CN110423002A - 一种稀土掺杂玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土掺杂玻璃及其制备方法，其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：45%～70%，耐候稳定体：6%～20%，软化稳定剂：8%～20%，助溶剂：0～15%，玻璃稳定体：0%～5%，消泡剂：0%～2%，特定光带吸收剂：0.5%～5%。由上述配方制成的稀土掺杂玻璃具有隔紫外线、防眩光、护眼与提升人眼舒适度、提升图像色饱和度和清晰度的作用。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制造技术领域，特别涉及一种稀土掺杂玻璃及其制备方法。
背景技术
稀土掺杂玻璃是含有一种或多种稀土离子的特殊玻璃，可用做眼镜片、LED灯罩、照相机镜头、医用内窥镜、摄影机滤光片等。稀土掺杂玻璃对不同波谱范围的光的吸收能力决定了其性能。
太阳光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等几个波谱范围。其中波长在400nm～760nm范围内的为可见光，可见光散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色，集中起来则为白光。波长大于760nm的为红外光，波长小于400nm的为紫外线。
众所周知，特定波谱范围内的光如果以高强度或以相对较长的暴露持续时间辐射到眼睛上，会对人类眼睛造成伤害。其中，角膜、晶状体和视网膜是特别敏感的：紫外线对人眼光谱作用峰在270nm～280nm波长范围可引起光致角膜炎，此外还容易损害人眼晶状体，引起白内障；蓝光对人眼光谱作用峰在420nm～470nm波长范围会对视网膜产生损害。
在阳光和人工光源(人工光源如：电视、手机、电脑、LED灯等)中，黄光(黄光波长范围为560nm～605nm)很强，往往会使人产生眩光及光晕，使眼睛疲劳。而现有的电子产品中彩色合成图像由红、绿、蓝三种荧光粉发射出的单色合成，但在合成的彩色图像中黄光很强，它不仅增加了对眼睛的刺激，而且使图像蓝、绿、红的色彩对比度下降，故使用者眼睛更容易疲劳，在该环境下长时间用眼还会造成诸多眼疾。
但并不是所有波谱范围内的蓝光都对人类眼睛都有伤害，光谱作用峰在480—500nm波长范围的蓝光有调整生物节律的作用，白天能刺激皮质醇生成、抑制褪黑素分泌，维持我们在日间注意力集中和清醒的状态，对人体有益。
光学玻璃组成中引入较多稀土氧化物的稀土玻璃具有高折射率、低色散的特点，是制造大孔径、宽视场摄影物镜、长焦距、变焦距镜头以及高倍显微镜等不可缺少的光学材料，它对于改善光学仪器特别是照相机物镜的成像质量、简化设计有重要意义，因而在国防军工用光系统的设计中成为关键材料。目前在世界范围内采用稀土氧化物制得的光学玻璃多达300多种，已知用于掺杂的稀土离子有Er3+、Ho3+、Tm3+、Yb3+等常见元素，但研究结果及市场上均未见同时对300nm～400nm紫外光波段、490nm～525nm蓝绿光波段、560nm～605nm黄光波段有效吸收、防眩光的稀土掺杂玻璃出现。
发明内容
本发明所需解决的技术问题是：提供一种防眩光、高显色指数成像的稀土掺杂玻璃及其制备方法。该稀土掺杂玻璃利用稀土溶解在玻璃中的过渡金属离子或稀土金属离子的电子跃迁引起的能量变化，实现不同光谱带的吸收。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的一种稀土掺杂玻璃，其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：45％～70％，耐候稳定体：6％～20％，软化稳定剂：8％～20％，助溶剂：0～15％，玻璃稳定体：0％～5％，消泡剂：0％～2％，特定光带吸收剂：0.5％～5％。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的玻璃网络结构形成体是P2O5或SiO2。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的耐候稳定剂是Al2O3和B2O3中的一种或者两种。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的软化稳定剂是MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的一种或多种。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的助溶剂是Li2O、Na2O和K2O中的一种或多种。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的玻璃稳定体是SiO2和ZrO2中的一种或两种。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的消泡剂为Sb2O3和As2O3中的一种或两种。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃，其中，所述的特定光带吸收剂为Nd2O3。
