CN110590158A - 一种硼酸盐荧光玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

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吴福根
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source

Abstract

本发明属于发光材料技术领域，公开了一种硼酸盐荧光玻璃及其制备方法和应用。该硼酸盐荧光玻璃由以下按质量百分比计的原料制成：稀土氧化物10～30％、BaO 25～40％和B2O3 40～60％；其中，所述稀土氧化物为Eu2O3、Dy2O3、Tb4O7、Tm2O3和Pr2O3中的一种以上。制备方法包括以下步骤：球磨研磨、高温熔制、浇注和退火。本发明能够有效解决荧光玻璃材料难以实现稀土离子重掺杂的难题，本发明制备的荧光玻璃能够被近紫外和蓝光有效激发，具备优异的抗热淬灭性能和高量子饱和吸收等优点。其制备方法简单，重复性好，利于工业化生产，物理化学性质稳定，发光强度高，在大功率LED和激光照明领域具有较好的应用价值。

Description

一种硼酸盐荧光玻璃及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于发光材料技术领域，特别涉及一种硼酸盐荧光玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
目前，白光LED已经覆盖社会各领域，白光LED已经与人们的生活紧密的联系在一起，白光LED的功能不仅是照明，还是很多行业的重要元件，白光LED的身影出现在电视、手机、汽车照明、高精度仪器等领域中，奠定了白光LED的良好发展态势。白光LED器件生产主要采用商用黄粉(Y3Al5O12:Ce3+)涂覆在蓝光LED芯片封装方式，利用蓝光与黄光的混合形成白光。由于这种组合方式获得白光缺少红光，其显色性低、色温高严重限制了其在高品质、高功率领域的应用。同时白光LED封装采用导热性差的硅胶/环氧树脂，从而导致LED器件的散热不良、工作温度较高，在高温长时间工作条件下硅胶或环氧树脂易老化、发黄，严重影响LED器件的工作寿命。
大功率LED或激光白光照明在合成技术、材料组成与发光机理方面已取得部分成果，在光学、热学、电学与机械结构提出了全新的、更高的封装要求。其中，封装材料必须解决目前大功率LED或激光激发下光转换材料结温过高，封装材料容易老化，封装模块在高温高湿环境下可靠性低等问题。而荧光玻璃材料具有优良的发光效率、优异的导热性能与良好的热稳定性能，在大功率或激光白光照明技术中被认为是最具有潜力替代荧光粉与环氧树脂封装的选择。荧光玻璃不仅拥有荧光粉的发光性能，还拥有玻璃基体的耐热性、抗蚀性、高导热率、低热膨胀系数等优点。同时，其制备工艺相对简单，生产能耗低，玻璃的机械加工性能较好，可加工成各种形状与固体激光器件进行封装。
发明内容
为了克服现有技术中存在的荧光玻璃材料难以实现稀土离子重掺杂的缺点和不足，解决目前的玻璃材料存在的难以掺杂荧光物质、热传导系数低和物理化学性能差的技术缺陷，本发明的首要目的在于提供一种硼酸盐荧光玻璃。
本发明的再一目的在于提供一种上述硼酸盐荧光玻璃的制备方法。
本发明的又一目的在于提供上述硼酸盐荧光玻璃的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种硼酸盐荧光玻璃，该硼酸盐荧光玻璃由以下按质量百分比计的原料制成：稀土氧化物10～30％、BaO 25～40％和B2O3 40～60％；其中，所述稀土氧化物为Eu2O3、Dy2O3、Tb4O7、Tm2O3和Pr2O3中的一种以上。
所述硼酸盐荧光玻璃由以下按质量百分比计的原料制成：稀土氧化物14％、BaO36％和B2O3 50％。
所述BaO通过煅烧BaCO3获得；所述B2O3通过煅烧H3BO3获得。
上述的一种硼酸盐荧光玻璃的制备方法，包括以下步骤：称取各原料，在球磨机中混合研磨，研磨时间为1～5小时；将研磨所得混合物在1000～1200℃的条件下熔制0.5～1.5小时，得到熔制的玻璃液；将玻璃液浇注到铜的圆形模具上，退火得到目标荧光玻璃。
上述的一种硼酸盐荧光玻璃在制备大功率LED或激光照明器件中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明制备的荧光玻璃能够被近紫外和蓝光有效激发，具备优异的抗热淬灭性能和高量子饱和吸收等优点；其制备方法简单，重复性好，利于工业化生产，物理化学性质稳定，发光强度高，在大功率LED和激光照明领域具有较好的应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的荧光玻璃在监测波长为612nm下的激发光谱。
