JP4430329B2 - Luminescent glass production method and light emitting device that emits light by ultraviolet excitation, and method of using the light emitting device - Google Patents

Luminescent glass production method and light emitting device that emits light by ultraviolet excitation, and method of using the light emitting device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学的、機械的安定性に優れているとともに、強い発光を示す酸化物ガラス、およびその利用法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
Eu(ユウロピウム)、Tb(テルビウム)等の希土類を用いた蛍光体材料は、すでにランプ、ブラウン管等に実用化されている。上記蛍光体材料は、担体上に、希土類原子を含む粉末状の蛍光体を塗布する方法、またはゾルゲル法により蛍光体を担体上にコートする方法等により生産されている(特許文献1、非特許文献1および非特許文献2参照)。すなわち、上記蛍光体材料は、蛍光体により表面をコートする方法により生産されているため、表面的な蛍光しか得られない。
【0003】
しかし、高輝度のランプ、ディスプレイ、または短波長レーザーの調整等に用いるために、透過性があり、なおかつバルク成形できる蛍光体材料が求められている。このような蛍光体材料には、安定な酸化物ガラスを用いることが好ましい。しかし、従来の酸化物ガラス中では、発光中心である希土類原子等と酸化物ガラス母体との結合が強いため、非輻射遷移を起こしやすく、強い発光を呈する発光ガラスは得られなかった。
【0004】
この問題を解決するため、フッ化物ガラス、オキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラス(特許文献2および特許文献3参照)が開発されている。また、希土類を多量に含ませた酸化物ガラスを生産する方法も開示されている(特許文献4参照)。
【0005】
また、その他の発光ガラスの生産方法として、多孔質酸化物ガラス(バイコールガラス)にイオン(非特許文献3および非特許文献4参照)、または半導体微粒子をドープする方法(特許文献5および非特許文献5〜7参照)が開示されている。
【0006】
また、上記発光ガラスを利用した照明器具や蛍光材料を利用した照明器具がいくつか知られている。蛍光材料と紫外線ランプ(例えば、ブラックライト等)とを利用した照明技術としては、蛍光塗料を塗布した板に紫外線を照射して、表示装置として利用する技術(特許文献6)、紫外線によって発光する蛍光体とブラックライトを用いたサイン装置(特許文献7)が開示されている。さらにフッ化物ガラスとブラックライトとを利用した、透明性の高い平面発光照明器具が知られている(特許文献8)。
【0007】
さらに、水槽等を内側から照らす水中照明器具が知られているが、従来の水中照明器具としては、給電(送電)コードを水中に通している器具、または電磁誘導を利用している防水照明器具や防水ランプを点灯させる照明器具が知られている(特許文献9)。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−270733号公報(公開日 平成13年10月2日)
【0009】
【特許文献2】
特開平8−133780号公報(公開日 平成8年5月28日)
【0010】
【特許文献3】
特開平9−202642号公報(公開日 平成9年8月5日)
【0011】
【特許文献4】
特開平10−167755号公報(公開日 平成10年6月23日)
【0012】
【特許文献5】
米国特許第6,211,526号明細書
【0013】
【特許文献6】
特開2001−290447号公報(公開日 平成13年10月19日)
【0014】
【特許文献7】
特開平10−333619号公報(公開日 平成10年12月18日)
【0015】
【特許文献8】
特開平11−283415号公報(公開日 平成11年10月15日)
【0016】
【特許文献9】
特開2002−251901号公報(公開日 平成14年9月6日)
【0017】
【非特許文献1】
M. Nogami and Y. Abe著、「Enhanced emission from Eu2+ ions in sol-gel derived Al2O3-SiO2 glasses.」、Appl. Phys. Lett., 69(25) 3776 (1996)、American Institute of Physics発行、(発行日1996年12月16日)
【0018】
【非特許文献2】
M. Nogami著、「Fluorescence properties of Eu-doped GeO2-SiO2 glass heated under an H2 atmosphere.」、J. Luminescence, 92, 329 (2001)、Elsevier Science発行、(発行日2001年4月)
【0019】
【非特許文献3】
H. Mack, R. Reisfeld and D. Avnir著、「Fluorescence of rate earth ions adsorbed on porous vycor glass.」、Chem. Phys. Lett. Vol.99, No.3, 238 (1983)、Elsevier Science発行、(発行日1983年8月5日)
【0020】
【非特許文献4】
R. Reisfeld, N. Manor and D. Avnir著、「Transparent high surface area porous supports as new materials for luminescent solar concentrators.」、Solar Energy Materials, 8, 399 (1983)、North-Holland Publishing Company発行、(発行日1983年)
【0021】
【非特許文献5】
A.L. Huston, B.L. Justus and T.L. Johnson著、「Fiber-optic-coupled, laser heated thermoluminescence dosimeter for remote radiation sensing.」、Appl. Phys. Lett., 68(24), 3377 (1996)、American Institute of Physics発行、(発行日1996年6月10日)
【0022】
【非特許文献6】
B.L. Justus and A.L. Huston著、「Ultraviolet dosimetry using thermoluminescence of semiconductor-doped Vycor glass.」、Appl. Phys. Lett., 67(9), 1179 (1995)、American Institute of Physics発行、(発行日1995年8月28日)
【0023】
【非特許文献7】
B.L. Justus, A.L. Huston and T.L. Johnson著、「Laser-heated radiation dosimetry using transparent thermoluminescent glass.」、Appl. Phys. Lett., 68(1), 1 (1996)、American Institute of Physics発行、(発行日1996年1月1日)
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のフッ化物ガラスまたはオキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラスは、耐熱性および化学的耐久性が悪いだけでなく、機械的強度も低いという問題がある。このため、上記従来の蛍光ガラスでは、大型のガラス板等の作製が困難であり、大気中、特に屋外で長期にわたって使用することが難しかった。また、フッ化物等は環境に対しても悪影響を及ぼす等問題が多い。
【0025】
また、希土類を多量に含む酸化物ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度は優れているが、希土類を多く含むため価格が非常に高くなるという問題がある。
【0026】
さらに、従来の多孔質酸化物ガラスにイオンや半導体微粒子をドープする方法で得られた発光ガラスでは、発光強度の大きい蛍光が得られないという問題点がある。例えば、上記従来の発光ガラスに対して、数ワット程度の紫外線ランプを用いて紫外線を照射した場合、目視で発光が十分に確認できる程度の強い蛍光は得られない。
【0027】
また、従来の照明装置に使用している有機蛍光塗料は、化学的耐久性に欠けるため、屋外での長期使用に適さないという問題があり、上記有機蛍光塗料を用いた照明装置は、短期的利用の看板や屋内での利用に限られているという問題がある。
【0028】
さらに、フッ化物ガラスを利用した照明装置は、上述のとおり、環境に対して問題が多く、屋外での長期間使用する場合、安定性に欠けるという問題がある。
【0029】
また、従来の水中照明器具では、見栄えが悪いだけでなく、さらに、送電コードが破損した場合には漏電の危険性が存在するという問題がある。
【0030】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、紫外線等の照射により強い発光を呈する発光ガラスを生産する方法および該発光ガラス、並びに該発光ガラスの利用法を提供することにある。
【0031】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、後述するように、廃ガラス等を利用し作製した多孔質ガラス(多孔質シリカガラス)に希土類化合物等を含浸させ、その後、大気中または還元雰囲気中にて焼成を行うことにより酸化物ガラスを得た。そして、上記酸化物ガラスについて詳細な検討を行った結果、上記酸化物ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、希土類原子を多量に含まないにも関わらず、強い発光を呈することを独自に見出し、これらの知見に基づき本発明を完成させるに至った。
【0032】
すなわち、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記の課題を解決するために、多孔質ガラスに希土類原子を吸着させる第1工程と、上記第1工程により得られた希土類原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて焼成させる第2工程とを有することを特徴としている。
【0033】
上記方法にて生産された発光ガラスは、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、上記発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるものである。さらに、上記発光ガラスは、ガラス母体が酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。したがって、上記の構成によれば、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを容易に生産することができる。
【0034】
また、上記発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは、希土類を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することも可能である。
【0035】
また、上記希土類原子が、ランタノイドの少なくとも1種の原子であることが好ましく、さらには、Eu、Ce、Tbであることがより好ましい。これらの原子であれば、強力に発光する発光ガラスを生産することができる。
【0036】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第1工程は、上記希土類原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であることが好ましい。
【0037】
上記の構成によれば、上記希土類原子を有する化合物(以下、単に希土類化合物と称する場合もある)を容易に多孔質ガラスにしみ込ませることができる。したがって、容易に耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを生産することができる。
【0038】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第2工程における焼成温度は、900℃以上であることが好ましい。
【0039】
上記の構成によれば、希土類原子を吸着させた多孔質ガラスを十分に焼結することができる。このため、確実に耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する酸化物ガラスを生産することができる。
【0040】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、上記第1工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有することが好ましい。
【0041】
上記の構成によれば、焼成とともに希土類イオンの価数制御を行うことができる。このため、より強く蛍光を発する発光ガラスを生産することができる。
【0042】
また、本発明に係る発光ガラス生産方法は、さらに、上記第2工程において焼成した後、急速に冷却させる工程を有することが好ましい。
【0043】
上記の構成によれば、マトリックス(酸化物ガラス母体)と希土類原子とが反応することを防ぐことができる。このため、より強い蛍光を発する発光ガラスを生産することができる。
【0044】
また、本発明に係る発光ガラスは、上記の課題を解決するために、上記のいずれかの発光ガラス生産方法により生産されることを特徴としている。
【0045】
本発明に係る発光ガラスは、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、上記発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるものである。さらに、上記発光ガラスは、ガラス母体が酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。また、上記発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは低価格で生産可能である。
【0046】
また、本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源を備えていることを特徴としている。
【0047】
本発明に係る発光ガラスは、上述のように、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度に優れており、さらに透明性が高いため、短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。また、上記発光ガラスは低価格で生産可能であるという利点を有する。
【0048】
このため、本発明に係る照明装置は、環境に対して悪影響の少なく、屋外においても長期間安定な照明器具として利用可能である。さらに、本照明装置は、昼間は環境を損ねない透明なガラスとして、夜間は、例えば、ブラックライト等の光源を利用した照明器具として利用することができ、夜間の危険箇所表示や、人に快適な印象を与える看板等に利用可能である。また、上記照明装置は、高価な希土類原子を多量に使用しないため、低価格で生産可能である。
