CN115449371A - 荧光材料及其制备方法和照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光材料及其制备方法和照明设备。本发明的荧光材料的组成如下所示：a Sb2O3:b CaO:c TiO2:d A；其中，a、b、c和d分别表示Sb2O3、CaO、TiO2和A的重量份数；其中，A表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+；其中，2≤a≤7，3.6≤b≤4，0.3≤c≤1.5，2≤d≤8。该荧光材料具有较高的透光率和较低的溢出率。

Description

荧光材料及其制备方法和照明设备
技术领域
本发明涉及一种荧光材料及其制备方法和照明设备。
背景技术
蓝光的照射可以引起视网膜细胞的损伤，导致视力下降。蓝光大量存在于电脑显示器、荧光灯、手机、显示屏、LED等光线中。白光LED照明设备通常采用蓝色LED发光芯片作为激发光源，这样形成的白光中就会存在一定的蓝光，造成蓝光危害。
CN102745893A公开了一种复合荧光粉发光玻璃。该发光玻璃包括磷锌硅系统玻璃粉和荧光粉。磷锌硅系统玻璃包括P2O5、ZnO、SiO2、Al2O3、R2O。R2O指Li2O、Na2O或K2O中的一种或几种。荧光粉为Y3Al5O12:Ce3+。该复合荧光粉发光玻璃对可见光的透过率低，且对350～440nm波段的光的溢出率高。
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。R2O中R选自Li、Na和K中的一种或多种。荧光粉为A3B5O12：Ce石榴石结构荧光粉。石榴石结构荧光粉中，A选自Y、Gd、Lu、La、Tb、Sc、Eu、Sm、Pr和Mn中的一种或多种。B选自Al、Ga、In、Si、Mg和Ge中的一种或多种。该发光玻璃对可见光的透过率低，且对350～440nm波段的光的溢出率高。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种荧光材料，该荧光材料对250～1000nm波长范围的光具有较高的透光率，对350～440nm波段的光具有较低的溢出率。
本发明的另一个目的在于提供一种荧光材料的制备方法。
本发明的再一个目的在于提供一种照明设备，该照明设备对250～1000nm波长范围的光具有较高的透光率，对350～440nm波段的光具有较低的溢出率。
一方面，本发明提供了一种荧光材料，其组成如下所示：
a Sb2O3:b CaO:c TiO2:d A；
其中，a、b、c和d分别表示Sb2O3、CaO、TiO2和A的重量份数；
其中，A表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+；
其中，2≤a≤7，3.6≤b≤4，0.3≤c≤1.5，2≤d≤8。
根据本发明的荧光材料，优选地，Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+中，Ga与Al的摩尔比为(0.5～3):1。
根据本发明的荧光材料，优选地，由钙氧化物原料形成的CaO为1.5～2.5重量份，由碳酸钙原料形成的CaO为1.2～2重量份。
根据本发明的荧光材料，优选地，Sb2O3由锑氧化物原料形成，TiO2由钛氧化物原料形成。
根据本发明的荧光材料，优选地，所述荧光材料中不含有氧化钠、氧化钾和氧化锂。
根据本发明的荧光材料，优选地，3≤a≤6，3.6≤b≤3.8，0.5≤c≤1.3，3≤d≤7。
根据本发明的荧光材料，优选地，所述荧光材料对250～1000nm波段的光的透过率≥92.5％，对350～440nm波段的光的溢出率≤3.5％。
另一方面，本发明提供了上述荧光材料的制备方法，包括如下步骤：
将Sb2O3、CaO、CaCO3、TiO2和Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+在1400～1750℃下焙烧。
再一方面，本发明提供了一种照明设备，包括照明设备本体和附着在照明设备本体上的荧光层，所述荧光层中含有上述荧光材料。
根据本发明的照明设备，优选地，所述荧光层中还含有分散剂。
本发明的荧光材料中含有特定比例的Sb2O3、CaO、TiO2和Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+，这样的荧光材料既对250～1000nm波长范围的光具有较高的透光率，又对350～440nm波段的光具有较低的溢出率。本发明发现，以特定比例的氧化钙和碳酸钙作为荧光材料中CaO成分的原料，能够进一步提高透光率，降低溢出率。
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。
<荧光材料>
本发明的荧光材料的组成如下所示：a Sb2O3:b CaO:c TiO2:dA，其中，A表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+。这样组成的荧光材料兼具有较高的透光率和降低的溢出率。本发明中的“透光率”是指对250～1000nm波长范围的光的透过率。本发明中的“溢出率”是指对350～440nm波段的光的溢出率。
本发明的荧光材料中不含有氧化钠、氧化钾和氧化锂。这些氧化物不利于提高透过率，降低溢出率。
Sb2O3表示三氧化二锑。a表示Sb2O3的重量份数。2≤a≤7；优选地，3≤a≤6；更优选地，4≤a≤5。
CaO表示氧化钙。b表示CaO的重量份数。3.6≤b≤4；优选地，3.6≤b≤3.8；更优选地，3.68≤b≤3.75。
TiO2表示二氧化钛。c表示TiO2的重量份数。0.3≤c≤1.5；优选地，0.5≤c≤1.3；更优选地，0.8≤c≤1。
A表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+。d表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+的重量份数。2≤d≤8；优选地，3≤d≤7；更优选地，4≤d≤5。
Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+为一种石榴石型荧光材料，其在蓝光的激发下能够发出黄绿色光。Ga和Al的摩尔比可以为(0.5～3):1；优选为(1～2):1；更优选为(1.5～1.8):1。这样能够降低荧光材料的溢出率。
将各组分的含量控制在上述范围内，有助于获得透光率高且溢出率低的荧光材料。
Sb2O3可以由锑氧化物原料形成。例如，锑氧化物原料可以为Sb2O3。
TiO2可以由钛氧化物原料形成。例如，钛氧化物原料可以为TiO2。
CaO可以由作为原料的CaO和CaCO3形成。由CaO原料形成的CaO为1.5～2.5重量份；优选为1.7～2.3重量份；更优选为2～2.1重量份。由CaCO3原料形成的CaO为1.2～2重量份；优选为1.4～1.8重量份；更优选为1.68～1.7重量份。这里的重量份表示二者之间的重量配比。这样有助于提高荧光材料的透光率，降低溢出率。
荧光材料对250～1000nm波长范围的光的透光率≥92.5％；优选地，透过率≥93.0％。
荧光材料对350～440nm波段的光的溢出率≤3.5％；优选地，溢出率≤3.2％。
<荧光材料的制备方法>
本发明的荧光材料的制备方法包括如下步骤：将Sb2O3、CaO、CaCO3、TiO2和Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+在1400～1750℃下焙烧，任选地，将焙烧产物粉碎。各原料的用量根据荧光材料的组成确定。Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+中Ga和Al的摩尔比如前文所述。
CaO和CaCO3的重量比可以为(0.5～3.5):3；优选为(1.5～2.5):3；更优选为2:3。
焙烧温度可以为1400～1750℃；优选为1500～1650℃；更优选为1500～1550℃。
粉碎的目的在于将焙烧得到的块状产物细化成粉。本发明对于粉碎的方法不做限定。例如，可以先将焙烧产物在破鄂机中破鄂，然后在砂磨机中砂磨。
<照明设备>
本发明的照明设备包括照明设备本体和附着在照明设备本体上的荧光层。照明设备可以为LED灯管。照明设备本体为本领域常用的照明设备，在此不再赘述。
荧光层中含有荧光材料。荧光材料如前文所述，在此不再赘述。荧光层中还可以含有分散剂。分散剂可以为丙烯酸钠盐(C3H3NaO2)。荧光材料与分散剂的质量比可以为(1～4):1；优选为(1～3):1；更优选为(2～3):1。
本发明的照明设备对250～1000nm波长范围的光的透光率≥92.5％；优选地，透光率≥93.0％。
本发明的照明设备对350～440nm波段的光的溢出率≤3.5％；优选地，溢出率≤3.2％。
本发明的照明设备可以通过本领域常规的方法制备得到。例如可以将包括黄绿色荧材光料的浆料涂布于LED灯光本体上，从而得到照明设备。浆料中还可以包含分散剂，例如丙烯酸钠盐(C3H3NaO2)。这样有助于荧光材料在浆液中均匀分散。
下面介绍测试方法：
透光率：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。
溢出率：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。
实施例1和比较例1～5
(1)将Sb2O3、CaO、CaCO3、TiO2和Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+在混合机中混合，然后在1500℃下焙烧，得到焙烧产物。其中，Ga与Al的摩尔比为3:2。
(2)将焙烧产物采用鄂破机进行鄂破，然后采用砂磨机进行砂磨，得到荧光材料。荧光材料的组成如表1所示。
比较例6
除将TiO2替换为MgO，且荧光材料的组成如表1所示外，其余同实施例1。
比较例7
除将TiO2替换为BaCO3，且荧光材料的组成如表1所示外，其余同实施例1。
比较例8
除将TiO2替换为Al2O3，且荧光材料的组成如表1所示外，其余同实施例1。
实施例2和比较例9～16
将包括2重量份荧光材料和1重量份丙烯酸钠盐的浆料涂布于LED灯管本体，得到LED灯管。荧光材料具体如表1所示。透光率和溢出率如表1所示。
表1
Figure BDA0003835821200000071
注：A表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+；其中，Ga和Al的摩尔比为3：2。
将实施例2和比较例14-16相比可知，将TiO2替换为MgO、BaO或Al2O3，其透光率大幅降低，且溢出率有所升高，不能兼顾透光率和溢出率。
将实施例2和比较例9相比可知，CaO含量过高，其透光率降低，且溢出率升高。将比较例10和比较例11相比可知，CaO的原料对透光率和溢出率具有一定的影响。将实施例2和比较例12和13相比可知，降低CaO的含量，增加TiO2的含量，其溢出率升高，且透光率降低。由此可见，荧光材料中各组分的含量对于溢出率和透光率具有重要影响。
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)