制备上述稀土掺杂玻璃的制备方法，所述的制备方法具体为：在室温下将相关组成物料按比例充分混合均匀形成备用玻璃粉料，预热熟料炉，使熟料炉的坩埚内温度上升至1350±10℃后维持该温度，将备用玻璃粉料分批投入熟料炉的坩埚内进行熔制直至备用玻璃粉料完全熔化；将完全熔化的玻璃粉料熔融液浇铸于模具中并自然冷却至室温、形成玻璃熟料；将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内进行熔制直至玻璃熟料完全熔化，然后对完全融化的玻璃熟料熔融液进行澄清、搅拌处理后浇铸于模具中，并进行退火处理形成玻璃毛坯。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃的制备方法，其中，常温下将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内，以80±5℃/h的升温速率使铂金熔炉的坩埚内温度上升至1350±10℃，在1350±10℃温度下保温至玻璃熟料完全熔化后，在1350±10℃高温下澄清12±0.5小时，然后在2±0.2小时内使铂金熔炉的坩埚内温度下降至1100±10℃；启动铂金熔炉的坩埚内的搅拌叶桨，搅拌叶桨以60±5转/分钟的转速对经澄清后的玻璃熟料熔融液搅拌12±0.5小时；然后将经澄清、搅拌后的玻璃熟料熔融液浇铸于模具中，并放入退火炉中进行退火处理形成玻璃毛坯。
进一步地，前述的一种稀土掺杂玻璃的制备方法，其中，退火炉起始温度为460±5℃，退火处理时先在460±5℃温度下保温2±0.2小时，然后以0.5±0.1℃/h的降温速率从460±5℃降温至260±5℃，再以2±0.05℃/h的降温速率继续从260±5℃降温至室温、完成退火处理，形成玻璃毛坯。
本发明的有益效果是：①制成的稀土掺杂玻璃的阿贝数接近70，色散控制效果好，可提升照相、摄影、观察的图像的物体色彩对比度；
②制成的稀土掺杂玻璃能对不同波谱范围内的光进行一定量吸收，从而实现防眩光、消除光晕目的，此外还能提高显色指数，增强红/绿/蓝对比度和色饱和度，提高成像的色彩饱和度和清晰度，提升人眼的舒适度、减少人眼疲劳，防止眼疾隐患。不同波谱范围内的光的吸收量为：
300nm～400nm紫外光波段范围＞60％吸收，紫外光波段的强吸收可达到截紫外光功能，防止人眼受紫外光伤害；420nm～480nm蓝光波段范围平均约20％吸收；480nm～500nm蓝光波段范围为玻璃全光谱最小吸收段，平均约10％吸收，这样既可达到一定的防蓝光作用，又不会使蓝色失色，此外还有调节生物节律的作用，能刺激皮质醇生成、抑制褪黑素分泌，维持日间注意力集中和清醒的状态，并且可调节情绪和增强记忆力；在560nm～605nm黄光波段范围平均约80％吸收，在582nm处峰值≥95％的窄带吸收；560nm～605nm黄光波段的窄带吸收可防眩目，增强红/绿/蓝对比度和色饱和度，提升图片清晰度；490nm～525nm蓝绿光波段范围平均约50％吸收，在521nm处峰值达70％的窄带吸收；490nm～525nm蓝绿光波段的窄带吸收则同样起到增强绿蓝对比度的作用。该稀土掺杂玻璃用做LED灯罩、手机屏、显示屏等产品时，490nm～525nm蓝绿光波段的窄带吸收、560nm～605nm黄光波段的窄带吸收还能改进LED灯等照明的光参数，以增强：CSI(色饱和指数)、CRI(显色指数)。
附图说明
图1是本发明所述的稀土掺杂玻璃典型样品(样品厚度为1mm)的光谱吸收曲线。
图2(a)是LED灯的色度光谱曲线。
图2(b)是图2(a)中的LED灯使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(稀土掺杂玻璃厚度为1mm)后的色度光谱曲线。
图3(a)是15×0.2W松下牌LED灯的照明光谱与该LED灯使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(稀土掺杂玻璃厚度为1mm)的照明光谱对比图。
