避免环氧树脂和有机硅等粘结剂老化变黄的问题，在WLED封装领域开拓了一个全新的解决思路。而基于稀土四磷酸盐（LiLnP4O12）的玻璃微晶陶瓷具有高稀土掺杂离子浓度、强吸收和强发射性能，能够实现白光玻璃微晶陶瓷的发光效率的提高和制造成本的降低。通过三年研究，本项目取得了一系列有价值的创新性成果，主要包括以下三个方面：.（1）系统研究了Dy、Eu、Dy/Eu、Tb/Eu的掺杂浓度对LiY(PO3)4荧光粉光学性能的影响。选择Dy作为主要的白光发射离子，利用Dy3+/Eu3+之间的能量传递，可实现LiY0.96-nDy0.04Eun(PO3)4荧光粉的白光发光可调，能量传递效率高于19%，而且具有高的荧光热稳定性；Tb/Eu共掺能够有效提高色域和显色指数，LiY0.94Tb0.03Eu0.03(PO3)4荧光粉的色温为5744K，色坐标为（0.327,0.338），显色指数高达93.3。.（2）基于测色法，利用Matlab软件对光源的显色性能进行仿真编程，仿真平台具有高的准确性和可选择性（数据间隔、参考光源），其一般显色指数的绝对误差小于1；利用热熔法制备的LiLa0.95Nd0.05P4O12玻璃，在700℃析晶处理8h后的荧光强度增强约6倍，寿命高达352μs，而LiY0.93Dy0.04Eu0.03(PO3)4白光玻璃的色坐标和色温分别可达到（0.3337,0.3205）和5430K。.（3）LiY0.92Dy0.04Eu0.04(PO3)4荧光粉与硅酸盐玻璃能够进行高填充度制备PiG荧光体；LiY0.92Dy0.04Eu0.04(PO3)4玻璃在365nm的LED激发下，其色坐标为（0.3345，0.3207），色温为5368K，流明效率为83.6lm/W，显色指数为76；固相烧结法制备的LiY0.9Dy0.04Tm0.06(PO3)4荧光陶瓷可实现波长调制白光输出，而750℃烧结样品色坐标为（0.3299，0.3307），色温5618K，显色指数为65.4，流明效率108 lm/W；而真空烧结法制备的(Dy0.01Y0.99)3Al5O12透明陶瓷的透过率可达80%，量子效率最高可达45%，热导率高达9.6W/m·K，365nm的LED激发下的色坐标为（0.33，0.35），非常适合单基质白色荧光