一种半包覆式荧光玻璃及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及新型照明及显示光源材料领域，具体涉及到一种半包覆式荧光玻璃及其制备方法和在荧光激光光源中的应用。

背景技术

当今时代，随着工业化的快速发展，各行业对于高功率，高亮度的照明需求越来越大，但由于LED照明方式存在“黄环现象”以及“效率骤降”效应，阻碍了其在大功率照明场所的应用，所以亟需开展新一代照明技术的研究。激光照明作为一种新型光源技术，相较于上一代LED照明，具有体积小、亮度高、环保等特点。当前利用蓝光激发黄色荧光体，最后合成白光的照明方式是目前激光照明技术的主流方向，且成本较低，适合大批量生产，在工业生产中表现出良好的应用前景。

由于激光是一种高密度，高能量的光子束，在激发传统荧光粉时会产生大量的热，且由于荧光粉本身无法有效散热，容易产生热量的积累，在激光荧光光源器件工作过程中，过多热量的累计会导致发光猝灭，最终对器件发光性能产生极大的影响。荧光玻璃具有比粉体更好的散热性能，同时制备简单，成本较低，便于大规模生产，受到激光荧光光源领域的广泛关注。但由于荧光玻璃中玻璃基质自身导热性能的限制，荧光玻璃材料在高功率激光的激发下依然无法实现高效散热，这严重影响了荧光玻璃材料在高亮度激光荧光光源领域的应用。因此，进一步提升荧光玻璃的散热性能是激光照明领域的一个重要发展方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种半包覆式荧光玻璃及其制备方法和应用。

一种半包覆式荧光玻璃的设计。所述半包覆式荧光玻璃设计由荧光玻璃、金属氧化物导热玻璃环和金属氧化物导热玻璃层构成，所述金属氧化物导热玻璃环位于所述荧光玻璃的外圈，所述金属氧化物导热玻璃层位于所述荧光玻璃的底面。

本发明提供的一种半包覆式荧光玻璃中，荧光玻璃为荧光相与玻璃基质的复合结构，荧光相由单一荧光粉或多种荧光粉构成，荧光相质量百分比为0.1～90％，优选为30～50％，荧光玻璃膜层厚度为0.1～2mm，优选为0.5mm。

本发明提供的一种半包覆式荧光玻璃中，所述金属氧化物导热玻璃环为金属氧化物导热填料与玻璃基质的复合结构，导热填料由单一金属氧化物导热颗粒或多种金属氧化物导热颗粒构成，导热填料质量百分比为1～90％，优选为30～80％，金属氧化物导热玻璃环的宽度为1～5mm，金属氧化物导热玻璃环的厚度与荧光玻璃保持一致。

本发明所述的一种半包覆式荧光玻璃中，所述金属氧化物导热玻璃层为金属氧化物导热填料与玻璃基质的复合结构，金属氧化物导热填料组分和质量百分比与金属氧化物导热玻璃环保持一致，金属氧化物导热玻璃层的厚度为0.1～0.5mm。

本发明提供的一种半包覆式荧光玻璃制备方法，包括以下步骤：

a)将荧光粉和玻璃粉在玛瑙研钵中充分混合均匀，将混合均匀的粉末置于圆形模具中，并在压片机中进行压片；

b)将导热填料和玻璃粉置于玛瑙研钵中充分混合均匀，将混合均匀的粉末置于更大圆形模具中，并将a)中获得的圆片样品置于粉末中间，然后在压片机中进行压片；

c)将上述经过二次压片获得的圆片样品在400～800℃进行5～20分钟的煅烧获得所述一种半包覆式荧光玻璃；

所述步骤b)中，导热填料由热导率大于30Wm

所述步骤c)中，烧结气氛为空气、氮气或氮/氢混合气，优选为氮气。

所述的一种半包覆式荧光玻璃在蓝色激光激发下可以实现高效散热，提高荧光激光光源的发光亮度和工作稳定性。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种半包覆式荧光玻璃，在荧光玻璃的外圈和底面都包覆了金属氧化物导热玻璃层，在高功率蓝色激光激发下，荧光玻璃上积累的热量可以通过外圈金属氧化物导热玻璃环和底面金属氧化物导热玻璃层快速向外界或导热附件传递，从而有效提高荧光玻璃在工作时的散热效率，实现更高的发光亮度和发光效率。通过蓝色激光激发该半包覆式荧光玻璃，可实现高性能荧光激光光源，可在大功率照明领域表现出良好额应用前景。

附图说明

图1为本发明中一种半包覆式提升荧光玻璃散热性能的设计结构示意图，其中，1为外层金属氧化物导热玻璃层，2为内层荧光玻璃；

图2为本发明中实施例1和对比例1中荧光玻璃薄膜散热性能对比图；

图3为本发明中实施例1和对比例1中荧光玻璃薄膜发光亮度对比图；

图4为本发明中实施例2中荧光激光光源发光光谱；

图5为本发明中实施例3中荧光激光光源发光光谱；

图6为本发明中实施例4中荧光激光光源发光光谱。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种半包覆式荧光玻璃中，荧光玻璃中荧光相是由一种或是两种以上荧光粉混合制备而成，荧光粉可以是自行制备的，也可以是商业产品；玻璃基质是低软化温度玻璃，其组分与金属氧化物导热玻璃环和金属氧化物导热玻璃层中玻璃基质组分保持一致，荧光玻璃中荧光相质量百分比为30～50％，为保证散热效果和照明亮度，荧光玻璃厚度在0.2～0.8mm之间；金属氧化物导热玻璃环和金属氧化物导热玻璃层中导热填料为CuO和Fe

如图1所示，本发明中一种半包覆式提升荧光玻璃散热性能的设计结构包括设置在外层的金属氧化物导热玻璃层1，设置在内层的荧光玻璃2。

本发明提供一种半包覆式荧光玻璃及其制备方法，包括以下步骤：

a)选用一定质量比的荧光相和玻璃粉置于玛瑙研钵中充分研磨，将充分研磨后的粉末置于圆形模具中，并在压片机中进行压片；

b)导热填料和玻璃粉同样采用上述步骤a)所述方法混合，将混合后的粉末置于更大圆形模具中，并将a)中获得的圆片样品置于粉末正中间，然后在压片机中进行压片；

c)将上述经过二次压片获得的圆片样品在400～800℃进行5～20分钟的煅烧获得所述一种半包覆式荧光玻璃。

为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

称取0.5gYAGG:Ce荧光粉(苏州市兰博光电科技有限公司)和0.5g玻璃粉(K

对比例1-普通荧光玻璃

称取0.5gYAGG:Ce荧光粉(苏州市兰博光电科技有限公司)和0.5g玻璃粉(K

如图2所示，实施例1在激光激发下的发光中心点温度低于对比例1。

如图3所示，实施例1在激光激发下的光通量大于对比例1。

实施例2

称取0.4g La

实施例3

称取0.6gYAG:Ce荧光粉(苏州市兰博光电科技有限公司)和0.4g玻璃粉(K

实施例4

称0.05gCaAlSiN