RU2661959C1 - Glass - Google Patents
Glass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661959C1 RU2661959C1 RU2017111931A RU2017111931A RU2661959C1 RU 2661959 C1 RU2661959 C1 RU 2661959C1 RU 2017111931 A RU2017111931 A RU 2017111931A RU 2017111931 A RU2017111931 A RU 2017111931A RU 2661959 C1 RU2661959 C1 RU 2661959C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- quantum yield
- ions
- luminescence
- oxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
- C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
- C03C3/072—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/12—Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
Abstract
Description
Изобретение относится к составам люминесцирующих свинцовоборосиликатных стекол, которые могут быть использованы при создании люминофоров типа «люминофор в стекле», когда наноразмерный порошок кристалла вводится в высокопреломляющее низкотемпературное люминесцирующее стекло.The invention relates to compositions of luminescent lead-borosilicate glasses, which can be used to create phosphors of the type “phosphor in glass”, when nanosized crystal powder is introduced into a high refractive low-temperature luminescent glass.
Известно стекло (Авторское свидетельство СССР №321487, МПК С03Е 3/12, дата приоритета 26.06.67, опубликовано 19.11.1971). Состав стекла в весовых процентах: SiO2 30,0; В2О3 10,0; РbО+Tl2O 50,0; Nd2O3, Се2O3 10,0. Это стекло обеспечивает высокий показатель преломления и сравнительно высокий квантовый выход активаторов.Glass is known (USSR Author's Certificate No. 321487, IPC С03Е 3/12, priority date 06/26/67, published 11/19/1971). The composition of the glass in weight percent: SiO 2 30.0; B 2 O 3 10.0; PbO + Tl 2 O 50.0; Nd 2 O 3 , Ce 2 O 3 10.0. This glass provides a high refractive index and a relatively high quantum yield of activators.
Недостатком этого стекла является высокое содержание в составе ядовитого оксида таллия (Tl2O), высокая температура синтеза (≥1300°С) и низкий спектральный диапазон люминесценции активаторов (Nd2O3, Се2O3).The disadvantage of this glass is the high content of poisonous thallium oxide (Tl 2 O), a high synthesis temperature (≥1300 ° С) and a low spectral range of activator luminescence (Nd 2 O 3 , Се 2 O 3 ).
Известно стекло (Авторское свидетельство СССР №904282, МПК С03С 3/28, СО3С 3/30, дата приоритета 15.02.80, не подлежит опубликованию в открытой печати). Состав стекла в весовых процентах: Р2О5 48,0; ВаО 10,0; PbО 15,0; Al2O3 5,0; Yb2O3 17,0; В2О3+SiO2 5,0. Ввод ионов редкоземельных элементов осуществляется через Yb2O3. Данное стекло обладает широким спектральным диапазоном люминесценции.Glass is known (USSR Author's Certificate No. 904282, IPC С03С 3/28, СО3С 3/30, priority date 02.15.80, not subject to publication in the open press). The composition of the glass in weight percent: P 2 About 5 48.0; BaO 10.0; PbO 15.0; Al 2 O 3 5.0; Yb 2 O 3 17.0; B 2 O 3 + SiO 2 5.0. The input of rare earth ions is through Yb 2 O 3 . This glass has a wide spectral range of luminescence.
Недостатком этого стекла является агрессивная стеклообразная фосфатная основа, длительная и тяжелая технология повышения квантового выхода активаторов, высокая температура синтеза стекол и низкий (≈1,55-1,58) показатель преломления стекла. Последующие исследования показали, что стекла плотностью ~5 г/см3 с показателем преломления ~1,7-2,0 на нефосфатной основе исходно имеют квантовый выход люминесценции редкоземельных и переходных элементов выше из-за особенностей их структуры по сравнению со стеклами на фосфатной основе.The disadvantage of this glass is an aggressive glassy phosphate base, a long and difficult technology to increase the quantum yield of activators, a high glass synthesis temperature and a low (≈1.55-1.58) glass refractive index. Subsequent studies have shown that glasses with a density of ~ 5 g / cm 3 and a refractive index of ~ 1.7-2.0 on a non-phosphate basis initially have a higher luminescence quantum yield of rare-earth and transition elements due to their structural features compared to phosphate-based glasses .
