一种发光材料的热淬灭行为在温度指示剂和灯具中的应用

摘要

本发明公开了一种发光材料的热淬灭行为在温度指示剂中的应用，该发光材料包括基质和至少两种发光中心，本发明利用发光材料中不同发光中心具有不同热淬灭行为的性质，将含有基质、两种或两种以上的发光中心的发光材料应用在温度指示剂及灯具中，通过发光材料的颜色指示环境的温度，具有该发光材料的温度指示剂和灯具具有结构简单，使用方便和成本低廉的优点，解决了现有的颜色‑温度指示剂结构复杂和成本高的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种发光材料的热淬灭行为在温度指示剂和灯具中的应用。

背景技术

指示环境温度，最普遍的方法是使用各种温度计。温度计是可以判断和测量温度的工具，分为指针温度计和数字温度计。使用温度计判断和测量温度，需要使用者具备一定的科学知识和技能，而且要求近距离操作。在一些特殊的情况下，例如，当观测者与被测环境之间具有一定的距离、观测者因特殊原因无法靠近被测环境进行观测、观测者不具有足够的科学知识和技能而不会读数等时，观测者无法观测环境温度。

把温度的测量转化为人们容易判断的不同颜色，从而获得环境温度，在科学技术日益发达的今天，通过设计复杂的电路和器件来完成这一从温度到颜色的转变并不困难，但一般需要复杂的设计、较多的电子元器件和较高的造价，这样的设计在一些特殊的场合中使用不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发光材料的热淬灭行为在温度指示剂和灯具中的应用，解决现有的颜色-温度指示器结构复杂和成本高的技术问题。其具体技术方案如下：

本发明提供了一种发光材料的热淬灭行为在温度指示剂中的应用，所述发光材料包括基质和至少两种发光中心。

需要说明的是，适用于发光材料的基质均适用于本发明中发光材料的基质。

至少两种发光中心具体为两种或两种以上的发光中心。

若发光材料只有一个发光中心，则该发光材料只能发出一种颜色的光，若具有两种或两种以上的发光中心，则可以调和出多种颜色。

在温度发生变化时不同的发光中心具有不同的热淬灭行为，从而导致在温度变化时，两种或两种以上发光中心所发出的光在总的发光中所占比例会发生变化，从而表现出来的总体发光颜色会随温度而变化，总体发光颜色与其温度之间存在一一对应的正相关关系。温度的变化范围可以是从蓝到红、从蓝到绿、从绿到红、从蓝到绿再到红或者它们的逆过程。

需要说明的是，发光材料感受的温度为环境温度，最低温度可以达到绝对零度，最高温度没有限制。

优选地，所述发光材料选自La_2-x-yMgGeO₆:x>3+,y>3+、Ca_11-x-y-z(SiO₄)₄(BO₃)₂:xCe³⁺,y>2+,z>3+或Sr_3-x-yGdNa(PO₄)₃F:x>2+,y>2+。

