CN1198182A - 发光铝酸盐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及由二价铕活化的发光铝酸盐,它具有相当于相1β－氧化铝结构的六边形晶体结构。按照本发明,该铝酸盐包含氮并符合通式Ba_1－yEu_yAl_11+p(1－x)O_{17.5+1.5P(1－x)－1.5x}N_x,式中,0.01≤y≤0.40,1.8≤p≤3.6,0> x≤1。现已发现,有可能利用这些铝酸盐来制造根据三光带原理操作的低压汞放电灯,该灯具有较高的彩色重现指数。

Description

发光铝酸盐

本发明涉及由二价铕活化的发光铝酸盐，它具有相当于相1β-氧化铝结构的六边形晶体结构。本发明还涉及以这种发光材料装备的荧光屏以及以这种荧光屏装备的低压汞放电灯。

从GB-PS1,190,520(PHN2878)可以得知这种发光铝酸盐。已知的铝酸盐具有六边形晶体结构，在引用的GB-PS中以通式MeAl₁₂O₁₉-Eu表示，式中的Me代表Ca、Sr和/或Ba。现已发明，当Me是Ca和/或Sr时，这些铝酸盐具有(六边形)磁铁铅矿的结构。另一方面，铝酸钡具有β-氧化铝(NaAl₁₁O₁₇)的晶体结构，这也是六边形的。用Ba来置换β-氧化铝中的Na是可能的，在这种情况下就获得了电荷补偿，其过程中，例如，Al也同时被Mg置换。这样就获得了BaMgAl₁₀O₁₇，当由Eu(参见GB-PS1,452,083)活化时，它是一种高效的发蓝光的物质。也有可能通过生成空缺Ba和填隙氧，以Ba取代β-氧化铝中的Na来获得电荷补偿，在这种情况下，晶体结构仍然是完整的。据发现，Baβ-氧化铝有两种相，称为相1和相2。铝的含量在一定范围内都可获得相1β-氧化铝，并可由通式BaAl_11+PO_17.5+1.5P表示，其中1.8≤p≤3.6。一般说来，这种相1的最合适形式可写成：BaAl_13.2O_20.8(p＝2.2)。

当Na被β-氧化铝中的Ba置换时，以氮置换氧也可实现电荷补偿。如果由Ba置换所有的Na，其结果是BaAl₁₁O₁₆N。

现已发现，在化合物BaAl_11+PO_17.5+1.5P与BaAl₁₁O₁₆N之间存在一系列稳定的化合物，这些化合物全都具有相1β-氧化铝晶体结构：BaAl_11+P(1-x)O_{17.5+1.5P(1-x)-1.5x}N_x可在氮含量的一定范围内生成，其中1.8≤p≤3.6，0≤x≤1。

由上述Eu活化的BaMgAl₁₀O₁₇，此后也称作BAM，可广泛地用在三光带型的低压汞放电灯中。实际使用中发现，这种低压汞放电灯的必光效率(1m/w)有较高的值。这种灯的流明保持情况也良好。然而，这种灯的缺点是，它的彩色重现受到BAM平均发射波长位置的限制。

为此，本发明提出一种新型高效的发蓝光的物质。具体地说，本发明是想提供那些能用来制造三光带型低压汞放电灯的物质，该灯具有良好的发光效率，具有良好的流明保持率，其彩色重现性也得到改善。

按照本发明，第一段中所提到的发光铝酸盐的特征在于该铝酸盐包含氮，并符合下述通式：

    Ba_1-yEu_yAl_11+p(1-x)O_{17.5+1.5p(1-x)-1.5x}N_x，

式中0.01≤y≤0.40

    1.8≤p≤3.6

    0＜x≤1，其中的Ba可以部分被Sr和/或Ca取代，Al可被Ga和/或Sc取代，在这种取代中，Sr和/或Ca和Ga和/或Sc的数量是有一定限度的，以使相1β-氧化铝的结构至少基本上能保持完整。