图3(b)是15×0.2W LED灯(灯光呈暖白色)的照明光谱与该LED灯使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(稀土掺杂玻璃厚度为1mm)的照明光谱对比图。
图3(c)是15×0.2W LED灯(灯光呈亮白色)的照明光谱与该LED灯使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(稀土掺杂玻璃厚度为1mm)的照明光谱对比图。
图4(a)是未使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的眩光效果图。
图4(b)是图4(a)中使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的防眩光效果对比图。
图5(a)是未使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的色饱和度效果图。
图5(b)是图5(a)中使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的色饱和度变化对比图。
图6(a)是未使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的色对比度效果图。
图6(b)是图6(a)中使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的色对比度变化对比图。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例所述的一种稀土掺杂玻璃，其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：61％，耐候稳定体：12％，软化稳定剂：12％，助溶剂：10％，玻璃稳定体：2.5％，消泡剂：0.5％，特定光带吸收剂：2％。
所述的玻璃网络结构形成体是P2O5。
所述的耐候稳定剂是Al2O3和B2O3的混合物，其中，Al2O3的摩尔百分比含量为10％，B2O3的摩尔百分比含量为2％。
所述的软化稳定剂是MgO、CaO、BaO和ZnO的混合物，其中，MgO的摩尔百分比含量为6％，CaO的摩尔百分比含量为2％，ZnO的摩尔百分比含量为2％，BaO的摩尔百分比含量为2％。
所述的助溶剂是Na2O和K2O的混合物，其中，Li2O的摩尔百分比含量为6％，K2O的摩尔百分比含量为4％。
所述的玻璃稳定体是SiO2。所述的消泡剂为Sb2O3。所述的特定光带吸收剂为Nd2O3。
制备上述稀土掺杂玻璃的制备方法，具体为：在室温下将相关组成物料按比例充分混合均匀形成备用玻璃粉料，预热熟料炉，使熟料炉的坩埚内温度上升至1350±10℃后维持该温度，将备用玻璃粉料分批投入熟料炉的坩埚内进行熔制直至备用玻璃粉料完全熔化；将完全熔化的玻璃粉料熔融液浇铸于模具中并自然冷却至室温、形成玻璃熟料；常温下将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内，以80±5℃/h的升温速率使铂金熔炉的坩埚内温度上升至1350±10℃，在1350±10℃温度下保温至玻璃熟料完全熔化后，在1350±10℃高温下澄清12±0.5小时，然后在2±0.2小时内使铂金熔炉的坩埚内温度下降至1100±10℃；启动铂金熔炉的坩埚内的搅拌叶桨，搅拌叶桨以60±5转/分钟的转速对经澄清后的玻璃熟料熔融液搅拌12±0.5小时；然后将经澄清、搅拌后的玻璃熟料熔融液浇铸于模具中，并放入退火炉中进行退火处理形成玻璃毛坯。其中，退火炉起始温度为460±5℃，退火处理时先在460±5℃温度下保温2±0.2小时，然后以0.5±0.1℃/h的降温速率从460±5℃降温至260±5℃，再以2±0.05℃/h的降温速率继续从260±5℃降温至室温、完成退火处理，形成玻璃毛坯。
从玻璃毛坯上切割出大约2cm×2cm×1cm的小块，进行光谱样品加工，光谱样品加工至1cm×1cm×1mm尺寸，并且1cm×1cm的面抛光至3级光洁度，使用分光光度计进行光谱测试。结果为：582nm波长处透过率5％，即：在582nm峰值处≥95％的窄带吸收。
实施例二
本实施例所述的一种稀土掺杂玻璃，其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：60％，耐候稳定体：12％，软化稳定剂：12％，助溶剂：10％，玻璃稳定体：2.5％，消泡剂：0.5％，特定光带吸收剂：3％。
所述的玻璃网络结构形成体是P2O5。