【0049】
また、本発明に係る水中照明装置は、上記の発光ガラスと紫外線光源を備えていることを特徴としている。
【0050】
上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、水中でも紫外線を照射されることにより発光する。このため、本発明の照明装置によれば、例えば、水の外から、または水中において紫外線を発光ガラスに照射するだけで、発光強度の強い水中照明装置として使用することができる。かかる水中照明装置は、送電コード等を必要としないため、水中においても漏電の危険性も無く、美感を損ねることも無いという利点がある。なお、照明装置としての利点は、上述のとおりである。
【0051】
また、本発明に係る照明装置において、上記照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光ガラスの近傍に設けられていることが好ましい。
【0052】
上記の構成によれば、上記紫外線光源から照射される紫外線は、上記光ファイバーを介して、上記発光ガラス近傍から上記発光ガラスに対して照射される。すなわち、光ファイバーによって、照明部分(発光ガラス)の近傍まで、紫外線を導入することができる。このため、本発明に係る照明装置は、例えば、水槽の外部のような、照明部分(発光ガラス)と離れた位置から、照明部分(発光ガラス)に対して紫外線を照射する場合よりも、より一層発光強度の強い照明装置として利用することができる。さらに、光ファイバーを介して紫外線を導入しており、送電コードが必要ないため、漏電の危険性もなく、美感の優れた水中照明装置としても利用可能である。
【0053】
また、本発明に係る照明方法は、上記の課題を解決するために、上記の発光ガラスと紫外線光源とを利用することを特徴としている。
【0054】
上記の方法は、環境に対して悪影響が少なく、屋外においても長期間安定な照明方法として利用可能であり、夜間の危険箇所表示方法や、人に快適な印象を与える照明方法等としてだけでなく、水中照明方法としても利用可能である。
【0055】
また、本発明に係るディスプレイ装置は、上記発光ガラスを備えていることを特徴としている。
【0056】
上記の構成により、発光ガラスの発光および透明性を利用することができるため、透過配置での利用や、3次元立体(3D)的な表示能を有するディスプレイ装置を得ることができる。
【0057】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発光ガラス生産方法および発光ガラスに関する実施の一形態について以下に説明する。なお、本発明はこれに限られるものではない。
【0058】
(1)発光ガラス生産方法
本発明に係る発光ガラス生産方法は、多孔質ガラスに希土類原子を吸着させる第1工程と、上記第1工程により得られた希土類原子吸着多孔質ガラスを、大気中または還元雰囲気中にて焼成させる第2工程とを有するものであればよい。以下に、本発明の発光ガラス生産方法における各工程、材料、生成物等について詳細に説明する。
【0059】
(1−1)第1工程
本発明の発光ガラス生産方法における第1工程にて用いられる多孔質ガラスは、比較的孔径の小さいものであることが好ましい。これは、孔径がマトリックスに閉じ込められる程度に、焼成によって小さくなっている必要があると考えられるためである。
【0060】
また、上記多孔質ガラスは、シリカを主成分とするガラスであればよく、含まれる各原子の化学組成等は特に限定されるものではない。また、この多孔質ガラスの作製方法は従来公知の方法が利用できる。例えば、後述の実施例に示すように、市販の廃ガラスに所定の割合のSi、O、B、Na、およびAlを含む化合物をそれぞれ加えて高温溶融させた後、冷却成形し、高温の酸で処理を行うことにより作製することができるが、この方法に限定されるものではない。
【0061】
上記多孔質ガラスに希土類原子を吸着させる工程は、上記多孔質ガラスの表面および孔中に希土類原子(希土類イオンを含む。本発明について同じ)または希土類化合物を吸着させる工程であればよい。具体的には、例えば、希土類原子または希土類化合物を含む溶液に上記多孔質ガラスを含浸させる方法、または希土類原子または希土類化合物を含む溶液を上記多孔質ガラスに塗布する方法等を挙げることができる。なお、上記溶液の溶媒は、水であってもよいし、水以外の有機溶媒であってもよく特に限定されるものではない。また、多孔質ガラスに吸着させる希土類原子または希土類化合物の量は適宜設定できる。
【0062】
また、上記多孔質ガラスに希土類原子または希土類化合物を吸着させる際の条件、例えば、上記多孔質ガラスを上記溶液に含浸させる時間、温度、回数、溶液の量、溶液のpH等、および、上記多孔質ガラスに上記溶液を塗布する回数等は適宜設定することができ、特に限定されるものではない。
【0063】
また、上記多孔質ガラスに希土類原子または希土類化合物を吸着させた後、一旦これを乾燥させて、再び希土類原子または希土類化合物を吸着させることもできる。すなわち、第1工程の途中に乾燥工程をいれてもよいし、上記希土類原子等を吸着させる工程と乾燥工程とを複数回繰り返すことも可能である。これにより、多孔質ガラスに希土類原子または希土類化合物を確実に吸着させることができ、濃度消光を防ぎ、より発光強度の強い発光ガラスを生産することができる。
【0064】
また、上記希土類原子としては、長周期型の周期表3A族に属するSc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、およびランタノイド(La(ランタン)、Ce(セリウム)、Pr(プラセオジム)、Nd(ネオジム)、Pm(プロメチウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユウロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、Lu(ルテチウム))が挙げられる。なお、本発明でいう希土類原子には、希土類イオンを含むものとする。
【0065】
これらの原子のなかでも、ランタノイドの少なくとも1種の原子であることが好ましく、さらには、Eu、Ce、Tbが特に好ましい。上記の原子であれば、発光強度の強い発光ガラスを容易に生産できるためである。なお、上記の希土類原子を単独で用いてもよいし、複数の希土類原子を組み合わせて使用してもよいことは、いうまでもない。
【0066】
また、上記希土類化合物としては、Sc化合物、Y化合物、およびランタノイド化合物が挙げられる。具体的には、例えば、希土類原子を含む硝酸塩、酸化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、有機金属塩等の化合物およびこれら化合物の水和物等の従来公知の化合物を挙げることができ、特に限定されるものではない。
【0067】
また、本発明の発光ガラス生産方法における第1工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有していてもよい。
【0068】
上記多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は、例えば、多孔質ガラスの表面および孔中に増感剤を吸着させる工程であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、後述する実施例に示すように、増感剤を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる方法や、その他に増感剤を含む溶液を多孔質ガラスに塗布する方法等を挙げることができる。上記溶液の溶媒も水、または有機溶媒等といった従来公知のものが使用できる。また、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は複数回行われてもよい。これにより、容易に増感剤を多孔質ガラスにしみ込ませることができ、より強く発光する発光ガラスを生産することができる。
【0069】
また、上記増感剤は、酸化物ガラス(シリカ)と組成の異なる化合物(例えば、酸化物等)であればよく、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、Al(アルミニウム)、Zn(亜鉛)、Sn(スズ)、およびMg(マグネシウム)等の原子のうち、少なくとも1種が含まれる化合物が挙げられる。これらの化合物としては、上記原子を含む硝酸塩、酸化物、塩化物、硫酸塩、または炭酸塩等の化合物等およびこれら化合物の水和物等の従来公知の化合物を挙げることができる。
【0070】
また、多孔質ガラスに吸着させる増感剤の量は適宜設定でき、特に限定されるものではない。
【0071】
また、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程は、多孔質ガラスに希土類原子を吸着させる工程の前後どの段階で行ってもよく、さらに、希土類原子と増感剤とを多孔質ガラスに吸着させる工程を同時に行ってもよい。また、多孔質ガラスに希土類原子を吸着させる工程と多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程との間に乾燥工程がはっていてもよいし、これら2つの吸着工程と乾燥工程とを複数回繰り返すこともできる。
【0072】
すなわち、上記増感剤を多孔質ガラスに吸着させる工程は、以下に述べる第2工程における焼成の前であれば、どの段階で行われてもよく、回数等の条件も適宜設定可能である。
【0073】
(1−2)第2工程
本発明の発光ガラス生産方法における第2工程は、上記第1工程で得られた希土類原子吸着多孔質ガラスを、大気中または還元雰囲気中にて焼成させる工程であればよく、具体的な焼成方法等については特に限定されるものではない。例えば、還元雰囲気中にて焼成させる方法としては、後述する実施例に示すように、カーボンを入れたアルミナるつぼ中で焼成する方法等が挙げられる。
【0074】
また、焼成温度は、900℃以上で行うことが好ましい。後述する実施例に示すように、900℃より低い温度で焼成した場合は、十分な発光を呈する酸化物ガラスを得られないためである。これは、900℃以上で焼成を行うことにより、希土類原子が吸着している多孔質ガラスの孔径および表面状態をコントロールすることができるからである。
【0075】
なお、焼成温度の上限としては、1600℃であることが好ましい。これ以上の温度で焼成した場合、基質のガラスが軟化してしまうためである。
【0076】
また、焼成を行う時間、温度を上昇させる速度等は適宜設定することができ、特に限定されるものではない。
【0077】
また、上記焼成後に得られた酸化物ガラスを急速に冷却する工程を含むことが好ましい。焼成を長時間行った場合、または焼成後に急冷を行わなかった場合は、マトリックス(酸化物ガラス母体)と希土類原子とが反応してしまい、蛍光が弱くなってしまうことがわかっているためである。なお、急冷する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、一定温度の恒温槽内で冷却する方法、大気中に放置する方法等が挙げられる。また、冷却時間、冷却速度等は、適宜設定可能である。
【0078】
(2)発光ガラス
本発明に係る発光ガラスは、上記の方法により生産される発光ガラスであればよく、化学組成も、少なくとも、Si(ケイ素)、O(酸素)、および希土類原子を含んでいればよく、特に限定されるものではない。
【0079】
また、本発明に係る発光ガラスは、後述する実施例に示すように、紫外領域の光の照射により励起され、強い蛍光を発するものである。すなわち、本発明に係る発光ガラスは、紫外線またはX線を可視域の光へ高効率に変換することができるものであると換言できる。さらに、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が安定な酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。
【0080】
また、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるという利点がある。さらに、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。さらに、希土類を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することも可能である。
【0081】
具体的には、後述する実施例に示すように、例えば、希土類原子としてEuを用いて、還元雰囲気中で1100℃にて焼成を行うことにより得られた発光ガラスは、紫外光励起によって発光強度の大きい青色発光を呈した。一方、大気中で焼成を行った場合に得られた発光ガラスは、十分な発光を示さなかった(図2、3参照)。
【0082】
また、希土類原子としてCeを用いて、還元雰囲気中で1100℃にて焼成を行うことにより得られた発光ガラスは、紫外光励起によって発光強度の大きい発光を呈した(図4、5参照)。また、Ceを吸着させた多孔質ガラスに、さらに増感剤としてAl(NO33を吸着させた後に焼成し得られた発光ガラスは、より強い発光を示した(図4、5参照)。
【0083】
また、希土類原子としてTbを用いて、大気中で1100℃にて焼成を行った場合、得られた発光ガラスは、紫外光励起により、発光強度の大きい赤色発光を呈した(図6、7参照)。
【0084】
上記のように、Eu、Ce、Tb等の希土類原子を吸着させた多孔質ガラスを大気中で焼成した場合、希土類原子は通常安定な3価、または4価のイオン(例えば、Eu3+、Tb3+、Ce4+等)として存在している。このため、発光ガラスは、紫外光励起により、主に赤色発光を呈するか、あるいはそれほど強い発光を示さないことになる。一方、上記希土類原子吸着多孔質ガラスを還元雰囲気中で焼成することにより、例えば、Euイオンは3価から2価のイオン(Eu3+→Eu2+)に変化する。このため、発光ガラスは、発光強度の大きい青色発光を呈することになると考えられる。
【0085】
また、増感剤が希土類原子とともに存在している場合、高温焼成することにより増感剤は、酸化物となり、希土類原子からの蛍光を強くする効果を有する。このため、希土類原子と増感剤とを吸着させた多孔質ガラスを焼成させて得られた発光ガラスは、紫外光励起によって、より強い発光を呈すると考えられる。
【0086】
これらの結果から、本発明に係る発光ガラス生産方法によれば、増感剤の存在下または非存在下にて、希土類原子が吸着した多孔質ガラスを十分に焼成することによって、希土類イオンとガラス界面との制御を適切に行うことができるといえる。
【0087】
また、還元環境下にて焼成を行うことにより、本発明に係る発光ガラスでは、希土類イオンとガラスの界面との状態が通常の酸化物ガラスとは異なる状態になっていると考えられる。
【0088】
さらに、後述する実施例に示すように、本発明に係る発光ガラスは、バーナーで加温しながらでも強く発光する。また、加温した湯中でも強く発光する。このことから、上記発光ガラスは、高温環境下の空気中、水中のいずれの環境でもでも強く発光し、優れた耐熱性と発光性を併せ持つといえる。勿論、上記発光ガラスは、高温環境下でなくとも強く発光することはいうまでもない。
【0089】
本発明に係る発光ガラスは、上述したような優れた機能を有している。このため、例えば、エキシマレーザー等の光軸調整等に使用可能である。さらに、ランプ用蛍光管、蛍光ファイバー、ディスプレイ、LCDのバックライト、または表示装置等に利用可能である。
【0090】
さらに、本発明に係る発光ガラスは、製造条件を適宜変更することにより、例えば、チューブ、板、ファイバー等といった種々の形状に成形することが可能である。具体的には、例えば、多孔質ガラスを製造する際、後述する実施例に示すように、一旦高温溶融させる工程がある。この高温溶融させた後、種々の形状の金型に流し込み冷却させて成形することにより、所望の形状の多孔質ガラスを製造できる。したがって、上記種々の形状の多孔質ガラスを用いることによって、チューブ、板、ファイバー等といった種々の形状の発光ガラスを生産することができる。
