一种微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃及其制备方法与应用

本发明属于白光激光照明，尤其涉及一种微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在当前全球能源短缺的背景下，半导体固态光源以光效高、功耗低、寿命长、环境友好等优势逐步取代了传统光源。目前固态光源技术向着大功率和高密度方向发展，应运而生的有多芯片集成白光发光二极管光源和下一代白光激光二极管光源。目前白光照明常采用蓝光芯片激发黄色荧光粉的方式工作，因此，提高黄色荧光粉及其组成的荧光转化材料的光热性能可以极大地促进白光照明技术的发展。

2、目前，荧光转换材料主要包括单晶、荧光玻璃、荧光陶瓷等，但在大功率蓝光激光芯片激发下产生的高温使得传统荧光陶瓷和荧光玻璃等荧光转换材料容易发生开裂、发光效率降低以及荧光粉热猝灭等问题，单晶的高制备难度和高成本限制了单晶的大规模应用。而外接散热器、使用高导热衬底等散热方式无疑又增加了照明器件的成本及臃肿度，这些都严重影响白光激光照明的光热性能。

3、现有技术中，已有研究者将氮化硼和硅硼酸盐玻璃结合制备荧光转换材料，但限于硅硼酸盐玻璃的高熔点及低折射率，制备微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃材料时需要上千摄氏度的高温，这对制备工艺要求高，且在制备过程中因高温对荧光粉有损坏，制备的成品对白光性能提升有限。而碲酸盐玻璃熔融温度相对较低，高折射率适配商用荧光粉，很适合做荧光转化材料。但由于碲酸盐玻璃在高温下的低黏性，普通的制备工艺很难将微米氮化硼掺杂碲酸盐荧光玻璃制备微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃材料。

4、因此，如何提供一种利用高热导材料掺杂低熔点玻璃制备微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃材料的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃及其制备方法与应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃，按摩尔百分数计，包括以下原料：

4、teo2：33-63％，zno：10-16％，na2o：10-16％，b2o3：5-10％，al2o3：1-5％，钇铝石榴石荧光粉：10-15％和微米氮化硼：1-5％。

5、优选的，按摩尔百分数计，包括以下原料：

6、teo2：50％，zno：12％，na2o：12％，b2o3：7％，al2o3：2％，钇铝石榴石荧光粉：12％和微米氮化硼：5％。

7、优选的，所述微米氮化硼为微米h-bn粉末。

8、有益效果：在荧光玻璃中，碲酸盐玻璃的优势在于，相对于传统的玻璃体系而言，除了高热稳定性外，碲锗酸盐还具有较低的熔化温度，较高的折射率；在白光照明领域，碲酸盐玻璃上述优点十分适合用于复合黄色荧光粉。此外，高导热的氮化硼微米粉末可以加强散热，对光的吸收系数低，反射效果好，十分适合做光的散射中心，提高材料的发光和散热效率。

9、另外，本发明中微米氮化硼的添加量不能超过限定范围，否则会因为玻璃网络形成体不够致密，导致荧光玻璃发黑失透。

10、一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃的制备方法，包括以下步骤：

11、将所述teo2，zno，na2o，b2o3和al2o3研磨均匀后熔融、浇注成型，再将所得玻璃研磨成粉后与所述钇铝石榴石荧光粉和微米氮化硼混合均匀，并再次熔融，最后经退火处理，即得到所述微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃。

12、优选的，所述熔融的温度为700-1000℃，时间为20-50min。

13、优选的，所述浇注成型包括以下步骤：将熔融后的玻璃液浇注至预热到400℃的模具上凝固成型，再转移至300℃的马弗炉中保温3h，然后降至室温。

14、优选的，所述再次熔融的温度为500-700℃，时间为20-40min。

15、优选的，所述再次熔融时使用搅拌棒进行搅拌，搅拌的速率为100-200rpm/min，时间为1-10min。

16、更为优选的，所述搅拌结束后对玻璃液进行震荡，震荡次数为5-20次，频率为10-20次/分钟。震荡的目的为去除玻璃液中由搅拌工艺带来的多余气泡，使玻璃液更加澄清且紧密。制备过程中震荡的次数不能过多，否则会导致氮化硼粉末团聚，出现分层。

17、更为优选的，所述退火处理为：将震荡结束后的玻璃液浇注到已预热至400℃的模具上凝固成型，再转移至400℃的马弗炉中保温3h，然后降至室温。

18、有益效果：本发明的制备工艺尽可能减少荧光粉和微米氮化硼粉末与玻璃基质在高温下的接触时间，有效保护了荧光粉，并通过搅拌和震荡工艺，使得最后的成品均匀度好，透过率高。

19、一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃在白光激光照明中的应用。

20、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

21、本发明的微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃具备高效的发光性能，同时保留了传统玻璃的延展性，热稳定性良好，制作工艺简单，绿色环保，生产成本也较低，容易制备获得高光学质量玻璃。并且，本发明在碲酸盐玻璃中引入的微米氮化硼含量最高达到5mol％，其在增强了散热效果的同时，还充当散射中心。最终所得微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃的发光强度和热稳定性有明显的增强。

技术特征：

1.一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃，其特征在于，按摩尔百分数计，包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃，其特征在于，按摩尔百分数计，包括以下原料：

3.如权利要求1或2所述的一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为700-1000℃，时间为20-50min。

5.根据权利要求3所述的一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃的制备方法，其特征在于，所述再次熔融的温度为500-700℃，时间为20-40min。

6.根据权利要求3所述的微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃的制备方法，其特征在于，所述再次熔融时使用搅拌棒进行搅拌，搅拌的速率为100-200rpm/min，时间为1-10min。

7.如权利要求1或2所述的一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃在白光激光照明中的应用。

技术总结本发明公开了一种微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃及其制备方法与应用，属于白光激光照明技术领域，包括以下原料：TeO<subgt;2</subgt;，ZnO，Na<subgt;2</subgt;O，B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，钇铝石榴石荧光粉和微米氮化硼。其制备方法包括以下步骤：将所述TeO<subgt;2</subgt;，ZnO，Na<subgt;2</subgt;O，B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;研磨均匀后熔融、浇注成型，再将所得玻璃研磨成粉后与所述钇铝石榴石荧光粉和微米氮化硼混合均匀，并再次熔融，最后经退火处理，即得到所述微米氮化硼粉末掺杂的碲酸盐荧光玻璃。本发明的微米氮化硼掺杂的碲酸盐荧光玻璃具备高效的发光性能，同时保留了传统玻璃的延展性，热稳定性良好，制作工艺简单，绿色环保，生产成本也较低，能够得到高光学质量玻璃。技术研发人员：黄飞飞,江国庆,王政,华有杰,邓德刚,徐时清受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27