(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式がａＣａＯ・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＳｉＯ２・ｘＣｅＯ２であって、式中ａ、ｂ、ｃおよびｘはそれぞれモル分率を表し、その値はそれぞれ、ａは１５〜５５、ｂは１５〜３５、ｃは２０〜６０、ｘは０．５である、透明ガラスを、還元雰囲気下で加熱後処理して得られ、３５５ｎｍの励起下で３６５〜５２０ｎｍの広帯域発光スペクトルを有することを特徴とする青色発光ガラス。
【請求項２】
前記モル分率の値がそれぞれ、ａは２５〜５０、ｂは１５〜３０、ｃは２５〜５０、ｘは０．５である、ことを特徴とする請求項１に記載の青色発光ガラス。
【請求項３】
青色発光ガラスの調製方法であって、
量り取り：化学式がａＣａＯ・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＳｉＯ２・ｘＣｅＯ２であって、式中ａ、ｂ、ｃおよびｘはそれぞれモル分率を表し、その値はそれぞれ、ａは１５〜５５、ｂは１５〜３５、ｃは２０〜６０、ｘは０．５であるものに基づいて、原料ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＣｅＯ２を量り取る工程と、
溶融：量り取った原料を均一の混合した後、溶融させてガラス溶融体を得る工程と、
成型：前記ガラス溶融体を０．５〜３時間保温した後、さらに透明ガラスを製作する工程と、
後処理：前記透明ガラスを還元雰囲気下で６５０〜１０５０℃にまで加熱して、３〜２０時間保温した後、さらに室温にまで冷却して、３５５ｎｍの励起下で３６５〜５２０ｎｍの広帯域発光スペクトルを有する青色発光ガラスを得る工程と、を含む、ことを特徴とする青色発光ガラスの調製方法。
【請求項４】
前記モル分率の値がそれぞれ、ａは２５〜５０、ｂは１５〜３０、ｃは２５〜５０、ｘは０．５である、ことを特徴とする請求項３に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【請求項５】
前記原料の純度が分析試薬以上である、ことを特徴とする請求項３に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【請求項６】
前記溶融工程が、量り取った原料を均一に混合した後、コランダムるつぼまたは白金るつぼ中に移して、原料が移されたコランダムるつぼまたは白金るつぼを高温箱型炉中に入れて、高温箱型炉で加熱して原料を溶融することで、前記ガラス溶融体を得る、ことを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【請求項７】
前記高温箱型炉の加熱温度が１５００〜１７００℃である、ことを特徴とする請求項６に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【請求項８】
前記成型工程が、前記ガラス溶融体を０．５〜３時間保温した後、それを鋳型内に流し込んで加圧して、前記透明ガラスを成型する、ことを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【請求項９】
前記後処理工程が、前記透明ガラスをアニール炉中に入れて、還元雰囲気がＣＯ、Ｈ２、Ｎ２とＨ２との混合ガスまたは体系中にカーボンが存在する雰囲気下で６５０〜１０５０℃まで加熱し、２〜２０時間保温し、さらに室温にまで冷却することで、前記青色発光ガラスを得る、ことを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【請求項１０】
前記還元雰囲気は体積百分率が９５％Ｎ２および５％Ｈ２である混合ガスまたは体積百分率が９７％Ｎ２および３％Ｈ２である混合ガスである、ことを特徴とする請求項９に記載の青色発光ガラスの調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子および照明技術分野に関し、より具体的には、青色光を発する発光ガラスおよびその調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体照明技術の発展に伴い、ＬＥＤ（発光ダイオード）といった革新的な新たな光源は徐々に我々の日常生活に入り込んできている。新型の照明技術として、ＬＥＤは省エネ、環境に優しい、柔軟に応用できるなどの数多くの長所を備えており、各種インジケータ、ディスプレイ、デコレーション、バックライト光源および普通の照明などの分野に広く応用できる。第３世代の半導体材料である窒化ガリウムを半導体照明の光源とすることで、同レベルの明るさでも消費電力はわずかに通常の白熱電球の１／１０となり、寿命は１０万時間以上に達することができ、照明分野における一革命をもたらしている。
【０００３】
