本發(fā)明涉及光學領域，尤其涉及一種熒光玻璃及其制備方法和應用。

背景技術：

藍光是波長處于400nm-480nm之間具有相對較高能量的光線。其是致盲光譜，長時間藍光輻射會對視網(wǎng)膜造成不可逆的傷害。不同光源的藍光危害效率與其色溫和亮度有關。

然而，隨著人工照明的迅猛發(fā)展，人工照明已經(jīng)與社會上的每個人息息相關，人們長時間都是在人工光源的環(huán)境中工作生活，因此，人工照明光源中過多藍光成分對人眼可能造成不可逆損害這一問題也倍受關注。當光源的色溫較高時尤其是沒有安裝擴散板或擴散罩的LED射燈，其藍光加權亮度或照度值遠遠大于RG0類安全標準，屬于RG1或RG2類危害等級，若長期在室內(nèi)使用，應避免眼睛直視和眩光，否則會對使用者的眼睛造成藍光危害。早期已經(jīng)安裝的大功率照明燈具也存在藍光危害，現(xiàn)在亟需以有效且廉價的方式解決這些風險。

此外，隨著液晶設備的廣泛應用，消費者對液晶顯示模組的背光亮度的要求不斷提高，對背光源中藍光成分對人眼損害這一問題也倍加關注；白光LED以藍光芯片激發(fā)熒光粉發(fā)光，必定含有較高藍光成分?，F(xiàn)行LED液晶顯示屏用白光LED做最初光源，也不可避免的會導致藍光外泄對敏感人群造成傷害。

因此，如何在光源使用過程中降低藍光對人眼的損傷是目前需要解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供了一種熒光玻璃及其制備方法和應用，本發(fā)明提供的熒光玻璃制備得到的燈罩或?qū)Ч獍寰哂泻芎玫臑V除藍光和近紫外光的作用，且能將部分的藍光和近紫外光轉(zhuǎn)化為可見光。

本發(fā)明提供了一種熒光玻璃，具有式(I)所示通式，

(CaO)_0.4(Nb₂O₅)_0.05(B₂O₃)_0.55(M)_x 式(I)，

其中，M為Pr、Mn、V或Dy；

0.001≤x≤0.02。

優(yōu)選的，所述x為0.005≤x≤0.015。

本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的熒光玻璃的制備方法，包括：

將鈣源、鈮源、硼源和金屬氧化物混合反應，得到具有式(I)所示通式的熒光玻璃；

所述金屬氧化物中的金屬為Pr、Mn、V或Dy；

(CaO)_0.4(Nb₂O₅)_0.05(B₂O₃)_0.55(M)_x 式(I)，

其中，M為Pr、Mn、V或Dy；

0.001≤x≤0.02。

優(yōu)選的，所述鈣源中的鈣與所述金屬氧化物的摩爾比為100∶(0.25～5)。

優(yōu)選的，所述鈣源為氧化鈣或非氧化性酸的鈣鹽。

優(yōu)選的，所述鈮源為Nb₂O₅或非氧化性酸的鈮鹽。

優(yōu)選的，所述硼源為B₂O₃或硼酸。

優(yōu)選的，所述金屬氧化物為Pr₆O₁₁、NH₄VO₃、Dy₂O₃和MnCO₃中的一種或幾種。

本發(fā)明還提供了一種燈罩，所述燈罩用材料包括本發(fā)明所述的熒光玻璃。

本發(fā)明還提供了一種背光源用導光板，所述導光板用材料包括本發(fā)明所述的熒光玻璃。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種熒光玻璃，為式(I)所示通式，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的熒光玻璃能夠吸收大部分近紫外光和部分藍光，對藍光之外的可見光完全透過；且能夠?qū)⒉糠炙{光和近紫外光轉(zhuǎn)化為其他波段可見光，同時實現(xiàn)了濾除部分藍光、近紫外光和節(jié)能的效果；進而使得制備得到的燈罩應用于照明以及導光板應用于電子產(chǎn)品中能夠很好的濾除藍光和近紫外光，避免在生產(chǎn)生活中對人眼造成一定損傷，而且節(jié)能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的燈罩；

