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Elektroleuchtendes Element
Die Erfindung betrifft ein elektroleuchtendes Element, das aus einer Glasemailschicht besteht, in der das elektroleuchtende Material eingebettet ist und die auf einer Seite mit einem Metallträger und auf der andern Seite mit einer leuchtenden Schicht versehen ist, die für die beim Anlegen einer Spannung zwischen den Träger und die leitende Schicht von der elektroleuchtenden Schicht emittierte Strahlung durchlässig ist. Unter einer leitenden Schicht wird eine galvanisch nach aussen geführte, mit einem Anschluss versehene Elektrode verstanden. Als elektroleuchtende Materialien werden z. B. aktivierte Zinksulfid und Zinksulfide-Selenide verwendet.
Es ist bekannt, als Untergrund für elektroleuchtende Elemente, bei denen das elektroleuchtende Material in Glasemail eingebettet ist, aus Eisen, Kupferodervernickeltem oder verkupfertem Eisen bestehende Metallplatten zu benutzen. Dabei auftretende Nachteile sind aber die verhältnismässig schlechte Haftung von solchen gut schmelzbaren und gegen Zinksulfid beständigen Glasemailarten an Eisen oder Kupfer, die geringe Lichtausbeute des Elementes und die niedrige Durchschlagspannung. Zum Beseitigen dieser Nachteile reicht das Vernickeln oder Verkupfern des Eisens nicht aus. Das Element nach der Erfindung zeigt eine Lösung, welche die erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Nach der Erfindung besteht die Oberflächenschicht des Metallträgers aus einem Metall, das eine gut in sich selbst und mit dem Metall zusammenhängende Oxydschicht zu bilden vermag. Metalle mit einer solchen Eigenschaft sind Zr, Ti, Ta, Al und Cr. Das Glasemail mit dem angepassten Ausdehnungskoeffizienten haftet gut an der Oberflächenschicht, da das Metall der Oberflächenschicht beim Emaillieren eine Übergangsschicht eines Oxyds grossen gegenseitigen Zusammenhangs bildet, die zur Haftung des Glasemails beiträgt, wobei diese Oxydschicht, wie bereits erwähnt, auch gut am Metall haftet. Der Träger mit der besonderen metallischen Oberflächenschicht, der Oxydschicht und der elektroleuchtendes Material enthaltenden Emailschicht stellt ein gut zusammenhängendes System dar. Bei andern Metallen haben die Emailschicht und die Oxydhaut die Neigung, sich zu lösen.
Die Oxydschicht hat, entsprechend der Heizdauer und der Atmosphäre, eine Stärke von etwa 4000 A und eine konstante Farbe. Es handelt sich dabei um eine dichte Schicht, die das darunterliegende Metall gegen weitere Oxydation schützt. Die Oxyde der betreffenden Metalle sind wenig reaktiv im Gegensatz zu den Metallen selbst. Die aufgebrachte Metallschicht weist selbst keine Schlacken und Höhlungen auf, welche einen ungünstigen Einfluss auf das elektroleuchtende System ausüben würden, während die Schicht die etwaigen Höhlungen und Schlacken des Metallträger in hinreichendem Mass abdeckt. Es brauchen in dieser Hinsicht also keine besonders hohen Anforderungen an die Basisschicht gestellt zu werden.
Die Reinheit der aufgebrachten Oxydschicht kann gross sein und es gibt dann also keine weiteren Metallionen, welche die Zinksulfidsysteme vergiften können ; auch andere, Schwierigkeiten herbeiführende Elemente, wie Kohlenstoff und Silicium, können nicht mit der Emailschicht in Berührung kommen. Es sind an der Oberfläche des Trägers keine Fehler vorhanden, die zu bei Erhitzung auftretenden Anlassfarben führen können. Der Träger weist also keine Flecke auf. Die Schicht hat nach dem Emaillieren ein verhältnismässig hohes Reflexionsvermögen. Die Stärke der Oberflächenschicht beträgt wenigstens einige hundert Angström entsprechend der Basisschicht und der spontanen Oxydbildung.
Von den erwähnten Metallen ist Chrom vorzuziehen, da dann die erwähnten Eigenschaften am besten zur Geltung kommen und dieses Material ausserdem gute Reflexionseigenschaften aufweist. Insbesondere
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wird der Träger derart ausgebildet, dass er grösstenteils aus einem billigen Material besteht. Der Kern des Metallträgers besteht dann aus Eisen.
Die Oberflächenschicht wird auf den Metallträger aufgebracht, der gegebenenfalls mit einer oder mehreren Metallschichten zur Verbesserung der Haftung versehen sein kann. Diese Zwischenschichten sind der endgültigen Oberflächenschicht angepasst. Bei einem aus Eisen bestehenden Metallträger und einer Oberflächenschicht aus Chrom verwendet man eine Nickelschicht und/oder eine Kupferschicht.
Da bei einer gegebenen Betriebsspannung, z. B. der Netzspannung, die Lichtausbeute im allgemeinen bei zunehmender Stärke der Glasemailschicht abnimmt, wird diese Stärke nicht unnötig gross gewählt und beträgt vorzugsweise 20 - 80 Mikron. Insbesondere ist die Glasemailschicht aus einer dem Metallträger zugekehrten Teilschicht, welche Titandioxydpigment enthält, und einer vom Metallträger abgekehrten Teilschicht aufgebaut, welche das elektroleuchtende'Material enthält. Diese Anordnung bietet bei geeignet gewählten Abmessungen und Konzentrationen den Vorteil, dass die Lichtausbeute höher ist als bei einer Vorrichtung mit einer Glasemailschicht, welche die gleiche Stärke hat, jedoch nur elektroleuchtendes Material enthält.
