RU2544940C1

RU2544940C1 - Luminescent lithium borate glass

Info

Publication number: RU2544940C1
Application number: RU2014103917/03A
Authority: RU
Inventors: Борис Сергеевич Редькин; Виталий Витальевич Синицын; Николай Николаевич Колесников
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-03-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: luminescent lithium borate glass based on lithium tetraborate Li₂B₄O₇ contains three dopants and has the following composition: thulium oxide Tm₂O₃ in concentration of 0.38-0.40 wt %, terbium oxide Tb₂O₃ in concentration of 0.38-0.40 wt %, europium oxide Eu₂O₃ in concentration of 0.08-0.09 wt % and lithium tetraborate Li₂B₄O₇ (the balance).

EFFECT: producing luminescent glass with high transparency in the visible range.

1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области люминесцентных стекол для преобразования ультрафиолетового излучения в белый свет.The invention relates to the field of luminescent glasses for converting ultraviolet radiation into white light.

Известно люминесцентное литий-боратное стекло, легированное европием и алюминием [Шмурак С.З., Кедров В.В., Киселев А.П., Зверькова И.И. Эволюция спектральных характеристик при отжиге литий-боратных стекол, содержащих европий и алюминий. Физика твердого тела, 2013, том 55, вып.2, с.336-342] - аналог. Такое стекло люминесцирует при оптическом возбуждении фиолетовым светом, однако максимум излучения приходится на красную область видимой части спектра, т.е. материал не является источником белого света.Known luminescent lithium-borate glass doped with europium and aluminum [Shmurak S.Z., Kedrov V.V., Kiselev A.P., Zverkova I.I. Evolution of spectral characteristics during annealing of lithium-borate glasses containing europium and aluminum. Solid State Physics, 2013, Volume 55, Issue 2, pp.336-342] - analogue. Such glass luminesces upon optical excitation by violet light, however, the maximum radiation is in the red region of the visible part of the spectrum, i.e. material is not a source of white light.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термолюминесцентное литий-боратное стекло (Li₂B₄O₇), легированное медью, серебром и фосфором [Xiong Zhengye Tang, Tang Qiang, Zhang Chunxiang, Luo Daling. Thermoluminescent Li₂B₄O₇ phosphor doped with Cu, Ag and P and its preparation. Pat. CN 1888010 (A), 2007] - прототип. Основной недостаток такого материала состоит в том, что максимум полосы излучения соответствует длине волны 380 нм, т.е. находится в фиолетовой области спектра. Такое стекло не может быть использовано в источниках белого света. Кроме того, материал люминесцирует при изменении температуры, а не при воздействии ультрафиолетового излучения.The closest in technical essence to the proposed one is thermoluminescent lithium borate glass (Li ₂ B ₄ O ₇ ) alloyed with copper, silver and phosphorus [Xiong Zhengye Tang, Tang Qiang, Zhang Chunxiang, Luo Daling. Thermoluminescent Li ₂ B ₄ O ₇ phosphor doped with Cu, Ag and P and its preparation. Pat. CN 1888010 (A), 2007] is a prototype. The main disadvantage of such a material is that the maximum emission band corresponds to a wavelength of 380 nm, i.e. located in the violet region of the spectrum. Such glass cannot be used in white light sources. In addition, the material luminesces when the temperature changes, and not when exposed to ultraviolet radiation.

Задачей настоящего изобретения является создание люминесцентного литий-боратного стекла для преобразования ультрафиолетового излучения в белый свет.An object of the present invention is to provide luminescent lithium borate glass for converting ultraviolet radiation to white light.

Поставленная задача решается тем, что в известном люминесцентном литий-боратном стекле, содержащем три легирующие добавки, добавками являются оксид туллия Tm₂O₃, оксид тербия Tb₂O₃ и оксид европия Eu₂O₃.The problem is solved in that in the known luminescent lithium borate glass containing three dopants, the additives are thulium oxide Tm ₂ O ₃ , terbium oxide Tb ₂ O ₃ and europium oxide Eu ₂ O ₃ .

