CN115433579A - 硅酸盐基光修饰材料及其制备方法、用途和led灯管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅酸盐基光修饰材料及其制备方法、用途和LED灯管。本发明的硅酸盐基光修饰材料包括5～20重量份基质材料和5重量份光转换材料；所述基质材料具有如下所示的组成：xSb2O3‑ySiO2‑zMO‑aTiO2；其中，2≤x≤7，2.5≤y≤5，1.5≤z≤2.7，0.4≤a≤1.7；x、y、z和a分别表示各氧化物的重量份数；其中，M选自Mg或Ca；所述光转换材料具有如下所示的组成:LumCe3‑mMgnAl5‑nSinO12。该硅酸盐基光修饰材料兼具有较高的透光率和较低的溢出率。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅酸盐基光修饰材料及其制备方法、用途和LED灯管。
背景技术
白光LED具有节能、环保、使用寿命长等优点，成为继白炽灯和荧光灯后的第三代照明光源。通常采用荧光粉与LED芯片配合，形成白光。目前LED芯片的发光范围通常在蓝光至紫外光波段，这会造成蓝光外溢，对使用者的视网膜造成伤害。因此，降低蓝光及紫外光的外溢成为急需攻克的难题。此外，光转换材料的透光率影响能量的利用率，提高光转换材料的透光率亦是需要解决的问题。
CN104944766A公开了一种发光玻璃，包括SiO2、P2O5、B2O3、V2O5、CaO、Sb2O3、TiO2、ZnO、Bi2O3、Al2O3、R2O和荧光粉。R选自Li、Na、K中的一种或多种。荧光粉为A3B5O12:Ce石榴石结构荧光粉。
CN109516694A公开了一种荧光玻璃，包括基质玻璃和荧光粉。荧光粉散布于基质玻璃内。基质玻璃的组分包括氧化铝、氧化硅、氧化硼和助熔剂。荧光粉选自CaAlSiN3:Eu、K3SiF6:Mn4+、(CaSrBa)2SiO4、Y3Al5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+(Ga)、Lu3Al5O12:Ce3+中的至少一种。
上述荧光玻璃对可见光的透光率低，且对蓝光、紫光和紫外光的溢出率高。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种硅酸盐基光修饰材料，其对250～1000nm波段的光具有较高的透光率且对350～440nm波段的光的溢出率低。本发明的另一个目的在于提供一种硅酸盐基光修饰材料的制备方法。本发明的再一个目的在于提供一种硅酸盐基光修饰材料的用途。本发明的又一个目的在于提供一种LED灯管。
本发明通过如下技术方案实现上述技术目的。
一方面，本发明提供了一种硅酸盐基光修饰材料，包括5～20重量份基质材料和5重量份光转换材料；
所述基质材料具有如下所示的组成：
xSb2O3-ySiO2-zMO-aTiO2；
其中，2≤x≤7，2.5≤y≤5，1.5≤z≤2.7，0.4≤a≤1.7；x、y、z和a分别表示各氧化物的重量份数；
其中，M选自Mg或Ca；
所述光转换材料具有如下所示的组成:
LumCe3-mMgnAl5-nSinO12；
其中，m、n代表摩尔份数；
其中，1.6≤m≤2.5，0.5≤n≤3。
根据本发明的硅酸盐基光修饰材料，优选地，所述硅酸盐基光修饰材料不含有碱金属氧化物或硼氧化物。
根据本发明的硅酸盐基光修饰材料，优选地，硅酸盐基光修饰材料包括7～13重量份基质材料和5重量份光转换材料。
根据本发明的硅酸盐基光修饰材料，优选地，3≤x≤6，2.8≤y≤4，1.8≤z≤2.5，0.7≤a≤1.5。
根据本发明的硅酸盐基光修饰材料，优选地，1.7≤m≤2.3，1≤n≤2.5。
根据本发明的硅酸盐基光修饰材料，优选地，所述硅酸盐基光修饰材料由10重量份基质材料和5重量份光转换材料组成；
其中，x＝4，y＝3，z＝2且a＝1；
其中，m＝1.97，n＝2。
另一方面，本发明提供了上述硅酸盐基光修饰材料的制备方法，包括如下步骤：
将Sb2O3、SiO2、MO、TiO2和光转换材料烧制，得到硅酸盐基光修饰材料。
根据本发明的制备方法，优选地，烧制温度为1400～1700℃。
再一方面，本发明提供了上述硅酸盐基光修饰材料在白光LED照明设备中的用途。
又一方面，本发明提供了一种LED灯管，包括灯管本体和附着在灯管本体上的光修饰材料层，所述光修饰材料层中含有上述硅酸盐基光修饰材料。