【0091】
(3)本発明に係る発光ガラスの利用法
本発明に係る発光ガラスは、紫外線またはX線等により励起され、可視域の光を発光するものであり、さらに耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度も優れている。また、本発明に係る発光ガラスは、短波長の光により励起され、紫外線照射による欠陥も発生し難いという利点を有する。さらに、生産コストも低くすむ。
【0092】
このため、上記発光ガラスを利用して、優れた照明装置を作製することができる。すなわち、本発明に係る照明装置は、上記発光ガラスと紫外線光源とを備えていればよく、その他の構成としては、従来公知の照明装置の種々の構成を有していてもよく、特に限定されるものではない。また、本発明に係る照明装置は、上記発光ガラスを利用していればよいとも換言できる。
【0093】
また、本発明でいう「紫外線光源」としては、いわゆるX(エックス)線または紫外線と呼ばれる波長範囲の電磁波を上記発光ガラスに対して照射し、上記発光ガラスを発光させることができるものであればよく、紫外線の強度、ワット(W)数等は適宜設定でき、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、従来公知の市販のブラックライトや紫外線ランプ等が挙げられる。
【0094】
また、本発明に係る照明装置は、水中でも使用可能である。これは、後述する実施例に示すように、上記発光ガラスが水中でも紫外線を受けることにより、発光するためである。
【0095】
また、本発明に係る照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光ガラスの近傍に設けられていることが好ましい。上記の構成によれば、例えば、水中に発光ガラスが配置され、水の外に紫外線光源が配置される場合でも、光ファイバーを介することにより、水中の発光ガラスの近傍から紫外線を発光ガラスに対して照射することができる。光ファイバーは、送電コードと異なり通電していないため、漏電の危険性も無く、また発光ガラス、光ファイバー、紫外線光源といった必要最小限の部材によって照明装置が構成されているため、照明装置の美感を損なうことも無いという利点がある。なお、ここでいう「近傍」とは、例えば、発光ガラスと光ファイバーの端部とが接する距離〜発光ガラスと光ファイバーの端部との距離が30cm離れている距離の範囲内であることが好ましい。発光ガラスと光ファイバーの端部との距離が上記範囲以上離れてしまうと、光ファイバーを用いて発光ガラスの近くまで紫外線を導入する意義が薄れてしまうためである。
【0096】
以下に、本実施の形態に係る照明装置1の具体的な構成について、図10に基づき説明するが、本発明に係る照明装置はこの構成に限られるものではない。
【0097】
図10に示すように、本実施の形態に係る照明装置1は、基材2と、上記発光ガラス3と、ブラックライト4とを備えている。発光ガラス3とブラックライト4とは、基材2上に設けられている。発光ガラス3は、照明部材として機能し、ブラックライト4は、紫外線光源として機能する。
【0098】
基材2は、発光ガラス3の発光を阻害しないものであればよく、例えば、金属、ガラス、塀、岩、木材、コンクリート、プラスチック等の従来公知の基材が利用可能であり、特に限定されるものではない。また、発光ガラス3は、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材(例えば、ガラス、金属、岩等)とを接続させて用いてもよい。
【0099】
また、発光ガラス3およびブラックライト4を基材2に設ける手段も、留め具等により物理的に固定する方法や接着剤により接着させる方法等のように、従来公知の物理的、化学的な接続方法、接着方法等を利用することができ、特に限定されるものではない。また、ブラックライト4を、基材2に設けず、基材2から適宜離れた位置に設けて、発光ガラス3に紫外線を照射する構成であってもよい。
【0100】
上記の照明装置1によれば、昼間は周囲の環境を損ねない透明なガラスとして、夜間はブラックライト4を利用した照明器具として、屋外でも長期間安定して利用することができる。したがって、上記照明装置1は、例えば、夜間の危険箇所の表示、人に快適な印象を与えるような看板等への利用が可能である。
【0101】
また、上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、水中においても発光するため、水中照明装置としても使用可能である。
【0102】
水中でも利用可能な、本実施の形態に係る照明装置10、および照明装置20の具体的な構成について、図11および図12に基づき説明するが、本発明に係る照明装置はこの構成に限られるものではない。
【0103】
図11に示すように、照明装置10は、発光ガラス13と、紫外線ランプ14とを備えている。発光ガラス13は水中に配置され、紫外線ランプ14は、水の外部に設けられる。発光ガラス13は、上記と同様に、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材(例えば、ガラス、金属、岩等)とを接続させて用いてもよい。紫外線ランプ14と発光ガラス13との距離は、紫外線ランプ14から照射された紫外線によって、発光ガラス13が発光できる程度の距離であればよく、紫外線ランプ14の照射強度等に応じて適宜設定可能である。
【0104】
上記照明装置10によれば、水の外部から紫外線ランプ14を発光ガラス13に対して照射することにより、発光ガラス13が水中で発光する。このため、上記照明装置10は、従来の水中照明装置のように送電の必要性が無いため、漏電の危険性が無く、さらに少ない部材から構成されるため、美感を損なうこともないという利点がある。
【0105】
また、後述する実施例に示すように、本発明にかかる発光ガラスは、波長365nm近傍の紫外線により強く発光する。ここで、波長365nm近傍の紫外線は、水中でも効率よく透過する性質を有する。このため、かかる波長の紫外線の照射により強い発光を呈する発光ガラスを利用した水中照明装置によれば、水の外部から当該水中照明装置に対して紫外線を照射する場合でも、紫外線を発光ガラスからなる照明部分に十分に照射することができるため、十分な強度で発光させることができるという利点がある。
【0106】
また、照明装置20は、図12に示すように、発光ガラス23と紫外線ファイバー26とを備えている。紫外線ファイバー26は、光ファイバー25の一方の端部と紫外線ランプ24とが接続されている構成である。また、発光ガラス23は水中に配置され、紫外線ランプ24は水の外に配置されており、光ファイバー25は水の外部から水中まで延在しており、光ファイバー25のもう一方の端部は、発光ガラス23の近傍に設けられている。
【0107】
上記発光ガラス23は、本発明に係る発光ガラスをそのまま用いてもよいし、上記本発明に係る発光ガラスと基材(例えば、ガラス、金属、岩等)とを接続させて用いてもよい。また、上記紫外線ファイバー26としては、例えば、照明部分である発光ガラス23と紫外線ランプ24とが離れた位置に存在する場合、上記紫外線ランプ24と光ファイバー25とを接続させることにより、光ファイバー25を介して紫外線を発光ガラス23近傍に導入することができるものであればよく、特に限定されるものではない。具体的には、図12に示すように、ライトガイドとして機能する従来公知の光ファイバー25の一方の端部と紫外線光源として機能する紫外線ランプ24とが接続して設けられており、紫外線ランプ24から照射された紫外線が光ファイバー25中を通過し、光ファイバー25のもう一方の端部より、発光ガラス23に対して近傍から照射されるものを挙げることができる。上記の紫外線ファイバー26は、送電(通電)の必要性が無いため水中にも設置でき、事実上、紫外線光源を発光ガラス23の近傍に設けることが可能となる。
【0108】
したがって、上記照明装置20によれば、紫外線ファイバー26によって、発光ガラス23に対して近傍から紫外線を照射することができる。このため、上記照明装置20は、発光強度が強くなる。また、水中には、発光ガラス23および光ファイバー25のみ存在すれば、照明装置として機能でき、多くの部材が必要ないため、美感の優れた水中照明器具として利用することができる。さらに、送電の必要性が無いため、漏電の危険性も無い。
【0109】
なお、上述した各種照明装置の構成、配置、意匠等は、上述のものに限定されるものではなく、従来公知の照明装置の構成、配置、意匠等を利用することができることはいうまでもない。例えば、上記紫外線ファイバー26の先端部に発光ガラス23が取り付けられており、紫外線ファイバー26と発光ガラス23とが一体となって構成されていてもよい。さらに、上記照明装置は、そのままでも水中で使用することが可能であるが、防水可能を施して使用することも勿論可能である。
【0110】
また、本発明に係る発光ガラスは、照明方法にも利用することができる。すなわち、本発明に係る照明方法は、上記発光ガラスと紫外線光源とを利用していればよく、その他の構成は特に限定されるものではない。
【0111】
また、上記発光ガラスは、後述する実施例に示すように、加熱した状態でも強く発光し、耐熱性と発光性とを併せ持つ、優れた素材である。このため、上記発光ガラスを利用することにより、高温環境下(水中、空気中を問わず)でも強く発光する、耐熱性の照明装置を作製できる。
【0112】
また、上記発光ガラスを用いてディスプレイ装置を作製することができる。すなわち、本発明に係るディスプレイ装置は、上記発光ガラスを備えていればよく、その他の具体的な構成は、特に限定されるものではない。例えば、通常のLCDのバックライトとして配置・利用することも可能であるし、また、通常のディスプレイ装置のディスプレイ画面前部に設けて透過配置として利用することも可能である。
【0113】
以上のように、本発明に係る発光ガラスを利用した照明装置または照明方法を利用することにより、例えば、透明な板材に上記発光ガラスを設けて、夜間にブラックライトを照射し発光させて人に快適な印象を与える空間を作製することも可能であるし、また、道路標識のマーカーに利用することも可能である。
【0114】
以下添付した図面に沿って実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【0115】
【実施例】
〔実施例1〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、溶融後の廃ガラス100重量部に対して、溶融後の添加剤の組成が、8.8Na2O−95B23−75SiO2−6Al23となるように、Na2CO3、H3BO3、SiO2、Al(OH)3をそれぞれ添加し、1400℃で溶融させた。次いで、所定の形状の金型に流し出して冷却成形した後、90℃にて1規定の硝酸による処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【0116】
この多孔質シリカガラスを、0.5gのEu(NO33・xH2Oを10mlの蒸留水に溶解させた水溶液に含浸させた。多孔質シリカガラスを1度上記水溶液に含浸させた後、350℃で1時間乾燥させて、硝酸塩を分解させた後、さらにもう1度上記水溶液に含浸させた。
【0117】
その後、2℃/分の速度でゆっくりと温度を上昇させて1100℃にて2時間焼成を行った。この焼成を大気中で行った場合、強い発光を呈する発光ガラスは得られなかった。一方、カーボンを入れたアルミナるつぼ中で還元雰囲気として焼成を行った場合、強い発光を呈する発光ガラスを得ることができた。得られた発光ガラスはいずれも外観上透明なものであった。
【0118】
上記還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスの透過スペクトルを測定した結果を図1に示す。図1に示すように、得られた発光ガラスは、300nm付近から透過率が高くなり、400nmより長波長側では透過率が80%以上になることがわかった。
【0119】
また、上記大気中で焼成して得られた発光ガラスおよび還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスに対して、波長254nmの紫外光を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を図2に示す。図2に示す実線は大気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示し、破線は還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示す。この図2に示すように、還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスは波長430nm付近の青色蛍光を強く発することがわかった。一方、大気中で焼成して得られた発光ガラスはそれほど強い発光を示さなかった。
【0120】
また、図3に還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスにおける波長430nmの青色蛍光の励起波長依存性を測定した結果を示す。図3に示す実線は大気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示し、破線は還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示す。この図3に示すように、還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスは波長230nm〜350nm程度までの紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【0121】
また、市販の6W(ワット)の殺菌用紫外線ランプ(波長250nm)を用いて、2cm離した場所から還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスに対して紫外線を照射した場合、顕著な青色発光を肉眼で観察することができた。
【0122】
なお、比較のため、上記方法と同様に多孔質ガラスを作製し、850℃で焼成した場合に得られた発光ガラスは蛍光を示さなかった。
【0123】
〔実施例2〕
市販の廃ガラスを溶融させた後、溶融後の廃ガラス100重量部に対して、溶融後の添加剤の組成が、7Na2O−90B23−75SiO2−6Al23となるように、Na2CO3、H3BO3、SiO2、Al(OH)3をそれぞれ添加し、1400℃で溶融させた。次いで、所定の形状の金型に流し出して冷却成形した後、90℃にて1規定の硝酸による処理を行い、多孔質シリカガラスを得た。
【0124】
この多孔質シリカガラスを、0.5gのCe(NO33・9H2Oを10mlの蒸留水に溶解させた水溶液に含浸させた。多孔質シリカガラスを1度上記水溶液に含浸させた後、350℃で1時間乾燥させて、硝酸塩を分解させた後、さらにもう1度上記水溶液に含浸させた。
【0125】
その後、2℃/分の速度でゆっくりと温度を上昇させて1100℃にて2時間焼成を行った。この焼成を大気中で行った場合、強い発光を呈する発光ガラスは得られなかった。一方、カーボンを入れたアルミナるつぼ中で還元雰囲気として焼成を行った場合、強い発光を呈する発光ガラスを得ることができた。また、Al(NO33を溶解させた水溶液に多孔質ガラスを含浸させた後、還元雰囲気中で焼成を行った場合、さらに強い発光を呈する発光ガラスを得ることができた。なお、得られた発光ガラスはいずれも外観上透明なものであった。また、しみ込ませたAl(NO33は、焼成により硝酸塩が分解され、Al23になっていると思われる。
【0126】