Известно стекло (Авторское свидетельство СССР №270216, МПК С03Е 3/10, дата приоритета 25.07.1967, опубликовано 08.05.1970). Состав стекла в весовых процентах: SiO2 6,0-15,0; В2O3 2,0-10,0; PbO 67,0-90,0; Al2O3 1,0-10,0. Стекло с показателем преломления 1,9-2,1 на свинцовоборосиликатной основе, содержащее в своем составе СеO2 до 3% вес., Nd2O3 до 8% вес., V2O5 до 5% вес. сверх 100 процентов. Данный состав позволяет варку в больших объемах при сравнительно низких температурах, порядка 1200°С. Однако это стекло не заявлено как люминесцирующее, хотя и может быть при определенных условиях использовано как таковое, при этом спектральный диапазон заявленных активаторов слишком узок для достижения целей настоящего изобретения.Glass is known (USSR Author's Certificate No. 270216, IPC С03Е 3/10, priority date 07.25.1967, published 08.05.1970). The composition of the glass in weight percent: SiO 2 6.0-15.0; B 2 O 3 2.0-10.0; PbO 67.0-90.0; Al 2 O 3 1.0-10.0. Glass with a refractive index of 1.9-2.1 on a lead-borosilicate base, containing CeO 2 up to 3% by weight, Nd 2 O 3 up to 8% by weight, V 2 O 5 up to 5% by weight. in excess of 100 percent. This composition allows cooking in large volumes at relatively low temperatures, of the order of 1200 ° C. However, this glass is not claimed to be luminescent, although it can be used under certain conditions as such, while the spectral range of the claimed activators is too narrow to achieve the objectives of the present invention.
Наиболее близким предлагаемому и выбранное в качестве прототипа стекло (Патент РФ №2600235, МПК С03С 3/093, дата приоритета 19.10.2015, опубликовано 20.10.2016). Состав стекла в весовых процентах: SiO2 45,0-55,0; Al2O3 10,0-1,0; В2O3 6,0-10,0; MgO 2,0-4,0; ZnO 13,0-15,0; K2O 2,0-4,0; ВеО 3,0-5,0; NiO 3,0-5,0. Стекло на основе трех стеклообразователей, обладает низкой плотностью, а также не заявлено как люминесцирующее.The closest to the proposed and selected as a prototype glass (RF Patent No. 2600235, IPC С03С 3/093, priority date 10/19/2015, published on 10/20/2016). The composition of the glass in weight percent: SiO 2 45.0-55.0; Al 2 O 3 10.0-1.0; B 2 O 3 6.0-10.0; MgO 2.0-4.0; ZnO 13.0-15.0; K 2 O 2.0-4.0; BeO 3.0-5.0; NiO 3.0-5.0. Glass based on three glass-forming agents, has a low density, and is also not declared as luminescent.
Недостатком данного стекла является то, что из-за структурных особенностей возможный квантовый выход активатора в нем крайне низкий для решения задач предлагаемого изобретения.The disadvantage of this glass is that due to structural features, the possible quantum yield of the activator in it is extremely low for solving the problems of the present invention.
Решается задача получения высокого квантового выхода люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов, введенных в состав высокопреломляющего низкоплавкого свинцовоборосиликатного стекла, что, в свою очередь, может усилить показатель цветопередачи белых светоизлучающих диодов.The problem of obtaining a high quantum yield of luminescence of ions of rare-earth and transition elements introduced into the composition of highly refractory low-melting lead borosilicate glass is solved, which, in turn, can increase the color rendering index of white light-emitting diodes.