本发明的硅酸盐基光修饰材料中包括组成为xSb2O3-ySiO2-zMO-aTiO2的基质材料和组成为LumCe3-mMgnAl5-nSinO12的光转换材料，这样组成的光修饰材料对250～1000nm波段的光具有较高的透光率且对350～440nm波段的光的溢出率低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
在本发明中，“透光率”是指对250～1000nm波段的光的透光率。
在本发明中，“溢出率”是指对350～440nm波段的光的溢出率。
<硅酸盐基光修饰材料>
本发明的硅酸盐基光修饰材料包括基质材料和光转换材料。基质材料的组成为xSb2O3-ySiO2-zMO-aTiO2，光转换材料的组成为LumCe3-mMgnAl5-nSinO12。本发明的光转换材料分散在基质材料中。优选地，硅酸盐基光修饰材料中不含有碱金属氧化物或硼氧化物。碱金属氧化物的实例包括但不限于氧化钠、氧化钾、氧化锂。在某些实施方式中，硅酸盐基光修饰材料由基质材料和光转换材料组成。这样能够提高硅酸盐基光修饰材料的透光率，降低溢出率。
硅酸盐基光修饰材料中，光转换材料的含量为5重量份。基质材料的含量为5～20重量份；优选为5～20重量份7～13重量份；更优选为10～11重量份。这样能够提高透光率，降低溢出率。
本发明的基质材料的组成为xSb2O3-ySiO2-zMO-aTiO2。
Sb2O3表示三氧化二锑。x表示Sb2O3的重量份数。2≤x≤7；优选地，3≤x≤6；更优选为4≤x≤5。
SiO2表示二氧化硅。y表示SiO2的重量份数。2.5≤y≤5；优选地，2.8≤y≤4；更优选为3≤y≤3.5。
MO表示碱土金属氧化物。M选自Mg或Ca。在某些实施方式中，M为Mg。在另一些实施方式中，M为Ca。z表示MO的重量份数。1.5≤z≤2.7；优选地，1.8≤z≤2.5；更优选地，2≤z≤2.2。
TiO2表示二氧化钛。a表示TiO2的重量份数。0.4≤a≤1.7；优选地，0.7≤a≤1.5；更优选地，1≤a≤1.2。
根据本发明的一个实施方式，基质材料的组成选自如下所示之一：
(a)4Sb2O3-3SiO2-2MgO-1TiO2；
(b)4Sb2O3-3SiO2-2CaO-1TiO2。
将基质材料的各组分含量控制在上述含量范围内，能够使硅酸盐基光修饰材料兼顾较高的透光率和较低的溢出率。
本发明的光转换材料的组成为：LumCe3-mMgnAl5-nSinO12。各元素的下角标分别代表其摩尔份数。例如，m代表Lu的摩尔份数。光转换材料在蓝色光源的激发下能够发出红光。
m表示Lu的摩尔份数。1.6≤m≤2.5；优选地，1.7≤m≤2.3；更优选地，1.9≤m≤2.0。
3-m表示Ce的摩尔份数。0.5≤3-m≤1.4；优选地，0.8≤3-m≤1.2；更优选地，1≤3-m≤1.1。
n表示Mg或Si的摩尔份数。0.5≤n≤3；优选地，0.5≤n≤2；更优选地，1≤n≤2。
根据本发明的一个实施方式，光转换材料的组成为Lu1.97Ce1.03Mg2Al3Si2O12。
本发明的光转换材料可以以各元素的氧化物为原料经过焙烧得到。
这样的光转换材料与基质材料配合能够获得透光率高且溢出率低的硅酸盐基光修饰材料。
本发明的硅酸盐基光修饰材料的透光率≥93％；优选地，透光率≥93.8％。
本发明的硅酸盐基光修饰材料的溢出率≤3.5％；优选地，溢出率≤3.0％。
<硅酸盐基光修饰材料的制备方法>
本发明的硅酸盐基光修饰材料的制备方法包括如下步骤：将Sb2O3、SiO2、MO、TiO2和光转换材料烧制，得到硅酸盐基光修饰材料。M选自Mg或Ca，光转换材料如前文所述。
烧制温度可以为1400～1700℃；优选为1450～1600℃；更优选为1500～1550℃。烧制可以在高温管式炉中进行。
<硅酸盐基光修饰材料的用途>
本发明的硅酸盐基光修饰材料具有较高的透光率和较低的溢出率，能够应用于白光LED照明设备。因此，本发明提供了上述硅酸盐基光修饰材料在白光LED照明设备中的用途。
<LED灯管>
本发明的LED灯管包括灯管本体和附着在灯管本体上的光修饰材料层。灯管本体为本领域常用的LED灯管，在此不再赘述。
光修饰材料层包括上述硅酸盐基光修饰材料。在某些实施方式中，光修饰材料层还可以包括分散剂。分散剂可以为丙烯酸钠盐。硅酸盐基光修饰材料与分散剂的质量比可以为(1～4):1；优选为(2～3):1。