圖2為本發(fā)明所述的導光板；

圖3為實施例1所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜；

圖4為實施例1所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；

圖5為實施例2所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜；

圖6為實施例2所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；

圖7為實施例3所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜；

圖8為實施例3所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；

圖9為實施例4所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜；

圖10為實施例4所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；

圖11為實施例5所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜；

圖12為實施例5所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；

圖13為對比例1所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種熒光玻璃，具有式(I)所示通式，

(CaO)_0.4(Nb₂O₅)_0.05(B₂O₃)_0.55(M)_x 式(I)，

其中，M為Pr、Mn、V或Dy；

0.001≤x≤0.02。

按照本發(fā)明，所述x優(yōu)選為0.005≤x≤0.015，更優(yōu)選為0.007≤x≤0.01。

本發(fā)明還提供了一種熒光玻璃的制備方法，包括：

將鈣源、鈮源、硼源和金屬氧化物混合反應，得到具有式(I)所示通式的熒光玻璃；

所述金屬氧化物中的金屬為Pr、Mn、V或Dy；(CaO)_0.4；

(Nb₂O₅)_0.05(B₂O₃)_0.55(M)_x 式(I)，

其中，M為Pr、Mn、V或Dy；

0.001≤x≤0.02。

按照本發(fā)明，本發(fā)明將鈣源、鈮源、硼源和金屬氧化物混合反應，得到熒光玻璃；其中，所述鈣源優(yōu)選為CaO或非氧化性酸的鈣鹽，更優(yōu)選為CaO或CaCO₃；所述鈮源為Nb₂O₅或非氧化性酸的鈮鹽；所述硼源為B₂O₃或硼酸；所述金屬氧化物為Pr₆O₁₁、NH₄VO₃、Dy₂O₃和MnCO₃中的一種或幾種；所述鈣源中的鈣與所述金屬氧化物的摩爾比優(yōu)選為100∶(0.25～5)，更優(yōu)選為100∶(0.75～4)，最優(yōu)選為100∶(2～2.5)；所述反應優(yōu)選為將混合物以3～8℃/min加熱到1400～1500℃進行固相反應，更優(yōu)選為將混合物以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，得到熒光玻璃。

本發(fā)明還提供了一種燈罩，其中，所述燈罩用材料本發(fā)明所述的熒光玻璃。具體的，所述燈罩如圖1所示，圖1為本發(fā)明所述的燈罩；從圖1可以看出，本發(fā)明所述熒光玻璃燈罩安放于光源出光方向。

本發(fā)明還提供了一種背光源用導光板，其中，所述導光板用材料包括本發(fā)明所述的熒光玻璃。具體的，所述背光源用導光板見圖2，圖2為本發(fā)明所述的導光板。本發(fā)明提供的熒光玻璃取代PMMA制備的導光板在保持原有功能的同時可降低整體藍光含量而且無明顯光能損失(吸收的藍光轉(zhuǎn)化為了其他波段的可見光)。

本發(fā)明提供的熒光玻璃，為式(I)所示通式，本發(fā)明提供的熒光玻璃能夠吸收大部分近紫外光(315～400nm)和部分藍光(400～480nm)，對藍光之外的可見光完全透過；且能夠?qū)⒉糠炙{光和近紫外光轉(zhuǎn)化為其他波段可見光，同時實現(xiàn)了濾除部分藍光、近紫外光和節(jié)能的效果；進而使得制備得到的燈罩應用于照明以及導光板應用于電子產(chǎn)品中能夠很好的濾除藍光，避免在生產(chǎn)生活中對人眼造成一定損傷，而且節(jié)能。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

所用原料為：CaCO₃(分析純(AR))，Nb₂O₅(≥99.9％)，H₃BO₃(≥99.5％)，Pr₆O₁₁(≥99.9％)，MnCO₃(≥99.95％)，NH₄VO₃(≥99.95％)，Dy₂O₃(≥99.99％)。

實施例1

將1.6139g CaCO₃、0.5316g Nb₂O₅、2.7206g H₃BO₃和0.0678g Pr₆O₁₁混合并研磨均勻混合，在電爐中以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，在1450℃倒出樣品淬火后得到式(I)所示的熒光玻璃(M＝Pr，x＝0.01)，樣品厚度為2mm。

對得到的熒光玻璃進行檢測，結(jié)果見圖3～圖4，圖3為實施例1所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜，圖4為實施例1所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；通過圖3和圖4可知，熒光玻璃在430～500nm范圍內(nèi)光的激發(fā)下在570～660nm，660～750nm和750～850nm三個范圍有熒光發(fā)射。最佳激發(fā)波長為448nm、471nm和484nm，最佳發(fā)射波長為603nm。玻璃材料在400nm處的透光率為71％，此外在430～500nm范圍內(nèi)也有適當?shù)奈占淳哂袨V除藍光的效果，從熒光光譜可知這部分能量轉(zhuǎn)化成了波長更長的可見光，遺憾的是樣品在560～630nm范圍也有一定的吸收，但與樣品發(fā)光波長范圍中570～660nm重合被樣品自身發(fā)光所彌補，因此這個吸收帶對光源整體發(fā)光效果的影響可以忽略。樣品全吸收波長為312nm。

