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Matière phosphorescente avec son procédé de fabrication.
L'invention concerne les matières phosphorescentes pour lampes fluorescentes et leurs procédés de fabrication, et plus particulièrement les matières phosphorescentes au silicate de zinc.
D'habitude, on prépare une matière phosphorescente au silicate de zinc pour lampes fluorescentes, en mélangeant de l'oxyde de zinc et de l'acide silicique dans un rapport approxi- matif de 1,2 à 1,0 mole, en ajoutant 1% de manganèse sous forme de carbonate, et en chauffant le tout à une température d'environ 1280 C. Une matière phosphorescente de ce genre appliquée sur une lampe fluorescente de 40 watts, par exemple, débite environ 90 lumens par watt, et après 100 heures de service, le débit tombe à 75 lumens par watt.
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L'invention a principalement pour but de produire des matières phosphorescentes au silicate de zinc qui soient plus efficaces et se maintiennent mieux dans le temps.
Essentiellement l'invention consiste à produire une ma- tière phosphorescente pour lampes fluorescentes, activée au moyen de manganèse et d'au moins un des éléments du groupe magnésium et zirconium.
Avec une telle matière phosphorescente, on peut ob- tenir au départ, un débit de 102,6 lumens par watt et, après 100 heures de service, 90,9 lumens par watt, en utilisant une lampe fluorescente de type courant. On remarquera donc qu'une matière phosphorescente conforme à l'invention donne non seule- ment un débit lumineux supérieur au départ, mais qu'elle assure une meilleure conservation des lampes utilisant la nouvelle matière phosphorescente.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée d'une forme d'exécution préfér donnée ci-après à titre d'exemple avec référence au dessin annexé.
La figure 1 est une vue en face, partiellement en coupe longitudinale, d'une lampe fluorescente conforme à l'invention.
La figure 2 est un schéma représentant les divers sta- des du procédé de fabrication des nouvelles matières phospho- rescentes.
Une façon avantageuse de préparer la matière phospho- rescente perfectionnée consiste dans l'emploi de magnésium comme activant ensemble avec du manganèse, que l'on mélange à un sili- cate de zinc qui peut être considéré comme s'approchant de l'orthosilicate, le silicate utilisé antérieurement étant plu- tôt du métasilicate.
On veillera cependant à avoir un peu d'acide silicique en excès par rapport à la quantité nécessaire pour faire de l'orthosilicate de zinc zn2SiO4
Une formule préféréepeut être définie approximativement de la façon suivante: A
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1,8 mole d'oxyde de zinc ( pour matières phosphorescentes)
1,0 mole d'acide silicique (pour matières phosphorescentes
0,078 mole de manganèse (de préférence sous la forme de carbonate de 2% en poids)
0,0135 mole de magnésium (de préférence sous la forme de nitrate).
Les ingrédients sont de préférence broyés au broyeur à boulets pendant une heure avec une petite quantité d'eau distillée, dishydratés à environ 130 C, et ensuite chauffés à environ 12400C pendant une heure approximativement. On les tamise ensuite sur un tamis de 100 mailles (1600 ouvertures par cm2) de préférence, et on les rechauffe pendant une période de une à trois heures (voir figure 2) jusqu'à ce que le débit reste constant, ce dont on peut se rendre compte en mesurant le débit d'une petite pla- quette prélevée,de la matière phosphorescente.
Le pourcentage en moles du composé de magnésium dans le silicate, ce composé pouvant être du nitrate, du carbonate, de l'hydroxyde, de l'oxyde, ou tout autre composé facilement décom- posé en oxyde, peut varier entre 0,005 et 0,10 mole pour des composés de magnésium mono-valents, ou entre des limites corres- pondant à des proportions de magnésium équivalentes, si d'autres composés sont employés. Il est cependant préférable d'utiliser la proportion en moles donnée par la formule précédente ou, tout au moins, une valeur comprise entre 0,012 et 0,015 mole, qui sont les limites optima. Au lieu de carbonate de manganèse, on peut employer le silicate, un oxyde ou tout autre composé connu de manganèse se décomposant facilement en oxyde, la proportion en moles étant telle que l'on obtient la quantité de manganèse cor- respondante.
En variante, le silicate de zinc peut être activé au zirconium, et simultanément au manganèse, le même processus étant utilisé pour le manganèse, sauf que le sel de magnésium est rem-
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placé par 0,02 mole d'oxyde de zirconium, de préférence. La gamme des concentrations en composés de zirconium, dans laquelle l'activation désirée peut être obtenue, s'étend de 0,005 à 0,2 mole. Avec une telle formule on peut obtenir un débit lumineux de 99,2 lumens par watt au départ, l'activant étant le zirconium, le débit tombant à 88,8 lumens par watt, après 100 heures de service. Ceci constitue une nette amélioration par rapport au silicate de zinc, activé au manganèse, couramment utilisé.
En troisième variante,le silicate de zinc peut être ac- tivé au moyen de magnésium et de zirconium réunis, et simultané- ment de manganèse, le magnésium et le zirconium, mélangés en pro- portions quelconques, étant présents en quantités allant de 0 005 à 0,10 mole, conformément au schéma de la figure 2.