图2为本发明实施例1制得的荧光复合玻璃在激发波长为450nm下的发射光谱。
图3为本发明实施例2制得的荧光复合玻璃在监测波长为750nm下的激发光谱。
图4为本发明实施例2制得的荧光复合玻璃在激发波长为450nm下的发射光谱。
图5为本发明实施例3制得的荧光复合玻璃在监测波长为500nm下的激发光谱。
图6为本发明实施例3制得的荧光复合玻璃在激发波长为254nm下的发射光谱。
图7为本发明实施例4制得的荧光复合玻璃在在监测波长为575nm下的激发光谱。
图8为本发明实施例4制得的荧光复合玻璃在激发波长为254nm下的发射光谱。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明实施例提供了红色荧光玻璃，具体的步骤如下：
严格按照14：36：50的质量比将Eu2O3、BaO与B2O3原料在球磨机中混合研磨1小时后，将混合物装在刚玉坩埚中放进高温管式炉中，将混合物在1000℃的条件下熔制1.5小时，得到熔制的玻璃液；将所述玻璃液浇注到铜的圆形模具上，经退火缓慢冷却后得到红色荧光玻璃。
通过检测Eu3+的最强发射峰获得荧光玻璃的激发光谱，如图1所示。从图1可知，本实施例制备的红色荧光玻璃在350-420nm近紫外区间呈现宽谱带吸收，同时在464nm蓝光处表现强吸收。在395nm的近紫外光和464nm的蓝光激发下，该荧光玻璃发射出明亮的红光，如图2所示。
实施例2
本发明实施例提供了绿色荧光玻璃，具体的步骤如下：
严格按照30：30：40的质量比将Tb4O7、BaO与B2O3原料在球磨机中球磨混合研磨5小时后，将混合物装在刚玉坩埚中放进高温管式炉中，将混合物在1000℃下熔制1.5小时，得到熔制的玻璃液；将所述玻璃液浇注到铜的圆形模具上，经退火缓慢冷却后得到绿色荧光玻璃。
通过检测Tb3+的最强发射峰获得荧光玻璃的激发光谱，如图3所示。从图3可知，本实施例制备的绿色荧光玻璃在330-390nm近紫外区间呈现宽谱带吸收。在377nm的近紫外光激发下，该荧光玻璃发射出明亮的绿光，如图4所示。
实施例3
本发明实施例提供了黄色荧光玻璃，具体的步骤如下：
严格按照5：5：40：50的质量比将Tb4O7、Eu2O3、BaO与B2O3原料在球磨机中混合研磨2小时后，将混合物装在刚玉坩埚中放进高温管式炉中，将混合物在1200℃的条件下熔制1.0小时，得到熔制的玻璃液；将所述玻璃液浇注到铜的圆形模具上，经退火缓慢冷却后得到黄色荧光玻璃。
通过检测Tb3+的最强发射峰获得荧光玻璃的激发光谱，如图5所示。从图5可知，本实施例制备的黄色荧光玻璃在330-390nm近紫外区间呈现宽谱带吸收。在377nm的近紫外光激发下，该荧光玻璃发射出明亮的黄光，发射光谱中既有Tb3+的特征发射，也有Eu3+的特征发射，如图6所示。
实施例4
本发明实施例提供了白光荧光玻璃，具体的步骤如下：
严格按照15：25：60的质量比将Dy2O3、BaO与B2O3原料在球磨机中混合研磨4小时后，将混合物装在刚玉坩埚中放进高温管式炉中，将混合物在1100℃的条件下熔制0.5小时，得到熔制的玻璃液；将所述玻璃液浇注到铜的圆形模具上，经退火缓慢冷却后得到白光荧光玻璃。
通过检测Dy3+的最强发射峰获得荧光玻璃的激发光谱，如图7所示。从图8可知，本发明实例4制备的白光荧光玻璃在300-400nm近紫外区间呈现宽谱带吸收。在348nm的近紫外光激发下，该荧光玻璃发射出明亮的白光，如图8所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种硼酸盐荧光玻璃，其特征在于：该硼酸盐荧光玻璃由以下按质量百分比计的原料制成：稀土氧化物10～30％、BaO 25～40％和B2O3 40～60％；其中，所述稀土氧化物为Eu2O3、Dy2O3、Tb4O7、Tm2O3和Pr2O3中的一种以上。
2.根据权利要求1所述的一种硼酸盐荧光玻璃，其特征在于：所述硼酸盐荧光玻璃由以下按质量百分比计的原料制成：稀土氧化物14％、BaO 36％和B2O350％。
3.根据权利要求1所述的一种硼酸盐荧光玻璃，其特征在于：所述BaO通过煅烧BaCO3获得；所述B2O3通过煅烧H3BO3获得。
4.根据权利要求1所述的一种硼酸盐荧光玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：称取各原料，在球磨机中混合研磨，研磨时间为1～5小时；将研磨所得混合物在1000～1200℃的条件下熔制0.5～1.5小时，得到熔制的玻璃液；将玻璃液浇注到铜的圆形模具上，退火得到目标荧光玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种硼酸盐荧光玻璃在制备大功率LED或激光照明器件中的应用。
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