[发明专利]一种用于激光照明的发光玻璃及其制备方法

说明书

本发明属于激光照明用发光材料领域，公开了一种用于激光照明的发光玻璃及其制备方法，其中发光玻璃包括硼硅酸盐玻璃基质，以及均匀分布在该硼硅酸盐玻璃基质内的Pb基钙钛矿纳米晶；其中，每100mol物质的量的硼硅酸盐玻璃基质中包括40～50mol的B₂O₃，20～30mol的SiO₂，8～15mol的Na₂O，以及12～20mol的SrO；掺入的Pb基钙钛矿纳米晶的物质的量为硼硅酸盐玻璃物质的量的0.1～5％。本发明通过对发光玻璃材料所采用的玻璃基质及掺杂纳米晶的细节组成、成分配比，制备方法的整体工艺流程设计、关键温度处理程序各阶段所采用的温度及处理时间等进行改进，能够同时实现激光照明用发光材料的高效和高稳定性，且避免发光饱和，并扩宽激光光源的选择。

技术领域

本发明属于激光照明用发光材料领域，更具体地，涉及一种用于激光照明的发光玻璃及其制备方法。

背景技术

激光照明在超高亮度和超大功率照明领域有着广阔的应用前景，目前已应用于激光电视、汽车的激光大灯、激光投影仪等。目前激光照明与显示的实现方式主要为“激光光源+荧光材料”，相较于传统的蓝光LED芯片，激光二极管芯片作为激发光源无明显效率骤降现象，特别是蓝光激光二极管在功率密度为25kW cm^-2时仍保持着高效率。采用激光光源激发荧光材料实现大功率照明，开发高效高可靠性的荧光材料是激光照明技术发展的关键。

传统的LED用有机树脂封装荧光材料，在强激光激发下，非常容易产生老化和烧蚀。针对这一问题，wang等人研制出了激光照明用基于稀土离子发光的荧光玻璃，大大提高了荧光材料在强激光激发下的稳定性。但由于稀土离子荧光寿命较长，强激光下激发态电子回落速度较慢，导致待跃迁到激发态的激活物质不足，在约1kW/cm^-2的功率密度辐照下出现发光饱和现象；激发态上发生吸收等光过程的概率增大，不利于其发光；且由于稀土离子发光波长单一，大大限制了激光光源的选择。为了实现在超高亮度和超大功率照明领域的激光照明，必须避免发光材料的发光饱和，并扩宽激光光源的选择。

现有技术中也有CsPbX₃纳米晶掺杂玻璃的相关研究，以中国专利申请CN108424001为例，它给出了一种CsPbX₃纳米晶掺杂含硼玻璃，虽然它利用CsPbX₃纳米晶对玻璃基质进行掺杂，但其所提及的可能用途是普通的照明、显示等，没有提到应用于激光照明的相关研究。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于激光照明的发光玻璃及其制备方法，通过对发光玻璃材料所采用的玻璃基质及掺杂纳米晶的细节组成、成分配比，制备方法的整体工艺流程设计、关键温度处理程序各阶段所采用的温度及处理时间等进行改进，能够同时实现激光照明用发光材料的高效和高稳定性，且避免发光饱和，并扩宽激光光源的选择；本发明中的发光玻璃，通过将高荧光量子效率的Pb基钙钛矿纳米晶掺杂到稳定的硼硅酸盐玻璃基质中，能够在强激光光源激发下能产生稳定且高效的发光，避免发光饱和，非常适用于激光照明。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于激光照明的发光玻璃，其特征在于，包括硼硅酸盐玻璃基质，以及均匀分布在该硼硅酸盐玻璃基质内的Pb基钙钛矿纳米晶；其中，每100mol物质的量的硼硅酸盐玻璃基质中包括40～50mol的B₂O₃，20～30mol的SiO₂，8～15mol的Na₂O，以及12～20mol的SrO；掺入的所述Pb基钙钛矿纳米晶的物质的量为所述硼硅酸盐玻璃物质的量的0.1～5％。

作为本发明的进一步优选，所述Pb基钙钛矿纳米晶在所述硼硅酸盐玻璃基质中的尺寸为1～10nm。

作为本发明的进一步优选，所述Pb基钙钛矿纳米晶中最大尺寸与最小尺寸之差不超过1nm，能够实现400-750nm范围内的单波长发光。