【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及荧光材料，具体涉及一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷及其制备方法。
技术介绍
1、玻璃回收对于资源节约、能源节约和废物处理非常重要，废物回收通过减少原材料的生产来限制人类工业活动对环境的负面影响。使用因破损和缺陷而无法使用的废玻璃，将其与荧光体混合以制备制造荧光玻璃，用于激光照明。
2、激光照明是一种利用激光器产生的高能光束来实现照明的技术。激光照明在户外广场照明、体育赛事场馆、舞台照明、建筑照明、汽车照明等领域具有广阔的应用前景。然而，当荧光玻璃受到高功率密度激光(大于10w/mm2)的激发时，会在激光照射区域产生大量热量积聚，这主要是由于光转换过程中的能量损失所致。但由于荧光玻璃的导热系数约为1.0～3.0wm-1k-1，热导率低，不足以迅速散去这些热量，导致激光点处的荧光玻璃温度急剧升高，进而导致发光强度的降低和发光饱和现象的出现。
3、目前，为了获得更好的散热和发光效率，研究人员对yag:ce荧光玻璃薄膜结构和厚度进行设计。文献(on the luminance saturation of phosphor-in-glass(pig)filmsfor blue-laser-driven white lighting:effects of the phosphor content and thefilm thickness.journal of the european ceramic society.39 1909-1917(2019).)报道了将荧光粉-玻璃混合物浆料通过刮刀
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是提供一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，通过在废玻璃中掺杂(re1-xcex)3al5o12、红色荧光粉以及高热导粉体，采用梯形结构与外层高热导的陶瓷进行复合，可实现工业化生产。
2、本专利技术的目的之二是提供上述制备方法制得的激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷，具有显色指数高、散热性能好、发光效率高的优点。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、第一方面，本专利技术还提供一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，采用熔融法烧结，具体包括以下步骤：
5、(1)将废玻璃破碎后置于研钵中粗磨成细小的颗粒，然后将其与氧化锆陶瓷球一起放入行星式搅拌机中进行精细研磨；球磨后过筛获得废玻璃粉；
6、(2)将发光陶瓷粉、红色荧光粉、高热导粉体和废玻璃粉进行均匀混合，将制备的混合粉末在还原气氛中在550～700℃下热处理0.5～3h，得到熔融混合的荧光玻璃液；所述的发光陶瓷粉的组分为(re1-xcex)3al5o12，其中re为y、lu、tb中的一个或多个，x为ce3+掺杂取代的摩尔百分数系数，0.0005≤x≤0.01；
7、荧光玻璃液中，红色荧光粉的质量百分比为1～9％，高热导粉体的质量百分比为10％～60％，发光陶瓷粉和红色荧光粉的质量比为(4～16)：1；
8、(3)先将具有梯形凹槽的高热导陶瓷置于300～500℃的预热平台进行预热，然后将熔融的荧光玻璃液倾倒在预热的高热导陶瓷凹槽中，使用预热的铜板对玻璃进行压制，最后对荧光玻璃上表面进行打磨抛光处理。
9、优选的，步骤(1)中所述的废玻璃组分主要有si、ca、na、o、k。
10、优选的，步骤(2)中所述的红色荧光粉为氮化物红粉caalsin3：eu2+或氟化物k2(si/ge/ti)f6：mn4+中的一种。
11、优选的，步骤(2)中所述的高热导粉体为al2o3或mgo中的一种或两种。
12、优选的，步骤(3)中所述的高热导陶瓷为氮化铝、氧化铝、氧化镁、氮化硼、镁铝尖晶石、氟化镁、氟化钙中的一种。
13、优选的，步骤(3)中，所述的梯形凹槽的横剖面是正方形，梯形凹槽的纵剖面是上小下大的梯形，上底1～3mm，高度1～3mm，下底1.2～4mm。
14、优选的，步骤(1)中，所述的球磨转速为100～200r/min，球磨时间为8～12h。
15、优选的，步骤(1)中，过筛的筛网目数为80～200目。
16、第二方面，本专利技术提供一种由上述制备方法制得的激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷，其组成包括梯形荧光玻璃以及包覆在荧光玻璃外层的高热导陶瓷。
17、所述复合玻璃-陶瓷在波长为460nm蓝光ld芯片激发下，实现高亮白光发射，显色指数达82～91，可承受激发功率密度为40w/mm2～55w/mm2，发光效率206～265lm/w，其常温下的热导率为18～29wm-1k-1。
18、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
19、(1)本专利技术制备的复合玻璃-陶瓷的在波长为460nm蓝光ld芯片激发下，实现高亮白光发射，显色指数达82～91，可承受激发功率密度为40w/mm2～55w/mm2，发光效率206～265lm/w，其热导率为18～29wm-1k-1。
20、(2)本专利技术中荧光玻璃-陶瓷设计成梯形，梯形结构能够实现光在荧光玻璃内部的反射，提升蓝光转化效率，同时梯形结构能够更好的固定荧光玻璃。
21、(3)本专利技术采用废弃的旧玻璃，可减少玻璃对环境的污染，采用熔融浇铸的方式，可实现大批量生产，有利于该复合荧光玻璃-陶瓷制备产业化。
22、(4)本专利技术采用熔融浇铸的方法将荧光玻璃与外层高热导陶瓷复合一体。荧光玻璃与外层高热导陶瓷有较大面积接触，提升陶瓷散热能力，从而提升复合荧光玻璃-陶瓷整体的热导率，使其能够应用于大功率照明器件。
23、(5)通过向玻璃中掺杂(re1-xcex)3al5o12和红光荧光粉，可实现高显色指数。掺杂高热导粉体，不仅可以有效提升荧光玻璃的导热能力，而且能够促进光在荧光玻璃内部的散射，促进蓝光的转化，使不同波长光的比例更加均匀，从而照明效果更加优异。
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1.一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，采用熔融法烧结，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的废玻璃组分主要有Si、Ca、Na、O、K。
3.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的红色荧光粉为氮化物红粉CaAlSiN3：Eu2+或氟化物K2(Si/Ge/Ti)F6：Mn4+中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的高热导粉体为Al2O3或MgO中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的高热导陶瓷为氮化铝、氧化铝、氧化镁、氮化硼、镁铝尖晶石、氟化镁、氟化钙中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的梯形凹槽的横剖面是
7.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的球磨转速为100～200r/min，球磨时间为8～12h。
8.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，过筛的筛网目数为80～200目。
9.一种由权利要求1至8任一项所述的制备方法制得的激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷，其特征在于，其组成包括梯形荧光玻璃以及包覆在荧光玻璃外层的高热导陶瓷。
...【技术特征摘要】
1.一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，采用熔融法烧结，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的废玻璃组分主要有si、ca、na、o、k。
3.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的红色荧光粉为氮化物红粉caalsin3：eu2+或氟化物k2(si/ge/ti)f6：mn4+中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的高热导粉体为al2o3或mgo中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种激光照明用梯形结构复合荧光玻璃-陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的高热导陶瓷为氮化铝、...
【专利技术属性】
技术研发人员：周春鸣，陈旭，张乐，周天元，陈航，郑欣雨，康健，邵岑，陈浩，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：
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