所述的耐候稳定剂是Al2O3和B2O3的混合物，其中，Al2O3的摩尔百分比含量为10％，B2O3的摩尔百分比含量为2％。
所述的软化稳定剂是MgO、CaO、BaO和ZnO的混合物，其中，MgO的摩尔百分比含量为6％，CaO的摩尔百分比含量为2％，ZnO的摩尔百分比含量为2％，BaO的摩尔百分比含量为2％。
所述的助溶剂是Na2O和K2O的混合物，其中，Li2O的摩尔百分比含量为6％，K2O的摩尔百分比含量为4％。
所述的玻璃稳定体是SiO2。所述的消泡剂为Sb2O3。所述的特定光带吸收剂为Nd2O3。
制备上述稀土掺杂玻璃的制备方法，具体为：在室温下将相关组成物料按比例充分混合均匀形成备用玻璃粉料，预热熟料炉，使熟料炉的坩埚内温度上升至1350±10℃后维持该温度，将备用玻璃粉料分批投入熟料炉的坩埚内进行熔制直至备用玻璃粉料完全熔化；将完全熔化的玻璃粉料熔融液浇铸于模具中并自然冷却至室温、形成玻璃熟料；常温下将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内，以80±5℃/h的升温速率使铂金熔炉的坩埚内温度上升至1350±10℃，在1350±10℃温度下保温至玻璃熟料完全熔化后，在1350±10℃高温下澄清12±0.5小时，然后在2±0.2小时内使铂金熔炉的坩埚内温度下降至1100±10℃；启动铂金熔炉的坩埚内的搅拌叶桨，搅拌叶桨以60±5转/分钟的转速对经澄清后的玻璃熟料熔融液搅拌12±0.5小时；然后将经澄清、搅拌后的玻璃熟料熔融液浇铸于模具中，并放入退火炉中进行退火处理形成玻璃毛坯。其中，退火炉起始温度为460±5℃，退火处理时先在460±5℃温度下保温2±0.2小时，然后以0.5±0.1℃/h的降温速率从460±5℃降温至260±5℃，再以2±0.05℃/h的降温速率继续从260±5℃降温至室温、完成退火处理，形成玻璃毛坯。
从玻璃毛坯上切割出大约2cm×2cm×1cm的小块，进行光谱样品加工，光谱样品加工至1cm×1cm×1mm尺寸，并且1cm×1cm的面抛光至3级光洁度，使用分光光度计进行光谱测试。结果为：582nm波长处透过率2％，即：在582nm峰值处≥95％的窄带吸收。
实施例三
本实施例所述的一种稀土掺杂玻璃，其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：45％，耐候稳定体：14％，软化稳定剂：20％，助溶剂：15％，玻璃稳定体：2.5％，消泡剂：0.5％，特定光带吸收剂：3％。
所述的玻璃网络结构形成体是P2O5。
所述的耐候稳定剂是Al2O3，Al2O3的摩尔百分比含量为14％。
所述的软化稳定剂是MgO、CaO、BaO和ZnO的混合物，其中，MgO的摩尔百分比含量为10％，CaO的摩尔百分比含量为3％，ZnO的摩尔百分比含量为4％，BaO的摩尔百分比含量为3％。
所述的助溶剂是Na2O和K2O的混合物，其中，Na2O的摩尔百分比含量为6％，K2O的摩尔百分比含量为9％。
所述的玻璃稳定体是SiO2。所述的消泡剂为Sb2O3。所述的特定光带吸收剂为Nd2O3。
制备上述稀土掺杂玻璃的制备方法，具体为：在室温下将相关组成物料按比例充分混合均匀形成备用玻璃粉料，预热熟料炉，使熟料炉的坩埚内温度上升至1350±10℃后维持该温度，将备用玻璃粉料分批投入熟料炉的坩埚内进行熔制直至备用玻璃粉料完全熔化；将完全熔化的玻璃粉料熔融液浇铸于模具中并自然冷却至室温、形成玻璃熟料；常温下将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内，以80±5℃/h的升温速率使铂金熔炉的坩埚内温度上升至1350±10℃，在1350±10℃温度下保温至玻璃熟料完全熔化后，在1350±10℃高温下澄清12±0.5小时，然后在2±0.2小时内使铂金熔炉的坩埚内温度下降至1100±10℃；启动铂金熔炉的坩埚内的搅拌叶桨，搅拌叶桨以60±5转/分钟的转速对经澄清后的玻璃熟料熔融液搅拌12±0.5小时；然后将经澄清、搅拌后的玻璃熟料熔融液浇铸于模具中，并放入退火炉中进行退火处理形成玻璃毛坯。其中，退火炉起始温度为460±5℃，退火处理时先在460±5℃温度下保温2±0.2小时，然后以0.5±0.1℃/h的降温速率从460±5℃降温至260±5℃，再以2±0.05℃/h的降温速率继续从260±5℃降温至室温、完成退火处理，形成玻璃毛坯。
从玻璃毛坯上切割出大约2cm×2cm×1cm的小块，进行光谱样品加工，光谱样品加工至1cm×1cm×1mm尺寸，并且1cm×1cm的面抛光至3级光洁度，使用分光光度计进行光谱测试。结果为：在582nm峰值处≥95％的吸收。