現在、商品化されている大部分の白色ＬＥＤ照明デバイスに採用されているのは青色ＬＥＤチップに青色光で励起されて黄色、緑色または橙色光に発光可能な蛍光粉体が組み合わされている。この種の蛍光粉体の発光媒介材料は高い発光効率を備え、しかも調製方法は成熟している。しかし、この種の方法で製作された光源デバイスには以下のような欠点がある。（１）封止したエポキシ樹脂は劣化しやすく、デバイスの寿命が短くなる、（２）工程が複雑で、コストが嵩む、（３）色座標が不安定で、白色光がドリフトしやすい、など。
【０００４】
蛍光粉体などに似た粉体材料に比べて、青紫色レーザでの励起で発光を実現するガラスは顕著な長所を備えている。（１）優れた透光性を持つ、（２）優れた化学的安定性および熱安定性、（３）製造工程が簡単で、低コストである、（４）大型化、異なる形状に製作するのが容易である、（５）エポキシ樹脂と置換できる。これら長所により、高性能発光を実現可能なガラスはＬＥＤ照明分野の発光媒介材料とするのに非常に適している。
【０００５】
しかし従来の技術における発光ガラスは、ガラス製造での条件およびガラス構造での制限により、数多くの発光活性イオンのガラス中での発光強さは弱く、場合によっては発光しなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決すべき技術的課題は、従来における蛍光粉体および発光ガラスの技術的欠点に対して、優れた発光性能を備え、紫外線光の励起で発光可能な青色発光ガラスを提供するところにある。
【０００７】
本発明がさらに解決すべき技術的課題は、従来における発光ガラスの調製方法がガラス製造での条件により制限され、発光活性イオンのガラス中での発光強さは弱く、場合によっては発光しないという欠点に対して、上記青色発光ガラスの調製方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
化学式がａＣａＯ・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＳｉＯ２・ｘＣｅＯ２であって、式中ａ、ｂ、ｃおよびｘはそれぞれモル分率を表し、その値はそれぞれ、ａは１５〜５５、ｂは１５〜３５、ｃは２０〜６０、ｘは０．０１〜５である青色発光ガラスである。
本発明で記載する青色発光ガラスにおいて、前記モル分率の値はそれぞれ、ａは２５〜５０、ｂは１５〜３０、ｃは２５〜５０、ｘは０．０１〜２である。
【０００９】
青色発光ガラスの調製方法であって、
量り取り：化学式がａＣａＯ・ｂＡｌ２Ｏ３・ｃＳｉＯ２・ｘＣｅＯ２であって、式中ａ、ｂ、ｃおよびｘはそれぞれモル分率を表し、その値はそれぞれ、ａは１５〜５５、ｂは１５〜３５、ｃは２０〜６０、ｘは０．０１〜５であるものに基づいて、原料ＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびＣｅＯ２を量り取る工程と、
溶融：量り取った原料を均一の混合した後、溶融させてガラス溶融体を得る工程と、
成型：前記ガラス溶融体を０．５〜３時間保温した後、さらに透明ガラスを製作する工程と、
後処理：前記透明ガラスを還元雰囲気下で６５０〜１０５０℃にまで加熱して、３〜２０時間保温した後、さらに室温にまで冷却して前記青色発光ガラスを得る工程と、を含む。
【００１０】
本発明の前記青色発光ガラスの調製方法において、前記モル分率の値はそれぞれ、ａは２５〜５０、ｂは１５〜３０、ｃは２５〜５０、ｘは０．０１〜２である。
【００１１】
本発明の前記青色発光ガラスの調製方法において、前記原料の純度は分析試薬以上である。
【００１２】
本発明の前記青色発光ガラスの調製方法において、前記溶融工程が、量り取った原料を均一に混合した後、コランダムるつぼまたは白金るつぼ中に移して、原料が移されたコランダムるつぼまたは白金るつぼを高温箱型炉中に入れて、高温箱型炉で加熱して原料を溶融することで、前記ガラス溶融体を得る、ことを含む。
【００１３】
本発明の前記青色発光ガラスの調製方法において、前記高温箱型炉の加熱温度は１５００〜１７００℃である。
【００１４】
本発明の前記青色発光ガラスの調製方法において、前記成型工程は、前記ガラス溶融体を０．５〜３時間保温した後、それを鋳型内に流し込んで加圧して、前記透明ガラスを成型する、ことを含む。
【００１５】
前記後処理工程は、前記透明ガラスをアニール炉中に入れて、還元雰囲気がＣＯ、Ｈ２、Ｎ２とＨ２との混合ガスまたは体系中にカーボンが存在する雰囲気下で６５０〜１０５０℃まで加熱し、２〜２０時間保温し、さらに室温にまで冷却することで、前記青色発光ガラスを得る、ことを含む
【００１６】
本発明の前記青色発光ガラスの調製方法において、前記還元雰囲気は体積百分率が９５％Ｎ２および５％Ｈ２である混合ガスまたは体積百分率が９７％Ｎ２および３％Ｈ２である混合ガスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の有益な効果：本発明の青色発光ガラスの調製方法は、青色発光ガラスの調製に用いられ、操作が簡単で、適用性が高く、工程条件が調節しやすい。この方法を採用して得られた青色発光ガラスは紫外線領域で高い広帯域励起スペクトルを備え、発光媒介材料とするに適し、紫外線光での励起にて高い効率の青色発光を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例３にて調製された発光ガラスの励起光スペクトルおよび出射光スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施例１（参考例）：５５ＣａＯ・２５Ａｌ２Ｏ３・２０ＳｉＯ２・０．８ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物の調製