1.一种荧光材料，其特征在于，所述荧光材料的组成如下所示：
a Sb2O3:b CaO:c TiO2:d A；
其中，a、b、c和d分别表示Sb2O3、CaO、TiO2和A的重量份数；
其中，A表示Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+；
其中，2≤a≤7，3.6≤b≤4，0.3≤c≤1.5，2≤d≤8。
2.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+中，Ga与Al的摩尔比为(0.5～3):1。
3.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，由钙氧化物原料形成的CaO为1.5～2.5重量份，由碳酸钙原料形成的CaO为1.2～2重量份。
4.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，Sb2O3由锑氧化物原料形成，TiO2由钛氧化物原料形成。
5.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，所述荧光材料中不含有氧化钠、氧化钾和氧化锂。
6.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，3≤a≤6，3.6≤b≤3.8，0.5≤c≤1.3，3≤d≤7。
7.根据权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，所述荧光材料对250～1000nm波段的光的透过率≥92.5％，对350～440nm波段的光的溢出率≤3.5％。
8.根据权利要求1～7任一项所述的荧光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Sb2O3、CaO、CaCO3、TiO2和Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+在1400～1750℃下焙烧。
9.一种照明设备，其特征在于，包括照明设备本体和附着在照明设备本体上的荧光层，所述荧光层中含有权利要求1～7任一项所述的荧光材料。
10.根据权利要求9所述的照明设备，其特征在于，所述荧光层中还含有分散剂。
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