При возбуждении люминесценции ультрафиолетовым излучением с длиной волны 365 нм литий-боратное стекло, легированное Tm₂O₃, Tb₂O₃ и Eu₂O₃, излучает белый свет, что иллюстрируется спектром люминесценции, показанном на Фиг.1. Достигнутый эффект объясняется тем, что, как видно из спектра на Фиг.1, ионы туллия в матрице продуцируют полосу свечения в синей области видимого спектра, ионы тербия обеспечивают полосы люминесценции в синей и зеленой областях спектра, а ионы европия создают две полосы свечения в оранжевой и красной части спектра. Смешение излучений, происходящее непосредственно в матрице из литий-боратного стекла, обеспечивает результирующее свечение с цветовой температурой, соответствующей белому свету, что подтверждается экспериментальными данными, приведенными в Таблице. Путем изменения соотношения концентраций легирующих добавок возможно регулировать цветовую температуру, как показано в Таблице, где цветовая температура определена из расчета цветовых координат для углов зрения 2 и 10 градусов по спектрам люминесценции, возбужденным ультрафиолетовым излучением с длиной волны 365 нм.When luminescence is excited by ultraviolet radiation with a wavelength of 365 nm, lithium borate glass doped with Tm ₂ O ₃ , Tb ₂ O ₃ and Eu ₂ O ₃ emits white light, as illustrated by the luminescence spectrum shown in FIG. The achieved effect is explained by the fact that, as can be seen from the spectrum in Fig. 1, the thulium ions in the matrix produce a luminescence band in the blue region of the visible spectrum, terbium ions provide luminescence bands in the blue and green regions of the spectrum, and europium ions create two luminescence bands in orange and the red part of the spectrum. The mixture of radiation that occurs directly in the matrix of lithium borate glass provides the resulting glow with a color temperature corresponding to white light, which is confirmed by the experimental data shown in the Table. By changing the concentration ratio of the dopants, it is possible to adjust the color temperature, as shown in the Table, where the color temperature is determined from the calculation of color coordinates for 2 and 10 degree viewing angles from the luminescence spectra excited by ultraviolet radiation with a wavelength of 365 nm.

ТаблицаTable Содержание легирующих добавок в литий-боратном стекле, % (масс).The content of alloying additives in lithium-borate glass,% (mass). Цветовая температура излучения, KColor temperature of radiation, K Tm₂O₃ Tm ₂ O ₃ Tb₂O₃ Tb ₂ O ₃ Eu₂O₃ Eu ₂ O ₃ При угле зрения 2 град.With a viewing angle of 2 degrees. При угле зрения 10 град.With an angle of view of 10 degrees. 0,380.38 0,380.38 0,080.08 49304930 47904790 0,400.40 0,400.40 0,090.09 53905390 50105010

Литий-боратное стекло, легированное Tm₂O₃, Tb₂O₃и Eu₂O₃, имеет высокую прозрачность в видимом диапазоне, что подтверждается фотографией образцов материала на Фиг.2 и спектром пропускания света, представленным на Фиг.3.Li-borate glass doped with Tm ₂ O ₃ , Tb ₂ O ₃ and Eu ₂ O ₃ has a high transparency in the visible range, as evidenced by the photograph of the material samples in FIG. 2 and the light transmission spectrum shown in FIG. 3.

Сочетание люминесцентных свойств предлагаемого материала с высокой прозрачностью делает его перспективным преобразователем ультрафиолетового излучения в белый свет.The combination of the luminescent properties of the proposed material with high transparency makes it a promising converter of ultraviolet radiation into white light.

Claims

04/11/14 Luminescent lithium borate glass based on lithium tetraborate Li ₂ B ₄ O ₇ containing three dopants, characterized in that it has a composition containing thulium oxide Tm ₂ O ₃ at a concentration of 0.38-0.40% (wt. ), terbium oxide Tb ₂ O ₃ at a concentration of 0.38-0.40% (wt.), europium oxide Eu ₂ O ₃ at a concentration of 0.08-0.09% (wt.) and lithium tetraborate Li ₂ Β ₄ O ₇ (rest).