本发明的LED灯管可以采用本领域常用的方法制备得到。例如，可以将粉体的硅酸盐基光修饰材料和分散剂混合，形成浆料；将浆料涂覆在灯管本体上，得到LED灯管。
实施例1～2和比较例1～7
将Sb2O3、SiO2、MgO(若有)、TiO2(若有)、CaO(若有)、Al2O3(若有)和La2O3(若有)和Lu1.97Ce1.03Mg2Al3Si2O12在1500℃下烧制。
所得硅酸盐基光修饰材料中基质材料的含量为10重量份，光转换材料的含量为5重量份，光转换材料的组成为Lu1.97Ce1.03Mg2Al3Si2O12，基质材料的组成如表1所示。
将实施例1～2和比较例1～7的硅酸盐基光修饰材料分别进行破鄂和砂磨，得到粉体材料。将粉体材料分别与丙烯酸钠盐混合，得到浆料(粉体材料与丙烯酸钠盐的质量比为2:1)。将浆料分别涂覆在灯管本体上，得到LED灯管。
采用日立UH-4150分光光谱仪对LED灯管的样片进行测试，测试波长范围为250～1000nm。所得透光率如表1所示。
采用HAAS2000荧光光谱仪对LED灯管的样片对350～440nm波段的光的溢出率进行测试。所得溢出率如表1所示。
表1
将实施例2和比较例1-2相比可知，将TiO2替换为Al2O3或La2O3，其透光率降低，且溢出率升高。因此，基质材料的组成并非为常规选择。
将实施例1和比较例3-7相比可知，改变各组分的含量，不能同时兼顾透光率和溢出率。因此，基质材料各组分的含量并非为常规选择。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
1.一种硅酸盐基光修饰材料，其特征在于，包括5～20重量份基质材料和5重量份光转换材料；
所述基质材料具有如下所示的组成：
xSb2O3-ySiO2-zMO-aTiO2；
其中，2≤x≤7，2.5≤y≤5，1.5≤z≤2.7，0.4≤a≤1.7；x、y、z和a分别表示各氧化物的重量份数；
其中，M选自Mg或Ca；
所述光转换材料具有如下所示的组成:
LumCe3-mMgnAl5-nSinO12；
其中，m、n代表摩尔份数；
其中，1.6≤m≤2.5，0.5≤n≤3。
2.根据权利要求1所述的硅酸盐基光修饰材料，其特征在于，所述硅酸盐基光修饰材料不含有碱金属氧化物或硼氧化物。
3.根据权利要求1所述的硅酸盐基光修饰材料，其特征在于，硅酸盐基光修饰材料包括7～13重量份基质材料和5重量份光转换材料。
4.根据权利要求1所述的硅酸盐基光修饰材料，其特征在于，3≤x≤6，2.8≤y≤4，1.8≤z≤2.5，0.7≤a≤1.5。
5.根据权利要求1所述的硅酸盐基光修饰材料，其特征在于，1.7≤m≤2.3，1≤n≤2.5。
6.根据权利要求1所述的硅酸盐基光修饰材料，其特征在于，所述硅酸盐基光修饰材料由10重量份基质材料和5重量份光转换材料组成；
其中，x＝4，y＝3，z＝2且a＝1；
其中，m＝1.97，n＝2。
7.根据权利要求1～6任一项所述的硅酸盐基光修饰材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Sb2O3、SiO2、MO、TiO2和光转换材料烧制，得到硅酸盐基光修饰材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，烧制温度为1400～1700℃。
9.根据权利要求1～6任一项所述的硅酸盐基光修饰材料在白光LED照明设备中的用途。
10.一种LED灯管，其特征在于，包括灯管本体和附着在灯管本体上的光修饰材料层，所述光修饰材料层中含有权利要求1～6任一项所述的硅酸盐基光修饰材料。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101126023A (zh) * | 2006-08-15 | 2008-02-20 | 大连路明科技集团有限公司 | 多发射峰硅酸盐基质发光材料及其制造方法以及使用其的发光装置 |
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2022
- 2022-09-07 CN CN202211087668.5A patent/CN115433579B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115433579B (zh) | 2023-08-15 |
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