实施例四
本实施例所述的一种稀土掺杂玻璃，其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：70％，耐候稳定体：6％，软化稳定剂：8％，助溶剂：10％，玻璃稳定体：2.5％，消泡剂：0.5％，特定光带吸收剂：3％。
所述的玻璃网络结构形成体是SiO2。
所述的耐候稳定剂是B2O3，B2O3的摩尔百分比含量为6％。
所述的软化稳定剂是MgO和CaO的混合物，其中，MgO的摩尔百分比含量为4％，CaO的摩尔百分比含量为4％。
所述的助溶剂是K2O，K2O的摩尔百分比含量为10％。
所述的玻璃稳定体是SiO2。所述的消泡剂为Sb2O3。所述的特定光带吸收剂为Nd2O3。
制备上述稀土掺杂玻璃的制备方法，具体为：在室温下将相关组成物料按比例充分混合均匀形成备用玻璃粉料，预热熟料炉，使熟料炉的坩埚内温度上升至1450±10℃后维持该温度，将备用玻璃粉料分批投入熟料炉的坩埚内进行熔制直至备用玻璃粉料完全熔化；将完全熔化的玻璃粉料熔融液浇铸于模具中并自然冷却至室温、形成玻璃熟料；常温下将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内，以80±5℃/h的升温速率使铂金熔炉的坩埚内温度上升至1450±10℃，在1450±10℃温度下保温至玻璃熟料完全熔化后，在1450±10℃高温下澄清12±0.5小时，然后在2±0.2小时内使铂金熔炉的坩埚内温度下降至1250±10℃；启动铂金熔炉的坩埚内的搅拌叶桨，搅拌叶桨以60±5转/分钟的转速对经澄清后的玻璃熟料熔融液搅拌12±0.5小时；然后将经澄清、搅拌后的玻璃熟料熔融液浇铸于模具中，并放入退火炉中进行退火处理形成玻璃毛坯。其中，退火炉起始温度为490±5℃，退火处理时先在490±5℃温度下保温2±0.2小时，然后以0.5±0.1℃/h的降温速率从490±5℃降温至260±5℃，再以2±0.05℃/h的降温速率继续从260±5℃降温至室温、完成退火处理，形成玻璃毛坯。
从玻璃毛坯上切割出大约2cm×2cm×1cm的小块，进行光谱样品加工，光谱样品加工至1cm×1cm×1mm尺寸，并且1cm×1cm的面抛光至3级光洁度，使用分光光度计进行光谱测试。结果为：在582nm峰值处≥95％的吸收。
本发明所述的稀土掺杂玻璃可用做眼镜片、LED灯罩、照相机镜头、医用内窥镜、摄影机滤光片、手机屏、显示屏等。
如图1、图2(a)、图2(b)所示，300nm～400nm紫外光波段＞60％吸收，紫外光波段的强吸收可达到截紫外光功能，防止人眼受紫外光伤害。420nm～480nm蓝光波段范围平均约20％吸收，480nm～500nm蓝光波段范围为玻璃全光谱最小吸收，平均约10％吸收，这样既可达到一定的防蓝光作用，又不会使蓝色失色，最大化的保持色平衡，此外还有调节生物节律的作用，能刺激皮质醇生成、抑制褪黑素分泌，维持日间注意力集中和清醒的状态，并且可调节情绪和增强记忆力。在521nm处峰值达70％的窄带吸收；560nm～605nm黄光波段范围平均约80％吸收；在582nm处峰值≥95％的窄带吸收；560nm～605nm黄光波段的窄带吸收可防眩目光，增强红/绿/蓝对比度和色饱和度，提升图片清晰度。490nm～525nm蓝绿光波段范围平均约50％吸收，490nm～525nm蓝绿光波段的窄带吸收则同样起到增强绿蓝对比度的作用。
该稀土掺杂玻璃用做眼镜片(眼镜片包括平片、近视眼镜和老花眼镜)时，眼镜片厚度一般为2mm左右，参照图1、图2(b)所示，300nm～400nm紫外波段＞60％吸收，紫外光波段的强吸收可达到截紫外光功能，防止人眼受紫外光伤害，达到护眼效果。420nm～480nm蓝光波段范围平均约20％吸收，480nm～500nm蓝光波段范围为玻璃本体全光谱最小吸收，平均约10％吸收，这样既可达到一定的防蓝光作用，又不会使蓝色失色，此外还有调节生物节律的作用，能刺激皮质醇生成、抑制褪黑素分泌，维持日间注意力集中和清醒的状态，并且可调节情绪和增强记忆力。在560nm～605nm黄光波段范围平均约80％吸收；在582nm处峰值≥95％的窄带吸收，490nm～525nm蓝绿光波段范围平均约50％吸收，在521nm处峰值达70％的窄带吸收，490nm～525nm蓝绿光波段范围吸收和560nm～605nm黄光波段的窄带吸收可防眩目光，增强红/绿/蓝对比度，提高色饱和度，提升图片清晰度，保持人眼的舒适度。在实际使用过程中可通过在稀土掺杂玻璃表面镀膜进一步优化该稀土掺杂玻璃性能。
该稀土掺杂玻璃用于LED灯上时，可将稀土掺杂玻璃直接贴置在LED芯片上或将稀土掺杂玻璃做成灯罩形状罩于LED灯上。