Технический результат изобретения заключается в получении высокого квантового выхода люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов, введенных в состав высокопреломляющего низкотемпературного свинцовоборосиликатного стекла, что, в свою очередь, может усилить показатель цветопередачи белых светоизлучающих диодов.The technical result of the invention is to obtain a high quantum yield of luminescence of ions of rare-earth and transition elements introduced into the composition of high-refractive low-temperature lead-borosilicate glass, which, in turn, can enhance the color rendering rate of white light-emitting diodes.
Технический результат достигается за счет того, что стекло, включающее B2O3, SiO2, Al2O3, отличается тем, что дополнительно содержит PbO при следующем соотношении компонентов, вес. %: B2O3 6,0-27,0; SiO2 3,0-10,0; Al2O3 1,0-3,0; PbO 60,0-90,0 и по крайней мере один окисел из группы Pr2O3, Sm2O3, Nd2O3, Tb2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Eu2O3, Ce2O3 при следующем соотношении компонентов, причем указанный окисел вводится сверх 100%, вес. %: Pr2O3, Sm2O3 1,0-10,0; Nd2O3, Tb2O3 1,0-20,0; Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 1,0-10,0; Eu2O3 1,0-15,0; Ce2O3 0,1-10,0.The technical result is achieved due to the fact that glass, including B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , is characterized in that it additionally contains PbO in the following ratio of components, weight. %: B 2 O 3 6.0-27.0; SiO 2 3.0-10.0; Al 2 O 3 1.0-3.0; PbO 60.0-90.0 and at least one oxide from the group Pr 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Eu 2 O 3 , Ce 2 O 3 in the following ratio of components, and the specified oxide is introduced in excess of 100%, weight. %: Pr 2 O 3 , Sm 2 O 3 1.0-10.0; Nd 2 O 3 , Tb 2 O 3 1.0-20.0; Ho 2 O 3 , Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 1.0-10.0; Eu 2 O 3 1.0-15.0; Ce 2 O 3 0.1-10.0.
Стекла варят в кварцевых или алундовых тиглях емкостью 0,1-0,5 л. При необходимости для получения максимально однородного по бессвильности стекла, наваренное в кварце или алунде стекло переваривают в платиновых тиглях с мешкой платиновой мешалкой. Температура варки разработанных стекол лежит в интервале 900-1050°C вне зависимости от вида и количества вводимых в шихту оксидов редкоземельных и переходных элементов или их смеси. Температура варки зависит только от концентрации в шихте оксида свинца и снижается с ростом концентрации последнего. Стекла варят по традиционной технологии, включающей в себя: загрузку шихты при 800-900°C, выдержку расплава 0,5-1 час при 900-1050°C, смешку кварцевой или платиновой мешалкой 1-1,5 часа со скоростью 40-60 об/мин. Отлив расплава через борт при температуре 650-750°C в графитовые или металлические формы.Glasses are boiled in quartz or alundum crucibles with a capacity of 0.1-0.5 liters. If necessary, in order to obtain glass that is as homogeneous as possible in its powerlessness, the glass welded in quartz or alundum is digested in platinum crucibles with a bag of platinum stirrer. The melting temperature of the developed glasses lies in the range of 900-1050 ° C, regardless of the type and amount of rare earth and transition element oxides introduced into the mixture or their mixture. The cooking temperature depends only on the concentration of lead oxide in the mixture and decreases with increasing concentration of lead oxide. Glass is brewed according to traditional technology, which includes: loading the mixture at 800-900 ° C, holding the melt for 0.5-1 hour at 900-1050 ° C, mixing the quartz or platinum stirrer for 1-1.5 hours at a speed of 40-60 rpm Outflow of the melt through the side at a temperature of 650-750 ° C in graphite or metal forms.