上記得られた3種類の発光ガラスに対して、波長310nm〜345nmの領域の紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を図4に示す。図4に示す破線は大気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示し、一点鎖線は還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示し、実線はAl23を表面に付着させた後還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示す。
【0127】
この図4に示すように、還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスは、波長400nm付近の蛍光を強く発することがわかった。また、Al23を表面に付着させた後還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスは、波長390nm付近の蛍光を強く発することがわかった。一方、大気中で焼成して得られた発光ガラスはそれほど強い発光を示さなかった。
【0128】
また、図5に上記得られた3種類の発光ガラスにおける波長380nmの蛍光の励起波長依存性を測定した結果を示す。図5に示す破線は大気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示し、一点鎖線は還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示し、実線はAl23を表面に付着させた後還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスから発生した蛍光スペクトルを示す。
【0129】
図5に示すように、還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラス、およびAl23を表面に付着させた後還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラスはともに、波長230nm〜350nm程度までの領域の紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【0130】
なお、比較のため、上記方法と同様に多孔質ガラスを作製し、900℃で焼成した場合、得られた発光ガラスの呈する蛍光はいずれも非常に弱いものだった。
【0131】
〔実施例3〕
着色廃ガラス混合物を溶融させた後、溶融後の廃ガラス100重量部に対して、溶融後の添加剤の組成が、7Na2O−90B23−75SiO2−6Al23となるように、Na2CO3、H3BO3、SiO2、Al(OH)3をそれぞれ添加し、1400℃で溶融させた。次いで、所定の形状の金型に流し出して冷却成形した後、1規定の硝酸による処理を90℃にて24時間行い、多孔質シリカガラスを得た。
【0132】
この多孔質シリカガラスを、0.14gのTb(NO33・xH2Oを10mlの蒸留水に溶解させた水溶液に含浸させた。多孔質シリカガラスを1度上記水溶液に含浸させた後、350℃で1時間乾燥させて、硝酸塩を分解させた後、さらにもう1度上記水溶液に含浸させた。その後、2℃/分の速度でゆっくりと温度を上昇させ1100℃にて2時間、大気中で焼成を行った。
【0133】
上記得られた発光ガラスに対して、波長233nmの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を図6に示す。図6に示すように、上記得られた発光ガラスは、波長375nm〜550nmの領域で断続的に強い蛍光を発することがわかった。
【0134】
また、図7に得られた発光ガラスにおける波長542nmの赤色蛍光の励起波長依存性を測定した結果を示す。図7に示すように、上記得られた発光ガラスは、波長220nm〜250nm程度までの領域の紫外線の照射により励起され、強く発光することがわかった。
【0135】
〔実施例4〕
上記発光ガラスが水中でも発光するか否かを確認し、水中照明器具としての利用可能性を検討した。具体的には、以下のように行った。
【0136】
まず、図8(a)に示すように、上記実施例1の方法により、Euをドープして作製した発光ガラスをビーカー湯中に浸した後、ビーカー外から4W(ワット)のブラックライト(波長:365nm)を上記発光ガラスに照射した。そして、周囲を暗くして観察したところ、図8(b)に示すように、ビーカー内部の発光ガラスは明るく発光し、ビーカー外から目視でも発光がはっきりと確認できた。
【0137】
この結果より、上記発光ガラスは、加温した水中でも発光可能であることがわかり、耐熱性と発光性とを併せ持つことがわかった。これにより、上記発光ガラスを利用することにより、耐熱性が優れており、かつ発光強度の強い水中照明装置を作製できることがわかった。なお、上記実験では、湯中に発光ガラスを浸し、湯中での発光を調べているが、勿論、加温していない水中での発光も可能である。
【0138】
〔実施例5〕
次に、発光ガラスの空気中での発光を調べた。具体的には、以下のように行った。
【0139】
まず、図9(a)に示すように、上記実施例1の方法により、Euをドープして作製した発光ガラスをバーナー上にかざし、4Wのブラックライト(波長:365nm)を照射した。そして、周囲を暗くして観察したところ、図9(b)に示すように、上記発光ガラスは目視で確認できる程度に明るく発光した。
【0140】
この結果より、上記発光ガラスは、加熱しながらでも発光可能であり、優れた耐熱性と発光性とを併せ持つことがわかった。これにより、上記発光ガラスを利用することにより、耐熱性が優れており、かつ発光強度の強い照明装置を作製できることがわかった。なお、上記実験では、バーナーに発光ガラスをかざして、空気中での発光を調べているが、勿論、加熱なしの発光も可能である。
【0141】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る発光ガラス生産方法によれば、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、強い発光を呈する発光ガラスを生産することができるという効果を奏する。
【0142】
また、本発明に係る発光ガラスは、紫外線を可視域の光へ高効率に変換することができるとともに、ガラス母体が安定な酸化物ガラスであるため、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているという効果を奏する。さらに、本発明に係る発光ガラスは、ガラス母体が多量のシリカを含むため、母ガラスの紫外線透過率が高く、より短波長の光で励起できるだけでなく、紫外線照射による欠陥も発生し難いという効果を奏する。また、本発明に係る発光ガラスは、希土類を多量に含ませなくても強力に発光するため、コストを低減することができるという効果を奏する。
【0143】
また、本発明に係る照明装置または照明方法は、上記発光ガラスを利用しているため、耐熱性、化学的耐久性、機械的強度が優れているだけでなく、環境に対して悪影響が無く、屋外でも長期間安定に使用できるという効果を奏する。また、高価な希土類原子を多量に使用しないため、低コストで生産可能であるという効果を奏する。さらに、紫外線を照射するのみで強く発光し、送電の必要性も無いため、水中で利用しても、漏電の危険性もなく、美感の優れた照明装置として利用できるという効果を奏する。
【0144】
また、本発明に係るディスプレイ装置は、透過配置や3D的な利用を行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラス(Eu含有)の透過スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図2】本実施の形態に係る大気中で焼成して得られた発光ガラス(Eu含有)および還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラス(Eu含有)に対して波長254nmの紫外光を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図3】本実施の形態に係る還元雰囲気中で焼成して得られた発光ガラス(Eu含有)における波長430nmの青色蛍光の励起波長依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図4】本実施の形態に係る3種類の条件で焼成して得られた発光ガラス(Ce含有)に対して、波長310nm〜345nmの間の紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図5】本実施の形態に係る3種類の条件で焼成して得られた発光ガラス(Ce含有)における波長380nmの蛍光の励起波長依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図6】本実施の形態に係る発光ガラス(Tb含有)に対して、波長233nmの紫外線を照射し、励起させた際に発生した蛍光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図7】本実施の形態に係る発光ガラス(Tb含有)における波長542nmの赤色蛍光の励起波長依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図8】本実施の形態に係る発光ガラス(Eu含有)が水中でも発光可能かを確認した実験の結果を示す図である。
【図9】本実施の形態に係る発光ガラス(Eu含有)が空気中でも発光可能かを確認した実験の結果を示す図である。
【図10】本実施の形態に係る照明装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図11】本実施の形態に係る照明装置のその他の例の構成を模式的に示す図である。
【図12】本実施の形態に係る照明装置のその他の例の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 照明装置
2 基材
3 発光ガラス
4 ブラックライト(紫外線光源)
10 照明装置
13 発光ガラス
14 紫外線ランプ(紫外線光源)
20 照明装置
23 発光ガラス
24 紫外線ランプ(紫外線光源)
25 光ファイバー
26 紫外線ファイバー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxide glass that is excellent in chemical and mechanical stability and exhibits strong luminescence, and a method for using the same.
[0002]
[Prior art]
Phosphor materials using rare earths such as Eu (europium) and Tb (terbium) have already been put to practical use in lamps, cathode ray tubes and the like. The phosphor material is produced by a method in which a powdery phosphor containing a rare earth atom is coated on a carrier, or a method in which a phosphor is coated on a carrier by a sol-gel method (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). Reference 1 and Non-Patent Document 2). That is, since the phosphor material is produced by a method of coating the surface with a phosphor, only surface fluorescence can be obtained.
[0003]
However, there is a need for a phosphor material that is transparent and can be bulk-molded for use in the adjustment of high-intensity lamps, displays, or short-wavelength lasers. As such a phosphor material, it is preferable to use a stable oxide glass. However, in the conventional oxide glass, since the bond between the rare earth atom as the emission center and the oxide glass matrix is strong, a luminescent glass that easily emits non-radiative transition and exhibits strong light emission cannot be obtained.
[0004]
In order to solve this problem, fluorescent glass using fluoride glass and oxyfluoride glass (see Patent Document 2 and Patent Document 3) has been developed. A method for producing oxide glass containing a large amount of rare earths is also disclosed (see Patent Document 4).
[0005]
As another method for producing luminescent glass, porous oxide glass (Vycor glass) is doped with ions (see Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4) or semiconductor fine particles (Patent Document 5 and Non-Patent Document). 5-7) is disclosed.
[0006]
In addition, some lighting fixtures using the above-described luminescent glass and fluorescent fixtures using a fluorescent material are known. As a lighting technique using a fluorescent material and an ultraviolet lamp (for example, a black light), a technique for irradiating ultraviolet light onto a plate coated with a fluorescent paint and using it as a display device (Patent Document 6), light is emitted by the ultraviolet light. A sign device (Patent Document 7) using a phosphor and a black light is disclosed. Furthermore, a highly transparent planar light-emitting luminaire using fluoride glass and black light is known (Patent Document 8).