选用三种不同型号LED灯：15×0.2W松下牌LED灯，15×0.2W LED灯(灯光呈暖白色)，15×0.2WLED灯(灯光呈亮白色)，使用由上述配方制成的稀土掺杂玻璃作为上述三种型号LED灯的灯罩进行照明光谱测试，测试用的LED灯光谱测试仪器的技术参数参见表一。
图3(a)是15×0.2W松下牌LED灯未使用由本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩时的照明光谱与使用由本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩后的照明光谱对比图。图3(b)是15×0.2W LED灯(灯光呈暖白色)未使用由本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩时的照明光谱与使用由本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩后的照明光谱对比图。图3(c)是15×0.2W LED灯(灯光呈亮白色)未使用由本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩时的照明光谱与使用由本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩后的照明光谱对比图。
从图3(a)、图3(b)和图3(c)的照明光谱对比图可以看出使用本申请所述的稀土掺杂玻璃制成的灯罩后，在560nm～605nm波段范围的黄光带吸收起到的消除眩目光效果明显；同时增强了红色/绿色颜色对比度，色彩舒适度提高；490nm～525nm波段范围的蓝/绿光吸收，增强了蓝色/绿色颜色对比度；同样提高色彩舒适度，提升成像清晰度。在560nm～605nm波段范围的黄光带吸收和490nm～525nm波段范围的蓝/绿光吸收整体增强了红/绿/蓝RGB三基色对比度，提高色饱和度，提升成像清晰度。
表一﹒LED灯光谱测试仪器技术参数
图4(a)所示为未使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(滤波前)的眩光效果图，图4(b)是使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(滤波后)的防眩光效果图。对比图4(a)和图4(b)可以很明显的看出采用本发明所述的稀土掺杂玻璃后可以有效防眩光、消除光晕。
图5(a)所示为未使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的色饱和度效果图，图5(b)所示为使用本发明所述的稀土掺杂玻璃的色饱和度效果图。对比图5(a)和图5(b)可以看出采用本发明所述的稀土掺杂玻璃后图像色饱和度明显提升了。
图6(a)所示为未使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(滤波前)的色对比度效果图，图6(b)所示为使用本发明所述的稀土掺杂玻璃(滤波后)的色对比度效果图。对比图6(a)和图6(b)可以看出采用本发明所述的稀土掺杂玻璃后图像物体色彩对比度明显提升了。
本发明所述的稀土掺杂玻璃除了上述在眼镜、LED灯上的应用外，还可以用于手机屏、显示屏、舞台照明灯上，一方面起到护眼与提升人眼舒适度的作用，另一方面提升色饱和度和图像清晰度。此外，该稀土掺杂玻璃还可用于照相机、摄影机、望远镜上，作为镜片、滤光片，一方面起到隔紫外线、防眩光作用，另一方面可提升图像色饱和度和清晰度。
专业照相机镜头一般选用低折射率高阿贝数的镜片，这样可以最大限度减少色散，避免“紫边”现象，提升清晰度,眼镜片亦然。除此之外，由于色散会影响介质的成像效果，我们通过阿贝数来衡量镜片的成像质量。阿贝数越高，色散越小，视觉效果就越清晰，阿贝数太低，会使镜片出现彩虹纹，影响使用者的视觉清晰度。而本申请所述的稀土掺杂玻璃的阿贝数接近70，由色散公式可知色散控制效果好，可提升照相、摄影、观察的图像物体色彩对比度。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
本发明的优点是：①制成的稀土掺杂玻璃的阿贝数接近70，色散控制效果好，可提升照相、摄影、观察的图像的物体色彩对比度；
②制成的稀土掺杂玻璃能对不同波谱范围内的光进行一定量吸收，从而实现防眩光、消除光晕目的，此外还能提高显色指数，增强红/绿/蓝对比度和色饱和度，提高成像的色彩饱和度和清晰度，提升人眼的舒适度、减少人眼疲劳，防止眼疾隐患。不同波谱范围内的光的吸收量为：