それぞれ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を２７．５４ｇ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を１２．８２ｇ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を６.０４ｇ、そして酸化セリウム（ＣｅＯ２）を０.６８ｇ量り取り、量り取った原料（原料の純度は分析試薬以上）を乳鉢中で混合して均一に粉砕した後、白金るつぼ中に移し、その後原料が移された白金るつぼを高温箱型炉中に入れて、１７００℃まで加熱すると、原料がガラス溶融体として溶解し、この温度で１時間保温した後、ガラス溶融体を鋳型内に流し込んで、透明ガラスとして加圧成型し、さらに当該透明ガラスをアニール炉中に入れて、９５％Ｎ２＋５％Ｈ２（体積百分率が９５％Ｎ２および５％Ｈ２である混合ガス）の還元雰囲気下で６５０℃まで加熱し、２０時間保温した後に室温にまで冷却することで、分子式が５５ＣａＯ・２５Ａｌ２Ｏ３・２０ＳｉＯ２・０．８ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物であり紫外線光の励起で青色光を出射可能な発光ガラスを得た。
【００２０】
実施例２（参考例）：５０ＣａＯ・２５Ａｌ２Ｏ３・２５ＳｉＯ２・０．０１ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物の調製
それぞれ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を２１．８９ｇ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を１１．１５ｇ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を６．５７ｇ、そして酸化セリウム（ＣｅＯ２）を０．００６ｇ量り取り、量り取った原料（原料の純度は分析試薬以上）を乳鉢中で混合して均一に粉砕した後、白金るつぼ中に移し、その後原料が移された白金るつぼを高温箱型炉中に入れて、１６５０℃まで加熱すると、原料がガラス溶融体として溶解し、この温度で０．５時間保温した後、ガラス溶融体を鋳型内に流し込んで、透明ガラスとして加圧成型し、さらに当該透明ガラスをアニール炉中に入れて、ＣＯの還元雰囲気下で９５０℃まで加熱し、３時間保温した後に室温にまで冷却することで、分子式が５５ＣａＯ・２５Ａｌ２Ｏ３・２０ＳｉＯ２・０．８ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物であり紫外線光の励起で青色光を出射可能な発光ガラスを得た。
【００２１】
実施例３：４２ＣａＯ・１５Ａｌ２Ｏ３・４３ＳｉＯ２・０．５ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物の調製
それぞれ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を１９．４６ｇ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を７．０８ｇ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を１１．９６ｇ、そして酸化セリウム（ＣｅＯ２）を０．０３９ｇ量り取り、量り取った原料（原料の純度は分析試薬以上）を乳鉢中で混合して均一に粉砕した後、コランダムるつぼ中に移し、その後原料が移されたコランダムるつぼを高温箱型炉中に入れて、１６００℃まで加熱すると、原料がガラス溶融体として溶解し、この温度で２時間保温した後、ガラス溶融体を鋳型内に流し込んで、透明ガラスとして加圧成型し、さらに当該透明ガラスをアニール炉中に入れて、Ｈ２の還元雰囲気下で１０００℃まで加熱し、５時間保温した後に室温にまで冷却することで、分子式が４２ＣａＯ・１５Ａｌ２Ｏ３・４３ＳｉＯ２・０．５ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物であり紫外線光の励起で青色光を出射可能な発光ガラスを得た。図１に示すように、これは本発明の実施例３にて調製された発光ガラスの励起光スペクトルおよび出射光スペクトルであり。図中に示されるように、本実施例で調製された発光ガラスの主励起ピークは３５５ｎｍであり、３５５ｎｍの励起下で３６５〜５２０ｎｍの広帯域発光スペクトルを有し、主励起ピークは４３０ｎｍである。