[0007]
Furthermore, underwater lighting fixtures that illuminate water tanks and the like from the inside are known, but as conventional underwater lighting fixtures, devices that feed power (power transmission) cords underwater, or waterproof lighting fixtures that use electromagnetic induction A lighting fixture that lights a waterproof lamp is also known (Patent Document 9).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-270733 A (publication date: October 2, 2001)
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-8-133780 (publication date May 28, 1996)
[0010]
[Patent Document 3]
JP 9-206422 A (publication date August 5, 1997)
[0011]
[Patent Document 4]
JP 10-167755 A (publication date June 23, 1998)
[0012]
[Patent Document 5]
US Pat. No. 6,211,526
[0013]
[Patent Document 6]
JP 2001-290447 A (publication date October 19, 2001)
[0014]
[Patent Document 7]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-333619 (Publication date: December 18, 1998)
[0015]
[Patent Document 8]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-283415 (publication date: October 15, 1999)
[0016]
[Patent Document 9]
JP 2002-251901 A (publication date September 6, 2002)
[0017]
[Non-Patent Document 1]
“Enhanced emission from Eu” by M. Nogami and Y. Abe 2+ ions in sol-gel derived Al 2 O Three -SiO 2 glasses. ", Appl. Phys. Lett., 69 (25) 3776 (1996), published by the American Institute of Physics (issued December 16, 1996)
[0018]
[Non-Patent Document 2]
M. Nogami, "Fluorescence properties of Eu-doped GeO 2 -SiO 2 glass heated under an H 2 atmosphere. ", J. Luminescence, 92, 329 (2001), published by Elsevier Science (published April 2001)
[0019]
[Non-Patent Document 3]
H. Mack, R. Reisfeld and D. Avnir, "Fluorescence of rate earth ions adsorbed on porous vycor glass.", Chem. Phys. Lett. Vol. 99, No. 3, 238 (1983), published by Elsevier Science. (Issued date: August 5, 1983)
[0020]
[Non-Patent Document 4]
R. Reisfeld, N. Manor and D. Avnir, “Transparent high surface area porous supports as new materials for luminescent solar concentrators.”, Solar Energy Materials, 8, 399 (1983), published by North-Holland Publishing Company 1983)
[0021]
[Non-Patent Document 5]
AL Huston, BL Justus and TL Johnson, "Fiber-optic-coupled, laser heated thermoluminescence dosimeter for remote radiation sensing.", Appl. Phys. Lett., 68 (24), 3377 (1996), published by American Institute of Physics. (Published June 10, 1996)
[0022]
[Non-Patent Document 6]
BL Justus and AL Huston, “Ultraviolet dosimetry using thermoluminescence of semiconductor-doped Vycor glass.”, Appl. Phys. Lett., 67 (9), 1179 (1995), published by American Institute of Physics (published in August 1995) 28th)
[0023]
[Non-Patent Document 7]
BL Justus, AL Huston and TL Johnson, “Laser-heated radiation dosimetry using transparent thermoluminescent glass.”, Appl. Phys. Lett., 68 (1), 1 (1996), published by American Institute of Physics. January 1,
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described fluorescent glass using the conventional fluoride glass or oxyfluoride glass has a problem that it has not only poor heat resistance and chemical durability but also low mechanical strength. For this reason, in the said conventional fluorescent glass, preparation of a large sized glass plate etc. is difficult, and it was difficult to use it in air | atmosphere, especially outdoors over a long period of time. Further, fluoride and the like have many problems such as having an adverse effect on the environment.
[0025]
In addition, an oxide glass containing a large amount of rare earth has excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength, but has a problem that its price is very high because it contains a large amount of rare earth.
[0026]
Furthermore, the luminescent glass obtained by the conventional method of doping porous oxide glass with ions or semiconductor fine particles has a problem that fluorescence with high emission intensity cannot be obtained. For example, when the above conventional luminescent glass is irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet lamp of about several watts, strong fluorescence that can be sufficiently confirmed by visual observation cannot be obtained.
[0027]
In addition, the organic fluorescent paint used in the conventional lighting device has a problem that it is not suitable for long-term outdoor use because it lacks chemical durability, and the lighting device using the organic fluorescent paint is short-term. There is a problem that it is limited to signs for use and indoor use.
[0028]
Furthermore, as described above, a lighting device using fluoride glass has many problems with respect to the environment, and when used outdoors for a long period of time, there is a problem that it lacks stability.
[0029]
In addition, the conventional underwater lighting fixtures are not only poor in appearance, but also have a problem that there is a risk of electric leakage if the power transmission cord is damaged.
[0030]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the purpose thereof is a light-emitting glass that exhibits excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength, and exhibits strong light emission upon irradiation with ultraviolet rays or the like. And a method for producing the luminescent glass, and a method for using the luminescent glass.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
As will be described later, the present inventors impregnate a porous glass (porous silica glass) produced using waste glass or the like with a rare earth compound or the like, and then perform firing in the air or in a reducing atmosphere. Thus, an oxide glass was obtained. As a result of detailed examination of the oxide glass, the oxide glass has excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength, and does not contain a large amount of rare earth atoms. The inventors have found that they exhibit strong luminescence, and have completed the present invention based on these findings.
[0032]
That is, in order to solve the above problems, the method for producing a luminescent glass according to the present invention includes a first step of adsorbing rare earth atoms on the porous glass, and a rare earth atom-containing adsorbed porous glass obtained by the first step. And a second step of firing in air or in a reducing atmosphere.
[0033]
The luminescent glass produced by the above method is excited by irradiation with light in the ultraviolet region and emits strong fluorescence. That is, the luminescent glass can convert ultraviolet rays into visible light with high efficiency. Furthermore, since the light-emitting glass is an oxide glass, the light-emitting glass is excellent in heat resistance, chemical durability, and mechanical strength. Therefore, according to the above configuration, it is possible to easily produce an oxide glass that exhibits excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength and exhibits strong light emission.
[0034]
In addition, since the glass matrix contains a large amount of silica, the light-emitting glass has the advantage that the mother glass has high ultraviolet transmittance and can be excited by light having a shorter wavelength, and defects due to ultraviolet irradiation are less likely to occur. In addition, since the above light-emitting glass emits light strongly without containing a large amount of rare earth, the cost can be reduced.
[0035]
The rare earth atom is preferably at least one kind of lanthanoid atom, and more preferably Eu, Ce, or Tb. With these atoms, it is possible to produce a luminescent glass that emits powerful light.
[0036]
In the luminescent glass production method according to the present invention, the first step is preferably a step of impregnating a porous glass with a solution containing the rare earth atom-containing compound.
[0037]
According to said structure, the compound which has the said rare earth atom (Hereafter, it may only be called a rare earth compound) can be easily infiltrated into porous glass. Therefore, it is possible to easily produce an oxide glass that has excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength and exhibits strong light emission.
[0038]
Moreover, as for the luminescent glass production method which concerns on this invention, it is preferable that the calcination temperature in the said 2nd process is 900 degreeC or more.
[0039]
According to said structure, the porous glass which made the rare earth atom adsorb | suck can fully be sintered. For this reason, it is possible to produce an oxide glass that is excellent in heat resistance, chemical durability, and mechanical strength and exhibits strong light emission.
[0040]
In the luminescent glass production method according to the present invention, the first step preferably further includes a step of adsorbing a sensitizer to the porous glass.
[0041]
According to said structure, the valence control of rare earth ions can be performed with baking. For this reason, the luminescent glass which emits fluorescence more strongly can be produced.
[0042]
The luminescent glass production method according to the present invention preferably further includes a step of rapidly cooling after firing in the second step.
[0043]
According to said structure, it can prevent that a matrix (oxide glass base material) and a rare earth atom react. For this reason, the luminescent glass which emits stronger fluorescence can be produced.
[0044]
Moreover, in order to solve said subject, the luminescent glass which concerns on this invention is produced by one of said luminescent glass production methods.
[0045]
The luminescent glass according to the present invention is excited by irradiation with light in the ultraviolet region and emits strong fluorescence. That is, the luminescent glass can convert ultraviolet rays into visible light with high efficiency. Furthermore, since the light-emitting glass is an oxide glass, the light-emitting glass is excellent in heat resistance, chemical durability, and mechanical strength. In addition, since the glass matrix contains a large amount of silica, the light-emitting glass has the advantage that the mother glass has high ultraviolet transmittance and can be excited by light having a shorter wavelength, and defects due to ultraviolet irradiation are less likely to occur. Moreover, the light emitting glass can be produced at a low price.
[0046]
Moreover, in order to solve said subject, the illuminating device which concerns on this invention is equipped with said luminescent glass and an ultraviolet light source, It is characterized by the above-mentioned.
[0047]
As described above, the light-emitting glass according to the present invention is excellent in heat resistance, chemical durability, and mechanical strength, and further has high transparency, so that it can be excited not only by short-wavelength light but also by ultraviolet irradiation. There is an advantage that defects are hardly generated. Moreover, the said luminescent glass has the advantage that it can be manufactured at low cost.
[0048]
For this reason, the lighting device according to the present invention has little adverse effect on the environment, and can be used as a lighting fixture that is stable for a long time even outdoors. Furthermore, this lighting device can be used as a transparent glass that does not damage the environment during the daytime, and can be used as a lighting fixture that uses a light source such as a black light at night. It can be used for signboards that give a good impression. Moreover, since the said illuminating device does not use a lot of expensive rare earth atoms, it can be produced at low cost.
[0049]
In addition, an underwater lighting device according to the present invention is characterized by including the light emitting glass and the ultraviolet light source.
[0050]
The luminescent glass emits light when irradiated with ultraviolet rays even in water, as shown in Examples described later. For this reason, according to the illuminating device of this invention, it can be used as an underwater illuminating device with strong emitted light intensity | strength, for example by irradiating a light-emitting glass with an ultraviolet-ray from the outside of water or in water. Since such an underwater lighting device does not require a power transmission cord or the like, there is no risk of electric leakage even in water, and there is an advantage that the aesthetics are not impaired. In addition, the advantage as an illuminating device is as above-mentioned.
[0051]
In the illumination device according to the present invention, the illumination device further includes an optical fiber, one end of the optical fiber is connected to the ultraviolet light source, and the other end of the optical fiber is the light emitting device. It is preferably provided in the vicinity of the glass.
[0052]
According to said structure, the ultraviolet-ray irradiated from the said ultraviolet light source is irradiated with respect to the said light emission glass from the said light emission glass vicinity via the said optical fiber. That is, ultraviolet rays can be introduced to the vicinity of the illumination part (light-emitting glass) by the optical fiber. For this reason, the illuminating device according to the present invention is more than the case of irradiating the illumination portion (light emitting glass) with ultraviolet rays from a position away from the illumination portion (light emitting glass), for example, outside the water tank. It can be used as a lighting device having a higher emission intensity. Furthermore, since ultraviolet rays are introduced through an optical fiber and no power transmission cord is required, there is no danger of leakage, and it can be used as an underwater lighting device with excellent aesthetics.
[0053]
Moreover, in order to solve said subject, the illumination method which concerns on this invention is characterized by utilizing said luminescent glass and an ultraviolet light source.
[0054]
The above method has little adverse effect on the environment and can be used as a stable lighting method for a long time even outdoors, not only as a method for displaying dangerous spots at night, or as a lighting method that gives a comfortable impression to people. It can also be used as an underwater lighting method.
[0055]
In addition, a display device according to the present invention includes the light emitting glass.
[0056]
With the above structure, light emission and transparency of the light-emitting glass can be used, so that a display device having a transmission arrangement and a three-dimensional (3D) display capability can be obtained.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
One embodiment of the light emitting glass production method and the light emitting glass according to the present invention will be described below. The present invention is not limited to this.
[0058]
(1) Luminescent glass production method
The method for producing a luminescent glass according to the present invention includes a first step of adsorbing rare earth atoms on a porous glass and a rare earth atom-adsorbing porous glass obtained by the first step being fired in the atmosphere or in a reducing atmosphere. What is necessary is just to have a 2nd process. Below, each process, material, a product, etc. in the luminescent glass production method of this invention are demonstrated in detail.
[0059]
(1-1) First step
It is preferable that the porous glass used in the first step in the method for producing a luminescent glass of the present invention has a relatively small pore diameter. This is because it is considered that the pore size needs to be reduced by firing so that the pore diameter is confined in the matrix.
[0060]
Moreover, the said porous glass should just be a glass which has a silica as a main component, and the chemical composition etc. of each atom contained are not specifically limited. Moreover, a conventionally well-known method can be utilized for the preparation method of this porous glass. For example, as shown in the examples described later, a compound containing a predetermined proportion of Si, O, B, Na, and Al is added to a commercially available waste glass and melted at a high temperature, followed by cooling and molding. However, the present invention is not limited to this method.
[0061]
The step of adsorbing rare earth atoms on the porous glass may be a step of adsorbing rare earth atoms (including rare earth ions; the same applies to the present invention) or rare earth compounds on the surface and pores of the porous glass. Specific examples include a method of impregnating the porous glass with a solution containing a rare earth atom or a rare earth compound, or a method of applying a solution containing a rare earth atom or a rare earth compound to the porous glass. The solvent of the solution may be water or an organic solvent other than water, and is not particularly limited. The amount of rare earth atoms or rare earth compounds adsorbed on the porous glass can be set as appropriate.