300nm～400nm紫外光波段范围＞60％吸收，紫外光波段的强吸收可达到截紫外光功能，防止人眼受紫外光伤害；420nm～480nm蓝光波段范围平均约20％吸收；480nm～500nm蓝光波段范围为玻璃全光谱最小吸收段，平均约10％吸收，这样既可达到一定的防蓝光作用，又不会使蓝色失色，此外还有调节生物节律的作用，能刺激皮质醇生成、抑制褪黑素分泌，维持日间注意力集中和清醒的状态，并且可调节情绪和增强记忆力；在560nm～605nm黄光波段范围平均约80％吸收，在582nm处峰值≥95％的窄带吸收；560nm～605nm黄光波段的窄带吸收可防眩目，增强红/绿/蓝对比度和色饱和度，提升图片清晰度；490nm～525nm蓝绿光波段范围平均约50％吸收，在521nm处峰值达70％的窄带吸收；490nm～525nm蓝绿光波段的窄带吸收则同样起到增强绿蓝对比度的作用。该稀土掺杂玻璃用做LED灯罩、手机屏、显示屏等产品时，490nm～525nm蓝绿光波段的窄带吸收、560nm～605nm黄光波段的窄带吸收还能改进LED灯等照明的光参数，以增强：CSI(色饱和指数)、CRI(显色指数)。
Claims (11)
1.一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：其组成成分及各成分的摩尔百分比如下：玻璃网络结构形成体：45%～70%，耐候稳定体：6%～20%，软化稳定剂：8%～20%，助溶剂：0～15%，玻璃稳定体：0～5%，消泡剂：0～2%，特定光带吸收剂：0.5%～5%。
2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的玻璃网络结构形成体是P2O5或SiO2。
3.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的耐候稳定剂是Al2O3和B2O3中的一种或者两种。
4.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的软化稳定剂是MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的助溶剂是Li2O、Na2O和K2O中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的玻璃稳定体是SiO2和ZrO2中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的消泡剂为Sb2O3和As2O3中的一种或两种。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一种稀土掺杂玻璃，其特征在于：所述的特定光带吸收剂为Nd2O3。
9.制备权利要求1所述的一种稀土掺杂玻璃的制备方法，其特征在于：在室温下将相关组成物料按比例充分混合均匀形成备用玻璃粉料，预热熟料炉，使熟料炉的坩埚内温度上升至1350±10℃后维持该温度，将备用玻璃粉料分批投入熟料炉的坩埚内进行熔制直至备用玻璃粉料完全熔化；将完全熔化的玻璃粉料熔融液浇铸于模具中并自然冷却至室温、形成玻璃熟料；将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内进行熔制直至玻璃熟料完全熔化，然后对完全融化的玻璃熟料熔融液进行澄清、搅拌处理后浇铸于模具中，并进行退火处理形成玻璃毛坯。
10.根据权利要求9所述的一种稀土掺杂玻璃的制备方法，其特征在于：常温下将玻璃熟料投入铂金熔炉的坩埚内，以80±5℃/h的升温速率使铂金熔炉的坩埚内温度上升至1350±10℃，在1350±10℃温度下保温至玻璃熟料完全熔化后，在1350±10℃高温下澄清12±0.5小时，然后在2±0.2小时内使铂金熔炉的坩埚内温度下降至1100±10℃；启动铂金熔炉的坩埚内的搅拌叶桨，搅拌叶桨以60±5转/分钟的转速对经澄清后的玻璃熟料熔融液搅拌12±0.5小时；然后将经澄清、搅拌后的玻璃熟料熔融液浇铸于模具中，并放入退火炉中进行退火处理形成玻璃毛坯。
11.根据权利要求10所述的一种稀土掺杂玻璃的制备方法，其特征在于：退火炉起始温度为460±5℃，退火处理时先在460±5℃温度下保温2±0.2小时，然后以0.5±0.1℃/h的降温速率从460±5℃降温至260±5℃，再以2±0.05℃/h的降温速率继续从260±5℃降温至室温、完成退火处理，形成玻璃毛坯。
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