更优选地，发光材料为La_2-x-yMgGeO₆:x>3+,y>3+。

优选地，所述发光中心包括：发光的离子、发光的原子或发光的基团。

优选地，所述发光的离子选自稀土离子、过渡金属离子、Ga³⁺或Zn²⁺；

所述稀土离子选自Eu²⁺、Eu³⁺、Ce³⁺、Sm³⁺或Tb³⁺；

所述过渡金属离子选自Bi³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺或Mn⁴⁺；

所述发光的基团选自WO₄、MoO₄或VO₄。

本发明还提供了一种温度指示剂，包括上述应用中的发光材料。

本发明还提供了一种发光材料的热淬灭行为在灯具中的应用，所述发光材料包括基质和至少两种发光中心。

优选地，所述发光中心包括：发光的离子、发光的原子或发光的基团。

优选地，所述发光的离子选自稀土离子、过渡金属离子、Ga³⁺或Zn²⁺；

所述稀土离子选自Eu²⁺、Eu³⁺、Ce³⁺、Sm³⁺或Tb³⁺；

所述过渡金属离子选自Bi³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺或Mn⁴⁺；

所述发光的基团选自WO₄、MoO₄或VO₄。

本发明还提供了一种灯具，包括上述应用中的发光材料和激发光源，所述发光材料涂覆在所述激发光源上。

优选地，所述激发光源选自汞灯、镉灯、氖灯、发光二极管或芯片。

从以上技术方案可知，本发明利用发光材料中不同发光中心具有不同热淬灭行为的性质，将含有基质、两种或两种以上的发光中心的发光材料应用在温度指示剂及灯具中，通过发光材料的颜色指示环境的温度，具有该发光材料的温度指示剂和灯具具有结构简单，使用方便和成本低廉的优点，解决了现有的颜色-温度指示剂结构复杂和成本高的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的发光材料样品的XRD粉末衍射图；

图2为本发明实施例提供的发光材料样品的温度依赖性发射光谱图；

图3为本发明实施例提供的发光材料样品在不同温度下发光的色坐标及实际图；

图4为本发明实施例提供的发光材料样品结合LED芯片制备的LED颜色－温度指示灯结构示意图；

其中，附图说明如下：

1、树脂胶胶体；2、发光材料；3、固晶胶；4、独立热沉；5、引脚；6、金线；7、LED芯片。

具体实施方式

下面将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。

为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种发光材料的热淬灭行为在温度指示剂和灯具中的应用，进行具体地描述。

实施例1

制备具备两种发光中心的发光材料，其组成式为La_2-x-yMgGeO₆:x>3+,y>3+，其中x为Bi³⁺的掺杂量，y为Sm³⁺的掺杂量，0<x≤0.05，0<y≤0.20。

包括以下步骤：

1)按发光材料的组成称取原料，取x＝0.01，y＝0.05，制备样品0.005摩尔，各原材料纯度均以99.9％计，则需要的各原材料的量为：La₂O₃:325.81×0.005×1.94/2/0.999＝1.582克；MgO:40.3×0.005×1/1/0.999＝0.202克；GeO₂:104.64×0.005×1/1/0.999＝0.524克；Bi₂O₃:465.96×0.005×0.01/2/0.999＝0.012克；Sm₂O₃:348.72×0.005×0.05/2/0.999＝0.044克，所有原料置于研钵内用研杵研磨均匀，将研磨后的原料装入坩埚，置于高温炉内升温到1250℃，灼烧3小时后，随炉降温至室温；

2)将烧结物破碎、研磨、洗涤、烘干，得到发光材料。

如图1所示，根据XRD粉末衍射图可以证明，该发光材料为单相。

如图2所示，根据发光材料的温度依赖性发射图可以看出，Bi³⁺在基质中发出蓝紫色光，Sm³⁺在基质中发出红橙色光，室温下蓝紫光所占比例大，总体发光颜色为蓝紫，随着温度的升高，红橙光所占比例不断增大，总体发光颜色逐渐转变为红橙；

如图3所示，横坐标表示的是色坐标X值，纵坐标表示的是色坐标Y值。该发光材料的在不同温度下发光的色坐标及实际图证明，总体发光颜色从蓝紫转变为红橙，总体发光颜色与样品温度之间存在较好的一一对应关系。

综上所述，本发明实施例中发光材料的发光颜色与温度有关，随着温度的改变，发光材料的颜色发生相应的改变，发光材料应用普遍，且制备方法简单，如图4所示，将发光材料结合LED芯片所制备的LED颜色－温度指示灯，仅需本实施例中的发光材料2、LED芯片7、树脂胶体1、固晶胶3、独立热沉4、金线6和引脚5构成，其中，发光材料2涂覆在LED芯片上。因此，将发光材料应用在温度指示剂和灯具中，使得温度指示剂和灯具结构简单，使用方便，且成本低廉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。