[0062]
Further, conditions for adsorbing rare earth atoms or rare earth compounds on the porous glass, such as the time, temperature, number of times, the amount of solution, the pH of the solution, etc. for impregnating the porous glass into the solution, and the porosity The frequency | count etc. which apply | coat the said solution to a porous glass can be suitably set, and are not specifically limited.
[0063]
Alternatively, after the rare earth atom or rare earth compound is adsorbed on the porous glass, it is once dried and the rare earth atom or rare earth compound is adsorbed again. That is, a drying step may be inserted in the middle of the first step, and the step of adsorbing the rare earth atoms and the drying step may be repeated a plurality of times. Thereby, rare earth atoms or rare earth compounds can be reliably adsorbed to the porous glass, concentration quenching can be prevented, and luminescent glass with higher emission intensity can be produced.
[0064]
Examples of the rare earth atoms include Sc (scandium), Y (yttrium), and lanthanoids (La (lanthanum), Ce (cerium), Pr (praseodymium), Nd (neodymium)) belonging to the group 3A of the long-period type periodic table. , Pm (promethium), Sm (samarium), Eu (europium), Gd (gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium), Tm (thulium), Yb (ytterbium) , Lu (lutetium)). The rare earth atom referred to in the present invention includes a rare earth ion.
[0065]
Among these atoms, at least one atom of a lanthanoid is preferable, and Eu, Ce, and Tb are particularly preferable. This is because a light-emitting glass with high emission intensity can be easily produced with the above-mentioned atoms. Needless to say, the rare earth atoms may be used alone or in combination with a plurality of rare earth atoms.
[0066]
Examples of the rare earth compound include Sc compounds, Y compounds, and lanthanoid compounds. Specifically, for example, compounds such as nitrates, oxides, chlorides, carbonates, sulfates, organometallic salts containing rare earth atoms, and conventionally known compounds such as hydrates of these compounds can be mentioned, It is not particularly limited.
[0067]
Moreover, the 1st process in the luminescent glass production method of this invention may have further the process of making a porous glass adsorb | suck a sensitizer.
[0068]
The step of adsorbing the sensitizer on the porous glass is not particularly limited as long as it is a step of adsorbing the sensitizer on the surface and pores of the porous glass. Specifically, for example, as shown in the examples described later, a method of impregnating a porous glass with a solution containing a sensitizer, a method of applying a solution containing a sensitizer to the porous glass, etc. Can be mentioned. As the solvent of the solution, a conventionally known solvent such as water or an organic solvent can be used. Further, the step of adsorbing the sensitizer to the porous glass may be performed a plurality of times. Thereby, a sensitizer can be easily infiltrated into the porous glass, and a luminescent glass that emits light more strongly can be produced.
[0069]
Moreover, the said sensitizer should just be a compound (for example, oxide etc.) with a composition different from oxide glass (silica), and is not specifically limited. Specifically, for example, a compound containing at least one of atoms such as Al (aluminum), Zn (zinc), Sn (tin), and Mg (magnesium) can be given. Examples of these compounds include compounds such as nitrates, oxides, chlorides, sulfates or carbonates containing the above atoms, and conventionally known compounds such as hydrates of these compounds.
[0070]
The amount of the sensitizer adsorbed on the porous glass can be set as appropriate and is not particularly limited.
[0071]
The step of adsorbing the sensitizer to the porous glass may be performed at any stage before or after the step of adsorbing the rare earth atom to the porous glass. Further, the rare earth atom and the sensitizer are adsorbed to the porous glass. You may perform the process to make it simultaneously. In addition, a drying step may be provided between the step of adsorbing the rare earth atoms on the porous glass and the step of adsorbing the sensitizer on the porous glass, and a plurality of these two adsorption steps and drying steps may be provided. It can be repeated once.
[0072]
That is, the step of adsorbing the sensitizer to the porous glass may be performed at any stage as long as it is before firing in the second step described below, and conditions such as the number of times can be appropriately set.
[0073]
(1-2) Second step
The second step in the luminescent glass production method of the present invention may be a step in which the rare earth atom-adsorbed porous glass obtained in the first step is baked in the atmosphere or in a reducing atmosphere. Etc. are not particularly limited. For example, as a method for firing in a reducing atmosphere, a method of firing in an alumina crucible containing carbon, as shown in Examples described later, and the like can be mentioned.
[0074]
The firing temperature is preferably 900 ° C. or higher. This is because, as shown in the examples described later, when firing at a temperature lower than 900 ° C., an oxide glass exhibiting sufficient light emission cannot be obtained. This is because the pore diameter and surface state of the porous glass on which rare earth atoms are adsorbed can be controlled by firing at 900 ° C. or higher.
[0075]
The upper limit of the firing temperature is preferably 1600 ° C. This is because the substrate glass softens when fired at a temperature higher than this.
[0076]
Moreover, the time for firing, the rate of increasing the temperature, and the like can be set as appropriate, and are not particularly limited.
[0077]
Moreover, it is preferable to include the process of rapidly cooling the oxide glass obtained after the said baking. This is because it is known that when the firing is performed for a long time or when the rapid cooling is not performed after the firing, the matrix (oxide glass base) reacts with the rare earth atoms, and the fluorescence becomes weak. . The method of rapid cooling is not particularly limited, and examples thereof include a method of cooling in a constant temperature bath and a method of leaving in the atmosphere. The cooling time, the cooling rate, etc. can be set as appropriate.
[0078]
(2) Luminescent glass
The luminescent glass according to the present invention may be a luminescent glass produced by the above method, and the chemical composition only needs to contain at least Si (silicon), O (oxygen), and rare earth atoms, and is particularly limited. Is not to be done.
[0079]
In addition, the luminescent glass according to the present invention is excited by irradiation with light in the ultraviolet region and emits strong fluorescence, as shown in Examples described later. That is, it can be said that the luminescent glass according to the present invention can convert ultraviolet rays or X-rays into visible light with high efficiency. Furthermore, since the light emitting glass according to the present invention is an oxide glass having a stable glass matrix, it has excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength.
[0080]
In addition, since the glass base material contains a large amount of silica, the light-emitting glass according to the present invention has an advantage that the mother glass has high ultraviolet transmittance and can be excited by light having a shorter wavelength. In addition, there is an advantage that defects due to ultraviolet irradiation hardly occur. Further, since light is emitted strongly without containing a large amount of rare earth, it is possible to reduce the cost.
[0081]
Specifically, as shown in the examples described later, for example, a luminescent glass obtained by firing at 1100 ° C. in a reducing atmosphere using Eu as a rare earth atom has an emission intensity by ultraviolet light excitation. Exhibited large blue light emission. On the other hand, the luminescent glass obtained when fired in the atmosphere did not show sufficient luminescence (see FIGS. 2 and 3).
[0082]
Further, the luminescent glass obtained by firing at 1100 ° C. in a reducing atmosphere using Ce as a rare earth atom exhibited emission with high emission intensity by ultraviolet light excitation (see FIGS. 4 and 5). Further, Al (NO) as a sensitizer is further added to the porous glass on which Ce is adsorbed. Three ) Three The light-emitting glass obtained by baking after adsorbing luminescence showed stronger light emission (see FIGS. 4 and 5).
[0083]
When the rare earth atoms were baked at 1100 ° C. using Tb as the rare earth atoms, the resulting luminescent glass exhibited red luminescence with high emission intensity by ultraviolet light excitation (see FIGS. 6 and 7). .
[0084]
As described above, when a porous glass adsorbed with rare earth atoms such as Eu, Ce, and Tb is fired in the atmosphere, the rare earth atoms are usually stable trivalent or tetravalent ions (for example, Eu 3+ , Tb 3+ , Ce 4+ Etc.). For this reason, the light-emitting glass mainly exhibits red light emission or does not show so strong light emission due to ultraviolet light excitation. On the other hand, by firing the rare earth atom-adsorbed porous glass in a reducing atmosphere, for example, Eu ions are converted from trivalent to divalent ions (Eu 3+ → Eu 2+ ). For this reason, it is thought that luminescent glass will exhibit blue light emission with large luminescence intensity.
[0085]
When the sensitizer is present together with the rare earth atom, the sensitizer becomes an oxide by firing at a high temperature, and has an effect of enhancing fluorescence from the rare earth atom. For this reason, it is thought that the luminescent glass obtained by baking the porous glass which adsorb | sucked the rare earth atom and the sensitizer will exhibit stronger luminescence by ultraviolet light excitation.
[0086]
From these results, according to the method for producing a luminescent glass according to the present invention, the porous glass adsorbed with rare earth atoms is sufficiently baked in the presence or absence of a sensitizer, thereby producing rare earth ions and glass. It can be said that the control with the interface can be appropriately performed.
[0087]
Moreover, it is thought that the state of the interface between the rare earth ions and the glass is different from that of a normal oxide glass in the luminescent glass according to the present invention by firing in a reducing environment.
[0088]
Furthermore, as shown in the Example mentioned later, the light emission glass which concerns on this invention light-emits strongly, heating even with a burner. It also emits intense light even in warm water. From this, it can be said that the light-emitting glass emits strong light in both air and water under a high temperature environment, and has both excellent heat resistance and light emission. Of course, it goes without saying that the luminescent glass emits light strongly even in a high temperature environment.
[0089]
The luminescent glass according to the present invention has the excellent functions as described above. For this reason, for example, it can be used for optical axis adjustment of an excimer laser or the like. Further, it can be used for a fluorescent tube for a lamp, a fluorescent fiber, a display, an LCD backlight, a display device, or the like.
[0090]
Furthermore, the luminescent glass according to the present invention can be formed into various shapes such as tubes, plates, fibers, and the like by appropriately changing the manufacturing conditions. Specifically, for example, when producing a porous glass, there is a step of once melting at a high temperature as shown in Examples described later. After being melted at a high temperature, it is poured into a mold having various shapes and cooled to form a porous glass having a desired shape. Therefore, by using the porous glass having various shapes, it is possible to produce light-emitting glasses having various shapes such as tubes, plates, fibers and the like.
[0091]
(3) Utilization of luminescent glass according to the present invention
The luminescent glass according to the present invention is excited by ultraviolet rays or X-rays and emits light in the visible range, and further has excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength. In addition, the light-emitting glass according to the present invention has an advantage that it is excited by short-wavelength light and does not easily cause defects due to ultraviolet irradiation. In addition, production costs can be reduced.
[0092]
For this reason, the outstanding illuminating device can be produced using the said light emission glass. That is, the illuminating device according to the present invention only needs to include the light emitting glass and the ultraviolet light source, and other configurations may include various configurations of conventionally known illuminating devices, and are particularly limited. It is not something. Moreover, it can be said that the illuminating device which concerns on this invention should just utilize the said light emission glass.
[0093]
In addition, the “ultraviolet light source” in the present invention is not limited as long as it can irradiate the light emitting glass with an electromagnetic wave having a wavelength range called so-called X (X-ray) or ultraviolet light, and can emit light. In general, the intensity of ultraviolet rays, the number of watts (W), and the like can be appropriately set and are not particularly limited. Specifically, for example, a conventionally known commercially available black light or ultraviolet lamp can be used.
[0094]
The lighting device according to the present invention can also be used in water. This is because the luminescent glass emits light when it receives ultraviolet rays even in water, as shown in the examples described later.
[0095]
The lighting device according to the present invention further includes an optical fiber, one end of the optical fiber is connected to the ultraviolet light source, and the other end of the optical fiber is provided in the vicinity of the light emitting glass. It is preferable that According to the above configuration, for example, even when a luminescent glass is disposed in water and an ultraviolet light source is disposed outside water, ultraviolet light is emitted from the vicinity of the luminescent glass in water to the luminescent glass through the optical fiber. Can be irradiated. Unlike the power transmission cord, the optical fiber is not energized, so there is no risk of leakage, and the lighting device is composed of the minimum necessary components such as light-emitting glass, optical fiber, and ultraviolet light source. There is an advantage that there is nothing. In addition, it is preferable that the "near" here is in the range of the distance where the luminescent glass and the end of the optical fiber are in contact to the distance where the distance between the luminescent glass and the end of the optical fiber is 30 cm away, for example. This is because if the distance between the light emitting glass and the end of the optical fiber is more than the above range, the significance of introducing ultraviolet rays to the vicinity of the light emitting glass using the optical fiber is diminished.