Полученное стекло отжигают при 440-460°C в течение 1 часа. Никаких дополнительных приемов повышения квантового выхода активаторов в ходе варки не применяют. Полученные стекла на свинцовоборосиликатной основе, активированные ионами редкоземельных и переходных элементов, обладают более высоким квантовым выходом люминесценции в широком спектральном диапазоне по сравнению с силикатными и фосфатными стеклами аналогов и прототипа при сравнимых концентрациях одноименных ионов. При этом разработанное стекло низкотемпературное и не требует в процессе варки длительных, дорогостоящих и трудоемких технологических приемов повышения квантового выхода активатора. Используемые реактивы: SiO2, H3BO3, Al(ОН)3, PbO (красн. модиф.) широко распространены, доступны, сравнительно недороги. Чистота применяемых диапазонов «ч.д.а.», «х.ч.». Оборудование для варки и отжига, стеклоприпас и инструменты - стандартные при стекловарении. Разработанное стекло химически устойчиво, обладает низкой кристаллизационной способностью и хорошо поддается обработке. Высокий квантовый выход люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов в свинцовоборосиликатном стекле обусловлен составом стекла, когда структура оптических центров ионов в превалирующей степени определяется склонными к ассоциации ионами свинца, что создает реальную возможность образования центров люминесценции с более высокой излучательной вероятностью (1/τ0) по сравнению с силикатными и фосфатными стеклами с одноименными ионами при сравнимых концентрациях.The resulting glass is annealed at 440-460 ° C for 1 hour. No additional techniques for increasing the quantum yield of activators during cooking are not used. The obtained lead-borosilicate-based glasses activated by rare-earth and transition element ions have a higher luminescence quantum yield in a wide spectral range in comparison with silicate and phosphate glasses of analogues and prototype at comparable concentrations of the ions of the same name. At the same time, the developed glass is low-temperature and does not require long, expensive and labor-consuming technological methods of increasing the quantum yield of the activator during the cooking process. Reagents used: SiO 2 , H 3 BO 3 , Al (OH) 3 , PbO (red. Mod.) Are widespread, available, relatively inexpensive. The purity of the applied ranges of “analytical grade”, “chemical grade”. Equipment for cooking and annealing, glass and tools are standard in glass making. The designed glass is chemically stable, has a low crystallization ability and lends itself well to processing. The high quantum yield of luminescence of ions of rare-earth and transition elements in lead-borosilicate glass is due to the composition of the glass, when the structure of the optical centers of the ions is determined to a predominant degree by association ions of lead, which creates a real possibility of the formation of luminescence centers with a higher emissivity (1 / τ 0 ) in compared with silicate and phosphate glasses with ions of the same name at comparable concentrations.
Варианты составов заявленного стекла, а также значения длины волны люминесценции (λ люм., нм), квантового выхода, температуры варки (t варки, °C) и показателя преломления стекла (nD) сведены в таблицы 1 и 2.Variants of the compositions of the claimed glass, as well as the values of the luminescence wavelength (λ lum., Nm), quantum yield, cooking temperature (t cooking, ° C) and glass refractive index (n D ) are summarized in tables 1 and 2.
Таким образом, разработанные составы стекол на свинцовоборосиликатной основе, активированные ионами редкоземельных и переходных элементов, обладают более высоким квантовым выходом люминесценции в широком спектральном диапазоне по сравнению с силикатными и фосфатными стеклами аналогов и прототипа при сравнимых концентрациях одноименных ионов, кроме того, данные стекла являются низкотемпературными, химически стойкими и хорошо поддаются обработке, что делает данное изобретение перспективным для использования в области люминофоров типа «люминофор в стекле»Thus, the developed compositions of lead-borosilicate-based glasses, activated by rare-earth and transition element ions, have a higher quantum yield of luminescence in a wide spectral range in comparison with silicate and phosphate glasses of analogues and prototype at comparable concentrations of the ions of the same name, in addition, these glasses are low-temperature , chemically resistant and well treatable, which makes this invention promising for use in the field of phosphors t IP "phosphor in glass"