Le procédé de mélange humide peut être remplacé par le procédé sec caractérisé en ce qu'on broie les ingrédients dans le broyeur à boulets pendant deux heures, on chauffe à environ 1240 C pendant environ une heure, on tamise de préférence au tamis de 100 mailles (1600 ouvertures par cm) et on rechauffe à environ 1240 C pour une période de une à trois heures.
La description précédente montre que l'invention procure un silicate de zinc, activé au manganèse, perfectionné, activé en supplément au magnésium et/ou au zirconium, ayant un rendement lumineux élevé et une stabilité accrue.
REVENDICATIONS.
1.- Matière phosphorescente au silicate de zinc pour lampes fluorescentes, caractérisée en ce qu'elle est activée au manganèse et au moins par un des éléments choisis dans le groupe magnésium et zircon um.
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Phosphorescent material with its manufacturing process.
The invention relates to phosphorescent materials for fluorescent lamps and methods of making them, and more particularly to zinc silicate phosphors.
Usually, a zinc silicate phosphor material for fluorescent lamps is prepared by mixing zinc oxide and silicic acid in an approximate ratio of 1.2 to 1.0 moles, adding 1 % manganese as carbonate, and heating the whole thing to a temperature of about 1280 C. A phosphorescent material of this kind applied to a 40 watt fluorescent lamp, for example, outputs about 90 lumens per watt, and after 100 hours of operation, the output drops to 75 lumens per watt.
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The main object of the invention is to produce phosphorescent zinc silicate materials which are more efficient and last better over time.
Essentially the invention consists in producing a phosphorescent material for fluorescent lamps, activated by means of manganese and at least one of the elements from the group of magnesium and zirconium.
With such a phosphor material, a flow rate of 102.6 lumens per watt can be obtained initially and after 100 hours of operation 90.9 lumens per watt using a conventional fluorescent lamp. It will therefore be noted that a phosphorescent material in accordance with the invention not only gives a higher light output initially, but that it ensures better conservation of the lamps using the new phosphorescent material.
The invention will emerge clearly from the detailed description of a preferred embodiment given below by way of example with reference to the accompanying drawing.
Figure 1 is a front view, partially in longitudinal section, of a fluorescent lamp according to the invention.
FIG. 2 is a diagram showing the various stages of the process for making the new phosphorescent materials.
An advantageous way to prepare the improved phosphoric material is to use magnesium as an activator together with manganese, which is mixed with a zinc silicate which can be considered to approximate orthosilicate. the silicate used previously being rather metasilicate.
However, we will take care to have a little excess silicic acid compared to the amount needed to make zinc orthosilicate zn2SiO4
A preferred formula can be defined approximately as follows: A
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1.8 moles of zinc oxide (for phosphorescent materials)
1.0 mole of silicic acid (for phosphorescent materials
0.078 moles of manganese (preferably as 2% carbonate by weight)
0.0135 mole of magnesium (preferably in the form of nitrate).
The ingredients are preferably ground in a ball mill for one hour with a small amount of distilled water, dehydrated at about 130 ° C, and then heated to about 12400C for approximately one hour. They are then sieved through a 100 mesh sieve (1600 openings per cm2) preferably, and heated for a period of one to three hours (see figure 2) until the flow rate remains constant, which can be achieved. realize by measuring the flow of a small sample taken, of the phosphorescent material.
The percentage by moles of the magnesium compound in the silicate, this compound possibly being nitrate, carbonate, hydroxide, oxide, or any other compound easily decomposed into an oxide, can vary between 0.005 and 0, 10 moles for mono-valent magnesium compounds, or between limits corresponding to equivalent magnesium proportions, if other compounds are used. It is however preferable to use the proportion in moles given by the preceding formula or, at the very least, a value between 0.012 and 0.015 mole, which are the optimum limits. Instead of manganese carbonate, it is possible to use the silicate, an oxide or any other known compound of manganese which easily decomposes into an oxide, the proportion in moles being such that the corresponding quantity of manganese is obtained.
Alternatively, the zinc silicate can be activated with zirconium, and simultaneously with manganese, the same process being used for manganese, except that the magnesium salt is replaced.
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placed by 0.02 mole of zirconium oxide, preferably. The range of the concentrations of zirconium compounds, in which the desired activation can be obtained, is from 0.005 to 0.2 moles. With such a formula one can obtain a light output of 99.2 lumens per watt at the start, the activator being zirconium, the output falling to 88.8 lumens per watt, after 100 hours of operation. This is a marked improvement over the commonly used zinc silicate, activated with manganese.
In the third variant, the zinc silicate can be activated by means of combined magnesium and zirconium, and simultaneously manganese, the magnesium and zirconium, mixed in any proportions, being present in amounts ranging from 0 005 0.10 mole, according to the diagram in Figure 2.
The wet mixing process can be replaced by the dry process characterized in that the ingredients are ground in the ball mill for two hours, heated to about 1240 C for about one hour, preferably sieved with a 100 mesh sieve (1600 openings per cm) and heat to about 1240 C for a period of one to three hours.
The foregoing description shows that the invention provides an improved zinc silicate, activated with manganese, additionally activated with magnesium and / or zirconium, having high light output and increased stability.
CLAIMS.
1.- Zinc silicate phosphorescent material for fluorescent lamps, characterized in that it is activated with manganese and at least by one of the elements chosen from the magnesium and zircon um group.