[0096]
Below, although the specific structure of the illuminating device 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated based on FIG. 10, the illuminating device which concerns on this invention is not restricted to this structure.
[0097]
As shown in FIG. 10, the lighting device 1 according to the present embodiment includes a base material 2, the luminescent glass 3, and a black light 4. The light emitting glass 3 and the black light 4 are provided on the base material 2. The luminescent glass 3 functions as an illumination member, and the black light 4 functions as an ultraviolet light source.
[0098]
The base material 2 may be any material as long as it does not hinder the light emission of the light emitting glass 3. For example, conventionally known base materials such as metal, glass, firewood, rock, wood, concrete, and plastic can be used and are not particularly limited. It is not something. The luminescent glass 3 may be the luminescent glass according to the present invention as it is, or may be used by connecting the luminescent glass according to the present invention and a base material (for example, glass, metal, rock, etc.). .
[0099]
Further, the means for providing the light emitting glass 3 and the black light 4 on the base material 2 are also conventionally known physical and chemical connections such as a method of physically fixing with a fastener or a method of adhering with an adhesive. A method, an adhesion method, or the like can be used, and is not particularly limited. Alternatively, the black light 4 may not be provided on the base material 2 but may be provided at a position appropriately separated from the base material 2 to irradiate the light emitting glass 3 with ultraviolet rays.
[0100]
According to said illuminating device 1, as a transparent glass which does not impair the surrounding environment at daytime, it can be stably used as a lighting fixture using the black light 4 at night even for a long time outdoors. Therefore, the illuminating device 1 can be used for, for example, display of a dangerous place at night and a signboard that gives a comfortable impression to people.
[0101]
Moreover, since the said light emission glass light-emits also in water, as shown in the Example mentioned later, it can be used also as an underwater illumination device.
[0102]
Specific configurations of the lighting device 10 and the lighting device 20 according to the present embodiment that can be used in water will be described with reference to FIGS. 11 and 12, but the lighting device according to the present invention is limited to this configuration. It is not a thing.
[0103]
As shown in FIG. 11, the lighting device 10 includes a light emitting glass 13 and an ultraviolet lamp 14. The luminescent glass 13 is disposed in water, and the ultraviolet lamp 14 is provided outside the water. As described above, the luminescent glass 13 according to the present invention may be used as it is, or the luminescent glass according to the present invention and a base material (for example, glass, metal, rock, etc.) connected to each other. May be. The distance between the ultraviolet lamp 14 and the light emitting glass 13 may be a distance that allows the light emitting glass 13 to emit light by the ultraviolet light irradiated from the ultraviolet lamp 14, and can be set as appropriate according to the irradiation intensity of the ultraviolet lamp 14. is there.
[0104]
According to the illuminating device 10, the luminescent glass 13 emits light in water by irradiating the luminescent glass 13 with the ultraviolet lamp 14 from the outside of water. For this reason, since the said illuminating device 10 does not have the necessity of power transmission unlike the conventional underwater illuminating device, there is no danger of electric leakage, and since it is comprised from fewer members, there is an advantage that the aesthetics are not impaired. is there.
[0105]
Moreover, as shown in the Example mentioned later, the light emission glass concerning this invention light-emits strongly with the ultraviolet-ray of wavelength 365nm vicinity. Here, ultraviolet rays in the vicinity of a wavelength of 365 nm have a property of being efficiently transmitted even in water. For this reason, according to the underwater illumination device using the light emitting glass that emits strong light when irradiated with ultraviolet light having such a wavelength, even when the ultraviolet light is irradiated to the underwater illumination device from the outside of the water, the ultraviolet light is made of the light emitting glass. Since the illumination portion can be sufficiently irradiated, there is an advantage that light can be emitted with sufficient intensity.
[0106]
Moreover, the illuminating device 20 is equipped with the light emission glass 23 and the ultraviolet fiber 26, as shown in FIG. The ultraviolet fiber 26 has a configuration in which one end of the optical fiber 25 and the ultraviolet lamp 24 are connected. The light emitting glass 23 is disposed in water, the ultraviolet lamp 24 is disposed outside water, the optical fiber 25 extends from the outside of the water to the water, and the other end of the optical fiber 25 emits light. It is provided in the vicinity of the glass 23.
[0107]
As the light emitting glass 23, the light emitting glass according to the present invention may be used as it is, or the light emitting glass according to the present invention and a base material (for example, glass, metal, rock, etc.) may be connected. Further, as the ultraviolet fiber 26, for example, when the light emitting glass 23 that is an illumination part and the ultraviolet lamp 24 exist at a distance, the ultraviolet lamp 24 and the optical fiber 25 are connected to each other through the optical fiber 25. As long as ultraviolet rays can be introduced into the vicinity of the light-emitting glass 23, it is not particularly limited. Specifically, as shown in FIG. 12, one end of a conventionally known optical fiber 25 that functions as a light guide and an ultraviolet lamp 24 that functions as an ultraviolet light source are connected to each other. An example is one in which the irradiated ultraviolet light passes through the optical fiber 25 and is irradiated from the vicinity of the light emitting glass 23 from the other end of the optical fiber 25. The ultraviolet fiber 26 can be installed in water since there is no need for power transmission (energization), and an ultraviolet light source can be provided in the vicinity of the luminescent glass 23 in practice.
[0108]
Therefore, according to the illuminating device 20, it is possible to irradiate the light emitting glass 23 with ultraviolet rays from the vicinity by the ultraviolet fiber 26. For this reason, the said illuminating device 20 becomes strong in emitted light intensity. In addition, if only the luminescent glass 23 and the optical fiber 25 are present in the water, they can function as an illuminating device and do not require many members, so that they can be used as an underwater lighting fixture with excellent aesthetics. Furthermore, since there is no need for power transmission, there is no danger of leakage.
[0109]
Note that the configurations, arrangements, designs, and the like of the various lighting devices described above are not limited to those described above, and it goes without saying that the configurations, arrangements, designs, etc. of conventionally known lighting devices can be used. . For example, the light emitting glass 23 may be attached to the distal end portion of the ultraviolet fiber 26, and the ultraviolet fiber 26 and the light emitting glass 23 may be integrated. Furthermore, although the said illuminating device can be used underwater as it is, it is needless to say that it can be used waterproofing.
[0110]
Moreover, the luminescent glass which concerns on this invention can be utilized also for the illumination method. That is, the illumination method according to the present invention is not particularly limited as long as the light emitting glass and the ultraviolet light source are used.
[0111]
Moreover, as shown in the Example mentioned later, the said light emission glass is an outstanding material which light-emits intensely even in the heated state, and has both heat resistance and luminescent property. For this reason, by using the light emitting glass, it is possible to manufacture a heat-resistant lighting device that emits light strongly even in a high temperature environment (in water or in air).
[0112]
In addition, a display device can be manufactured using the light-emitting glass. That is, the display device according to the present invention only needs to include the light emitting glass, and other specific configurations are not particularly limited. For example, it can be arranged and used as a backlight of a normal LCD, or can be provided in the front part of a display screen of a normal display device and used as a transmissive arrangement.
[0113]
As described above, by using the lighting device or the lighting method using the light emitting glass according to the present invention, for example, the light emitting glass is provided on a transparent plate material, and a black light is emitted at night to emit light. It is possible to create a space that gives a comfortable impression, and it can also be used as a marker for a road sign.
[0114]
Embodiments will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail.
[0115]
【Example】
[Example 1]
After melting commercially available waste glass, the composition of the additive after melting is 8.8 Na with respect to 100 parts by weight of waste glass after melting. 2 O-95B 2 O Three -75SiO 2 -6Al 2 O Three Na so that 2 CO Three , H Three BO Three , SiO 2 , Al (OH) Three Each was added and melted at 1400 ° C. Subsequently, after pouring out into the metal mold | die of a predetermined shape and cooling-molding, the process by 1N nitric acid was performed at 90 degreeC, and the porous silica glass was obtained.
[0116]
This porous silica glass was mixed with 0.5 g of Eu (NO Three ) Three XH 2 An aqueous solution in which O was dissolved in 10 ml of distilled water was impregnated. After the porous silica glass was impregnated with the aqueous solution once, it was dried at 350 ° C. for 1 hour to decompose nitrates, and then further impregnated with the aqueous solution once more.
[0117]
Thereafter, the temperature was slowly increased at a rate of 2 ° C./min, and firing was performed at 1100 ° C. for 2 hours. When this firing was performed in the air, a luminescent glass exhibiting strong luminescence was not obtained. On the other hand, when firing was performed in a reducing atmosphere in an alumina crucible containing carbon, a luminescent glass exhibiting strong luminescence could be obtained. All of the obtained luminescent glasses were transparent in appearance.
[0118]
The result of measuring the transmission spectrum of the luminescent glass obtained by firing in the reducing atmosphere is shown in FIG. As shown in FIG. 1, it was found that the obtained luminescent glass has a high transmittance from around 300 nm and has a transmittance of 80% or more on the longer wavelength side than 400 nm.
[0119]
In addition, the fluorescence spectrum generated when the luminescent glass obtained by firing in the air and the luminescent glass obtained by firing in a reducing atmosphere are irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 254 nm and excited. The measurement results are shown in FIG. The solid line shown in FIG. 2 shows the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the atmosphere, and the broken line shows the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the reducing atmosphere. As shown in FIG. 2, it was found that the luminescent glass obtained by firing in a reducing atmosphere strongly emitted blue fluorescence having a wavelength of about 430 nm. On the other hand, the luminescent glass obtained by firing in the atmosphere did not show so strong luminescence.
[0120]
Moreover, the result of having measured the excitation wavelength dependence of blue fluorescence with a wavelength of 430 nm in the light emission glass obtained by baking in FIG. 3 at reducing atmosphere is shown. The solid line shown in FIG. 3 shows the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the atmosphere, and the broken line shows the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the reducing atmosphere. As shown in FIG. 3, it was found that the light-emitting glass obtained by firing in a reducing atmosphere was excited by irradiation with ultraviolet rays having a wavelength of about 230 nm to 350 nm and emitted strong light.
[0121]
In addition, when a commercially available 6 W (watt) ultraviolet lamp for sterilization (wavelength: 250 nm) is used to irradiate UV light to a luminescent glass obtained by firing in a reducing atmosphere from a location 2 cm away, a remarkable blue color is obtained. Luminescence could be observed with the naked eye.
[0122]
For comparison, the luminescent glass obtained when a porous glass was prepared in the same manner as described above and baked at 850 ° C. did not exhibit fluorescence.
[0123]
[Example 2]
After melting the commercially available waste glass, the composition of the additive after melting is 7Na with respect to 100 parts by weight of the waste glass after melting. 2 O-90B 2 O Three -75SiO 2 -6Al 2 O Three Na so that 2 CO Three , H Three BO Three , SiO 2 , Al (OH) Three Each was added and melted at 1400 ° C. Subsequently, after pouring out into the metal mold | die of a predetermined shape and cooling-molding, the process by 1N nitric acid was performed at 90 degreeC, and the porous silica glass was obtained.
[0124]
This porous silica glass was mixed with 0.5 g of Ce (NO Three ) Three ・ 9H 2 An aqueous solution in which O was dissolved in 10 ml of distilled water was impregnated. After the porous silica glass was impregnated with the aqueous solution once, it was dried at 350 ° C. for 1 hour to decompose nitrates, and then further impregnated with the aqueous solution once more.