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017111931A RU2661959C1 (en) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | Glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017111931A RU2661959C1 (en) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | Glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2661959C1 true RU2661959C1 (en) | 2018-07-23 |
Family
ID=62981484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017111931A RU2661959C1 (en) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | Glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661959C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU270216A1 (en) * | В. Н. Полухин , В. Г. Русан | OPTICAL GLASS | ||
JP2000239042A (en) * | 1999-02-19 | 2000-09-05 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Frit for crt |
US20060128550A1 (en) * | 2002-12-06 | 2006-06-15 | Michael Leister | Method for producing borosilicate glass, borate glass and crystallising materials containing boron |
EP1845073A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-17 | Consorzio Interuniversitario per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase, C.S.G.I | Compositions comprising nanoparticles of zirconium hydroxide and/or glass frits for coating ceramic products |
US20080044488A1 (en) * | 2004-05-29 | 2008-02-21 | Jose Zimmer | Nano Glass Powder and Use Thereof, in Particular Multicomponent Glass Powder with a Mean Particle Size of Less Than 1 µm |
CN106007366A (en) * | 2016-07-20 | 2016-10-12 | 北京玻璃研究院 | Radiation shielding glass and preparation method thereof |
-
2017
- 2017-04-07 RU RU2017111931A patent/RU2661959C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU270216A1 (en) * | В. Н. Полухин , В. Г. Русан | OPTICAL GLASS | ||
JP2000239042A (en) * | 1999-02-19 | 2000-09-05 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Frit for crt |
US20060128550A1 (en) * | 2002-12-06 | 2006-06-15 | Michael Leister | Method for producing borosilicate glass, borate glass and crystallising materials containing boron |
US20080044488A1 (en) * | 2004-05-29 | 2008-02-21 | Jose Zimmer | Nano Glass Powder and Use Thereof, in Particular Multicomponent Glass Powder with a Mean Particle Size of Less Than 1 µm |
EP1845073A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-17 | Consorzio Interuniversitario per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase, C.S.G.I | Compositions comprising nanoparticles of zirconium hydroxide and/or glass frits for coating ceramic products |
CN106007366A (en) * | 2016-07-20 | 2016-10-12 | 北京玻璃研究院 | Radiation shielding glass and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3396443B2 (en) | Luminescent fluorescent glass ceramics | |
JP3961585B2 (en) | Fluorophosphate fluorescent glass with visible fluorescence | |
JP3974211B2 (en) | Oxide fluorescent glass exhibiting visible fluorescence | |
JPH08133780A (en) | Terbium or europium-containing fluorophosphate fluorescent glass | |
JP2009286681A (en) | Luminescent glass and luminescent crystallized glass | |
TW201002802A (en) | Nitride-based red phosphors | |
JP2006117511A (en) | Glass or glass ceramic | |
WO2015008621A1 (en) | Phosphor-dispersed glass and method for producing same | |
US3522191A (en) | Luminophors and method | |
JP5390706B2 (en) | Borate luminescent glass and manufacturing method thereof | |
Ehrt et al. | Glasses and glass ceramics with blue, green and red photoluminescence | |
US4038203A (en) | Certain alkali metal-rare earth metaphosphate photoluminescent glasses | |
JP6053870B2 (en) | Fluoride phosphor, method for producing the same, and semiconductor light emitting device | |
JP2014221705A (en) | Glass ceramic | |
RU2661959C1 (en) | Glass | |
CA1139545A (en) | Luminescent aluminate | |
US20040178734A1 (en) | Fluorescent device, fluorescent lamp and glass composite | |
CN113387567B (en) | Red fluorescent glass and preparation method thereof | |
CN113387564B (en) | Praseodymium and erbium doped luminescent glass and preparation method thereof | |
Hijiya et al. | Photoluminescent properties of fresnoite phosphors prepared from phase-separated BaO-TiO2-SiO2 glasses | |
RU2564037C1 (en) | Method of stabilising rare-earth ions in trivalent state in silicate glass and composites | |
JPH10236843A (en) | Glass containing copper ion | |
JP2000034480A (en) | Phosphorescent phosphor | |
JP2011162398A (en) | Glass for dispersing fluorescent substance, glass produced by dispersing fluorescent substance and method for producing the same | |
JP5622836B2 (en) | Green light emitting glass and manufacturing method thereof |