實施例2

將1.6139g CaCO₃、0.5316g Nb₂O₅、2.7206g H₃BO₃和0.0467g NH₄VO₃混合并研磨均勻混合，在電爐中以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，在1450℃倒出樣品淬火后得到目標熒光玻璃(M＝V，x＝0.01)，樣品厚度為2mm。

對得到的熒光玻璃進行檢測，結(jié)果見圖5～圖6，圖5為實施例2所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜，圖6為實施例2所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；通過圖5和圖6可知，熒光玻璃在300～400nm范圍內(nèi)光的激發(fā)下在400～800nm范圍有熒光發(fā)射。最佳激發(fā)波長為324nm，最佳發(fā)射波長為575nm。玻璃材料在400nm處的透光率僅為3％，在400～500nm范圍內(nèi)也有較強的吸收，因此具有濾除藍光的效果。樣品在可見光范圍內(nèi)，588nm左右有微弱吸收，但與樣品發(fā)光波長范圍(575nm左右)重合，可被樣品自身發(fā)光所彌補，因此這個吸收帶對光源整體發(fā)光效果的影響可以忽略。樣品全吸收波長為381nm。

實施例3

將1.6139g CaCO₃、0.5316g Nb₂O₅、2.7206g H₃BO₃和0.0746g Dy₂O₃混合并研磨均勻混合，在電爐中以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，在1450℃倒出樣品淬火后得到目標熒光玻璃(M＝Dy，x＝0.01)，樣品厚度為2mm。

對得到的熒光玻璃進行檢測，結(jié)果見圖7～圖8，圖7為實施例3所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜，圖8為實施例3所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；通過圖7和圖8可知，熒光玻璃在300～500nm范圍內(nèi)光的激發(fā)下在574nm范圍內(nèi)有熒光發(fā)射。最佳激發(fā)波長為350nm、386nm和450nm，最佳發(fā)射波長為574nm。玻璃材料在400nm處的透光率為56％，此外在400～500nm范圍內(nèi)也有較強吸收，即具有濾除藍光的效果；從熒光光譜可知這部分能量轉(zhuǎn)化成了波長更長的可見光。樣品全吸收波長為315nm。

實施例4

將1.6139g CaCO₃、0.5316g Nb₂O₅、2.7206g H₃BO₃和0.0459g MnCO₃混合并研磨均勻混合，在電爐中以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，在1450℃倒出樣品淬火后得到目標熒光玻璃(M＝Mn，x＝0.01)，樣品厚度為2mm。

對得到的熒光玻璃進行檢測，結(jié)果見圖9～圖10，圖9為實施例4所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜，圖10為實施例4所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；通過圖9和圖10可知，熒光玻璃在330～450nm范圍內(nèi)光的激發(fā)下在400～800nm范圍有熒光發(fā)射。最佳激發(fā)波長為414nm，最佳發(fā)射波長為638nm。玻璃材料在400nm處的透光率僅為36％，在400～500nm范圍內(nèi)有較強的吸收，因此具有濾除藍光的效果。樣品全吸收波長為338nm。

實施例5

將1.6139g CaCO₃、0.5316g Nb₂O₅、2.7206g H₃BO₃和0.0229g MnCO₃混合并研磨均勻混合，在電爐中以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，在1450℃倒出樣品淬火后得到目標熒光玻璃(M＝Mn，x＝0.005)，樣品厚度為2mm。

對得到的熒光玻璃進行檢測，結(jié)果見圖11～圖12，圖11為實施例5所述的熒光玻璃的激發(fā)光譜和熒光光譜，圖12為實施例5所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜；通過圖11和圖12可知，熒光玻璃在330～450nm范圍內(nèi)光的激發(fā)下，在500～800nm范圍有熒光發(fā)射。最佳激發(fā)波長為414nm，最佳發(fā)射波長為634nm。玻璃材料在400nm處的透光率為52％，此外在400～500nm范圍內(nèi)也有較強的吸收，因此具有濾除藍光的效果。樣品全吸收波長為325nm。

對比例1

將1.6139g CaCO₃、0.5316g Nb₂O₅和2.7206g H₃BO₃混合并研磨均勻混合，在電爐中以5℃/min加熱到1450℃進行固相反應，在1450℃倒出樣品淬火后得到目標玻璃基質(zhì)(x＝0)，樣品厚度為2mm。

對得到的玻璃基質(zhì)進行紫外-可見透過率檢測，結(jié)果見圖13，圖13為對比例1所述的熒光玻璃的紫外-可見吸收光譜，通過圖13可知，玻璃基質(zhì)樣品在400nm處的透光率為48％，在400～500nm范圍內(nèi)有一定的吸收即具有濾除藍光的效果，但在300～500nm范圍內(nèi)的光激發(fā)下無明顯發(fā)光現(xiàn)象。樣品全吸收波長為314nm。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。