Ausserdem besteht eine geringere Möglichkeit, dass das elektroleuchtende Material noch vom Metallträger angegriffen wird, während das vom elektroleuchtenden Material emittierte Licht von der Titandioxydpigment enthaltenden Teilschicht reflektiert wird. Im Gegensatz zu bekannten ähnlichen Schichten, welche organische Bindemittel an Stelle von Glasemail enthalten, ist beim Aufbau nach der Erfindung die Durchschlagfestigkeit in beiden Fällen nahezu gleich. Eine Titandioxydpigment enthaltende Teilschicht mit einer Stärke von 5 - 50 Mikron ist vorzuziehen, deren Gehalt an Titandioxydpigment 5 - 20 Vol,-% beträgt. Eine solche dünne Schicht ist ausreichend, da durch die dichte Oxydschicht hindurch Metallionen schwer in die Emailschicht eindringen können.
Die elektroleuchtendes Material enthaltende Teilschicht hat eine Stärke von vorzugsweise 15 bis 50 Mikron und einen Gehalt an elektroleuchtendem Material von 20 bis 50 Volt -0/0.
Was das im elektroleuchtenden Material eingebettete Glasemail anbelangt, sind diejenigen Glas- emailarten vorzuziehen, welche die. Oberflächenschicht des Trägers möglichst wenig angreifen, da sonst durch Diffusion von Metall in das Glasemail die Lichtausbeute infolge des nachteiligen Einflusses des Metalles der Oberflächenschicht auf-das elektroleuchtende Material abfallen würde. Dieser Angriff erfolgt, wenn das Email viele Alkalioxyde gegenüber den sauren Oxyden enthält, also im Falle von alkalischen Emailarten. Vorzugsweise verwendet man also Glasemailarten, die nur wenig alkalisch sind. Die Alkalinität eines Glases kann z. B. in folgender Weise bestimmt werden : Es wird ein Glaspulver (sogenannte Fritte) dadurch hergestellt, dass geschmolzenes Email in Wasser gegossen wird, wobei es in viele Stücke zerspringt.
Der Säuregrad des Wassers ist dann ein Mass für denjenigen des Glasemails. Ein nur wenig al-
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30,0 Mol.-% B Og.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. in der in den Fig. 1 und 2 schematische Schnitte durch elektroleuchtende Elemente dargestellt sind, wobei die Stärke der Schichten zueinander nicht massgerecht dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein elektroleuchtendes Element nach der Erfindung, welches aus einem Eisenträger 1 mit einer Chromschicht 2 besteht, auf der eine Chromoxydhaut 3 vorhanden ist, welche vor und während des Emaillierens des Trägers entstanden ist. Auf dem verchromten Träger befindet sich die Schicht 4 aus in Glasemail eingebettetem elektroleuchtendem Zinksulfid, das z. B. mit Kupfer, Silber, Gold oder Mangan aktiviert und mit Aluminium oder Chlor koaktiviert wurde. An der vom Träger 1 abgekehrten Seite ist die Schicht 4 mit einer leitenden durchsichtigen Zinnoxydschicht 5 bedeckt, welche zum Schutz mit der Glasschicht 6 überzogen ist. Der Träger 1 ist mit einer Anschlussklemme 7 und die leitende durchsichtige Schicht 5 mit einer Anschlussklemme 8 versehen.
Fig. 2 zeigt gleichfalls im Schnitt ein elektroleuchtendes Element nach der Erfindung, welches aus einem Eisenträger 11 mit einer Nickelschicht 12 und einer Chromschicht 13 besteht, auf der eine Chromoxydhaut 14 vorhanden ist, die vor und während des Emaillierens des Trägers entstanden ist. Auf dem Träger befindet sich die Glasemailschicht 15, welche aus zwei Teilschichten aufgebaut ist, d. h. einer dem Träger zugekehrten Teilschicht 16, die Titandioxydpigment enthält, und einer vom Träger abgekehrten Teilschicht 17, die elektroleuchtendes Zinksulfid enthält. Die Schicht 15 ist mit einer aus leitendem Zinnoxyd bestehenden durchsichtigen Schicht 18 bedeckt. Der Träger 11 ist mit einer Anschlussklemme 19 und die leitende durchsichtige Schicht 18 mit einer Anschlussklemme 20 versehen.
Bei einem bestimmten Aufbau eines Elementes nach Fig. 2 hat der verchromte Eisenträger eine Stärke von 0, 3 mm, die elektrolytisch aufgebrachte Nickelschicht 12 eine Stärke von etwa 2 Mikron und die
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elektrolytisch aufgebrachte Chromschicht 13 eine Stärke von etwa 1 Mikron. Die Stärke der Teilschicht 16 ist 45 Mikron und ihr Gehalt an Titandioxydpigment beträgt 10 Vol.-%. Die 35 Vol.-% aktiviertes Zinksulfid enthaltende Teilschicht 17 hat eine Stärke von 25 Mikron. Die Chromoxydhaut 14 hat eine Stärke von 0, 2 Mikron.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektroleuchtendes Element, welches aus einer Glasemailschicht besteht, in der das elektroleuchtende Material eingebettet ist und die auf einer Seite mit einem Metallträger und auf der andern Seite mit einer leitenden Schicht versehen ist, die für die beim Anlegen einer Spannung zwischen den Träger und die leitende Schicht von der elektroleuchtenden Schicht emittierte Strahlung durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht des Metallträgers aus einem Metall besteht, das eine gut in sich selbst und mit dem Metall zusammenhängende Oxydschicht zu bilden vermag.