【００２２】
実施例４（参考例）：３３ＣａＯ・３３Ａｌ２Ｏ３・３４ＳｉＯ２・０．１ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物の調製
それぞれ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を１３．６１ｇ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を１３．８７ｇ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を８．４２ｇ、そして酸化セリウム（ＣｅＯ２）を０．０６９ｇ量り取り、量り取った原料（原料の純度は分析試薬以上）を乳鉢中で混合して均一に粉砕した後、コランダムるつぼ中に移し、その後原料が移されたコランダムるつぼを高温箱型炉中に入れて、１５５０℃まで加熱すると、原料がガラス溶融体として溶解し、この温度で３時間保温した後、ガラス溶融体を鋳型内に流し込んで、透明ガラスとして加圧成型し、さらに当該透明ガラスをアニール炉中に入れて、９７％Ｎ２+３
【００２３】
％Ｈ２（体積百分率が９７％Ｎ２および３％Ｈ２である混合ガス）の還元雰囲気下で９００℃まで加熱し、１０時間保温した後に室温にまで冷却することで、分子式が３３ＣａＯ・３３Ａｌ２Ｏ３・３４ＳｉＯ２・０．１ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物であり紫外線光の励起で青色光を出射可能な発光ガラスを得た。
【００２４】
実施例５（参考例）：２５ＣａＯ・１５Ａｌ２Ｏ３・６０ＳｉＯ２・１ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物の調製
それぞれ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を１０．９３ｇ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を６．８９ｇ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を１６．２５ｇ、そして酸化セリウム（ＣｅＯ２）を０．７７ｇ量り取り、量り取った原料（原料の純度は分析試薬以上）を乳鉢中で混合して均一に粉砕した後、コランダムるつぼ中に移し、その後原料が移されたコランダムるつぼを高温箱型炉中に入れて、１５００℃まで加熱すると、原料がガラス溶融体として溶解し、この温度で１時間保温した後、ガラス溶融体を鋳型内に流し込んで、透明ガラスとして加圧成型し、さらに当該透明ガラスをアニール炉中に入れて、体系中にカーボンが存在する還元雰囲気下で１０５０℃まで加熱し、１０時間保温した後に室温にまで冷却することで、分子式が２５ＣａＯ・１５Ａｌ２Ｏ３・６０ＳｉＯ２・１ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物であり紫外線光の励起で青色光を出射可能な発光ガラスを得た。
【００２５】
実施例６（参考例）：１５ＣａＯ・３５Ａｌ２Ｏ３・４５ＳｉＯ２・５ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物の調製
それぞれ炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を５．６４ｇ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を１３．４２ｇ、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を１０．１７ｇ、そして酸化セリウム（ＣｅＯ２）を３．２３ｇ量り取り、量り取った原料（原料の純度は分析試薬以上）を乳鉢中で混合して均一に粉砕した後、白金るつぼ中に移し、その後原料が移された白金るつぼを高温箱型炉中に入れて、１６００℃まで加熱すると、原料がガラス溶融体として溶解し、この温度で１時間保温した後、ガラス溶融体を鋳型内に流し込んで、透明ガラスとして加圧成型し、さらに当該透明ガラスをアニール炉中に入れて、９５％Ｎ２+５％Ｈ２の還元雰囲気下で９５０℃まで加熱し、５時間保温した後に室温にまで冷却することで、分子式が１５ＣａＯ・３５Ａｌ２Ｏ３・４５ＳｉＯ２・５ＣｅＯ２の還元雰囲気下加熱生成物であり紫外線光の励起で青色光を出射可能な発光ガラスを得た。
【００２６】
以上は、本発明の好ましい具体的な実施例に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限定されることはなく、本技術分野の当業者が本発明に開示する技術範囲内で、容易に想到する変化または置換は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれる。よって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲を基準とすべきである。
【図１】
0005696966.tif 000002