[0125]
Thereafter, the temperature was slowly increased at a rate of 2 ° C./min, and firing was performed at 1100 ° C. for 2 hours. When this firing was performed in the air, a luminescent glass exhibiting strong luminescence was not obtained. On the other hand, when firing was performed in a reducing atmosphere in an alumina crucible containing carbon, a luminescent glass exhibiting strong luminescence could be obtained. Al (NO Three ) Three When the porous glass was impregnated with the aqueous solution in which the solution was dissolved and then baked in a reducing atmosphere, a luminescent glass exhibiting stronger luminescence could be obtained. The obtained luminescent glass was transparent in appearance. Also, impregnated Al (NO Three ) Three The nitrate is decomposed by firing, and Al 2 O Three It seems to have become.
[0126]
FIG. 4 shows the results of measuring the fluorescence spectra generated when the above-obtained three types of luminescent glass were excited by irradiating with ultraviolet rays having a wavelength of 310 nm to 345 nm. The broken line shown in FIG. 4 indicates the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the atmosphere, the alternate long and short dash line indicates the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the reducing atmosphere, and the solid line indicates Al 2 O Three The fluorescence spectrum which generate | occur | produced from the light emission glass obtained by making it adhere to the surface and baking by a reducing atmosphere is shown.
[0127]
As shown in FIG. 4, it was found that the luminescent glass obtained by firing in a reducing atmosphere strongly emitted fluorescence having a wavelength of about 400 nm. Al 2 O Three It was found that the light-emitting glass obtained by adhering to the surface and firing in a reducing atmosphere strongly emits fluorescence at a wavelength of about 390 nm. On the other hand, the luminescent glass obtained by firing in the atmosphere did not show so strong luminescence.
[0128]
Moreover, the result of having measured the excitation wavelength dependence of fluorescence with a wavelength of 380 nm in the three types of luminescent glass obtained above in FIG. 5 is shown. The broken line shown in FIG. 5 shows the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the atmosphere, the alternate long and short dash line shows the fluorescence spectrum generated from the luminescent glass obtained by firing in the reducing atmosphere, and the solid line indicates Al 2 O Three The fluorescence spectrum which generate | occur | produced from the light emission glass obtained by making it adhere to the surface and baking by a reducing atmosphere is shown.
[0129]
As shown in FIG. 5, the luminescent glass obtained by firing in a reducing atmosphere, and Al 2 O Three It was found that both the luminescent glasses obtained by adhering to the surface and then baked in a reducing atmosphere were excited by irradiation with ultraviolet rays in the wavelength range of about 230 nm to 350 nm and emitted intensely.
[0130]
For comparison, when a porous glass was prepared in the same manner as described above and fired at 900 ° C., the fluorescence exhibited by the obtained luminescent glass was very weak.
[0131]
Example 3
After melting the colored waste glass mixture, the composition of the additive after melting is 7Na with respect to 100 parts by weight of the waste glass after melting. 2 O-90B 2 O Three -75SiO 2 -6Al 2 O Three Na so that 2 CO Three , H Three BO Three , SiO 2 , Al (OH) Three Each was added and melted at 1400 ° C. Subsequently, after pouring out into the metal mold | die of a predetermined shape and carrying out cooling molding, the process by 1N nitric acid was performed at 90 degreeC for 24 hours, and the porous silica glass was obtained.
[0132]
This porous silica glass was mixed with 0.14 g of Tb (NO Three ) Three XH 2 An aqueous solution in which O was dissolved in 10 ml of distilled water was impregnated. After the porous silica glass was impregnated with the aqueous solution once, it was dried at 350 ° C. for 1 hour to decompose nitrates, and then further impregnated with the aqueous solution once more. Thereafter, the temperature was slowly increased at a rate of 2 ° C./min, and calcination was performed in the air at 1100 ° C. for 2 hours.
[0133]
FIG. 6 shows the result of measuring the fluorescence spectrum generated when the obtained luminescent glass was excited by irradiating it with ultraviolet rays having a wavelength of 233 nm. As shown in FIG. 6, it was found that the obtained luminescent glass emits strong fluorescence intermittently in a wavelength region of 375 nm to 550 nm.
[0134]
Moreover, the result of having measured the excitation wavelength dependence of the red fluorescence of wavelength 542nm in the light emission glass obtained in FIG. 7 is shown. As shown in FIG. 7, it was found that the obtained light emitting glass was excited by irradiation with ultraviolet rays in a wavelength range of about 220 nm to 250 nm and emitted strongly.
[0135]
Example 4
It was confirmed whether or not the luminescent glass emits light even in water, and the applicability as an underwater lighting fixture was examined. Specifically, it was performed as follows.
[0136]
First, as shown in FIG. 8A, after immersing a luminescent glass prepared by doping Eu by using the method of Example 1 in beaker hot water, 4 W (watts) of black light (wavelength) from outside the beaker : 365 nm) was irradiated to the luminescent glass. And when the periphery was darkened and observed, as shown in FIG.8 (b), the light emission glass inside a beaker emitted light brightly, and light emission was able to be confirmed clearly visually even from the outside of a beaker.
[0137]
From this result, it was found that the luminescent glass can emit light even in warm water, and it has been found that it has both heat resistance and luminescence. Thus, it was found that an underwater lighting device having excellent heat resistance and strong emission intensity can be produced by using the above-described luminescent glass. In the above experiment, the luminescent glass is immersed in hot water and the light emission in the hot water is examined. Of course, light emission in unheated water is also possible.
[0138]
Example 5
Next, light emission in the air of the luminescent glass was examined. Specifically, it was performed as follows.
[0139]
First, as shown in FIG. 9A, a luminescent glass produced by doping Eu was held over a burner by the method of Example 1 and irradiated with 4 W of black light (wavelength: 365 nm). And when the surroundings were darkened and observed, as shown in FIG.9 (b), the said luminescent glass light-emitted brightly to such an extent that it could confirm visually.
[0140]
From this result, it was found that the luminescent glass can emit light even when heated, and has both excellent heat resistance and luminescence. Thus, it was found that by using the light emitting glass, a lighting device having excellent heat resistance and strong emission intensity can be produced. In the above experiment, light emission in the air is examined by holding a light emitting glass over a burner. Of course, light emission without heating is also possible.
[0141]
【The invention's effect】
As described above, according to the luminescent glass production method of the present invention, the effect of being able to produce a luminescent glass exhibiting excellent luminescence while having excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength. Play.
[0142]
In addition, the luminescent glass according to the present invention can convert ultraviolet light into visible light with high efficiency, and since the glass base is a stable oxide glass, it has heat resistance, chemical durability, and mechanical properties. There is an effect that strength is excellent. Furthermore, since the glass substrate contains a large amount of silica, the light-emitting glass according to the present invention has a high ultraviolet transmittance of the mother glass and can be excited not only by light having a shorter wavelength, but also is less susceptible to defects caused by ultraviolet irradiation. Play. Moreover, since the light-emitting glass according to the present invention emits strong light without containing a large amount of rare earth, it has an effect of reducing the cost.
[0143]
In addition, since the lighting device or the lighting method according to the present invention uses the light emitting glass, not only has excellent heat resistance, chemical durability, and mechanical strength, but also has no adverse effect on the environment. The effect is that it can be used stably for a long time even outdoors. Further, since a large amount of expensive rare earth atoms are not used, there is an effect that production is possible at low cost. Further, since it emits intensely only by irradiating ultraviolet rays and there is no need for power transmission, it can be used as an illuminating device having excellent aesthetics without being at risk of leakage even when used in water.
[0144]
In addition, the display device according to the present invention has an effect of being able to perform transmissive arrangement and 3D utilization.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a result of measuring a transmission spectrum of a luminescent glass (containing Eu) obtained by firing in a reducing atmosphere according to the present embodiment.
FIG. 2 shows ultraviolet light having a wavelength of 254 nm with respect to a luminescent glass (Eu-containing) obtained by firing in the atmosphere and a luminescent glass (Eu-containing) obtained by firing in a reducing atmosphere according to the present embodiment. It is a graph which shows the result of having measured the fluorescence spectrum generate | occur | produced when irradiating and exciting.
FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the excitation wavelength dependence of blue fluorescence having a wavelength of 430 nm in a light-emitting glass (containing Eu) obtained by firing in a reducing atmosphere according to the present embodiment.
FIG. 4 is generated when an emission glass (containing Ce) obtained by firing under three kinds of conditions according to the present embodiment is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 310 nm to 345 nm and excited. It is a graph which shows the result of having measured the fluorescence spectrum.
FIG. 5 is a graph showing the results of measuring the excitation wavelength dependence of fluorescence at a wavelength of 380 nm in a light-emitting glass (containing Ce) obtained by firing under three types of conditions according to the present embodiment.
FIG. 6 is a graph showing a result of measuring a fluorescence spectrum generated when the luminescent glass (containing Tb) according to the present embodiment is irradiated with an ultraviolet ray having a wavelength of 233 nm and excited.
FIG. 7 is a graph showing the result of measuring the excitation wavelength dependence of red fluorescence having a wavelength of 542 nm in the luminescent glass (containing Tb) according to the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a result of an experiment for confirming whether the luminescent glass (containing Eu) according to the present embodiment can emit light even in water.
FIG. 9 is a diagram showing a result of an experiment for confirming whether the luminescent glass (containing Eu) according to the present embodiment can emit light even in the air.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of an example of a lighting apparatus according to the present embodiment.
FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration of another example of the lighting apparatus according to the present embodiment.
FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of another example of the lighting apparatus according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Lighting device
2 Base material
3 Luminescent glass
4 Black light (ultraviolet light source)
10 Lighting equipment
13 Luminescent glass
14 UV lamp (UV light source)
20 Lighting device
23 Luminescent glass
24 UV lamp (UV light source)
25 Optical fiber
26 UV fiber

Claims (8)

多孔質ガラスにEu、CeおよびTbから選ばれる少なくとも1種の希土類原子を吸着させる第1工程と、上記第1工程により得られた希土類原子含有吸着多孔質ガラスを還元雰囲気中、1100℃以上の温度にて焼成させる第2工程とを有し、
上記第1工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有し、
上記増感剤を上記第2工程における焼成によりAl とすることを特徴とする紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。
Eu in the porous glass, a first step of adsorbing at least one rare earth atom selected from Ce and Tb, the in the original atmosphere changed to rare earth-containing adsorbent porous glass obtained in the first step, 1100 ° C. or higher A second step of firing at a temperature of
The first step further includes a step of adsorbing a sensitizer to the porous glass,
Emission glass production process which emits light by ultraviolet excitation, characterized in that the Al 2 O 3 the sensitizer by firing in the second step.
上記第1工程は、上記希土類原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であることを特徴とする請求項1に記載の紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。  The method for producing a luminescent glass that emits light by ultraviolet excitation according to claim 1, wherein the first step is a step of impregnating a porous glass with a solution containing the compound having a rare earth atom. 請求項1または2に記載の発光ガラスの生産方法により生産され得る発光ガラスを用いた紫外線励起により発光する発光デバイス。The light emitting device which light-emits by ultraviolet excitation using the light emission glass which can be produced by the production method of the light emission glass of Claim 1 or 2 . 請求項に記載の発光デバイスと紫外線光源とを備えていることを特徴とする照明装置。An illumination device comprising the light emitting device according to claim 3 and an ultraviolet light source. 請求項に記載の発光デバイスと紫外線光源とを備えていることを特徴とする水中照明装置。An underwater lighting device comprising the light emitting device according to claim 3 and an ultraviolet light source. 上記照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光デバイスの近傍に設けられていることを特徴とする請求項またはに記載の照明装置。The lighting device further includes an optical fiber, one end of the optical fiber is connected to the ultraviolet light source, and the other end of the optical fiber is provided in the vicinity of the light emitting device. The lighting device according to claim 4 or 5 , characterized in that: 請求項に記載の発光デバイスと紫外線光源とを利用することを特徴とする照明方法。An illumination method using the light-emitting device according to claim 3 and an ultraviolet light source. 請求項に記載の発光デバイスを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。A display apparatus comprising the light emitting device according to claim 3 .
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