这里所说的相1β-氧化铝的结构至少基本上保持完整的意思是，至少有50％这种铝酸盐具有这种结构。

现已发现，通过改变x和y的值有可能影响铝酸盐平均发射波长的值。适当的选择x和y可以给予铝酸盐的平均发射波长一个值。因此在三光带型低压汞放电灯中使用这种铝酸盐时，该灯的彩色重现性便得到改善。如果选择的y值高于0.40，便会通过自我吸收发生熄灭现象，这会使铝酸盐的量高效率急剧下降。与此同时，部分铝酸盐呈磁铁铅矿结构。这种磁铁铅矿结构没有良好的发光性质。0.10≤y≤0.20时，其结果较好。如上所述，现已发现未活化的Ba铝酸盐有可能形成稳定的(Eu-活化的)1.8≤p≤3.6和0＜x≤1的铝酸盐。但是，选择的p值和x值最好符合2.0≤p≤2.5和0.10≤x≤1.0。特别是当p值为2.2时，其结果更佳。在这种情况下，该铝酸盐的通式可以写成Ba_1-yEu_yAl_13.2-2.2xO_20.8-4.8xN_x，式中0.10≤y≤0.20和0.10≤x≤1.0。

表1中列出几种铝酸盐组合物及其最大发射波长和平均发射波长。采用波长为254nm的辐射能就可激发。

                           表1铝酸盐                        发射最大值(nm) 平均发散波长(nm)：Ba_0.99Eu_0.01Al_13.2O_20.8         442            479Ba_0.99Eu_0.01Al₁₁O₁₆N           453            474Ba_0.9Eu_0.1Al_11.88O_17.92N_0.6     456            489Ba_0.85Eu_0.15Al_11.88O_17.92N_0.6   456            493Ba_0.9Eu_0.1MgAl₁₀O₁₇(BAM)      451            460

表1中所列出的组合物是以所需的比例将Eu₂O₃、BaCO₃、AIN和Al₂O₃混合在一起，然后在约1973K温度下加热2小时制成的。可以看出，平均发射波长在很大程度上取决于铝酸盐的组成。表II中示出可达到的彩色重现指数Ra，8和由三光带原理操作的低压汞放电灯的发效力。在该灯中本发明的铝酸盐被用作发蓝光的物质。同时也示出了由三光带原理操作的，以BAM作发蓝光物质的低压汞灯的彩色重现指数和发光效力，供比较之用。

                           表II

发蓝光物质                      Ra，8    发光效率(lm/w)

Ba_0.9Eu_0.1Al_11.88O_17.92N_0.6    90           88

Ba_0.85Eu_0.15Al_11.88O_17.92N_0.6   91           88

Ba_0.9Eu_0.1MgAl₁₀O₁₇(BAM)      83           89

很显然，使用本发明铝酸盐作为发蓝光物质的灯，其发光效力比得上使用BAM作发绿光物质的灯。但是，使用本发明铝酸盐的灯，其彩色重现性比使用BAM的灯好得多。

在更进一步的试验中发现，表II中列出的本发明的铝酸盐的流明保持率和短暂发光衰减量两项指标均以得上BAM的流明保持率和短暂发光衰减量。

图1示出了三种铝酸盐的发射光谱。发射光的波长λ标绘在图1的横座标上，单位为nm。I/Imax标绘在图1的纵座标上，I是发光射线的亮度，Imax是在最大亮度的波长上射线的亮度。曲线1，2和3分别代表Ba_0.9Eu_0.1Al_13.2O_20.8、Ba_0.9Eu_0.1Al_11.88O_17.92N_0.6和Ba_0.9Eu_0.1Al₁₁O₁₁N的发射光谱。这些物质通过波长为254nm的射线激发。

Claims (7)

1.一种由二价铕活化的发光铝酸盐，该铝酸盐具有相当于相1β-氧化铝的六边形晶体结构，其特征在于该铝酸盐包含氮并符合下式：

    Ba_1-yEu_yAl_11+p(1-x)O_{17.5+1.5p(1-x)-1.5x}N_x，

式中0.01≤y≤0.40

    1.8≤p≤3.6

    0＜x≤1，其中，Ba可以部分被Sr和/或Ca取代，Al可被Ga和Sc取代，在这种取代中，Sr和/或Ca和Ca和/或Sc的量保持在一定限度，以使相1β-氧化铝的结构至少基本上保持完整。

2.权利要求1的发光铝酸盐，其特征在于0.10≤y≤0.20。

3.权利要求1或2的发光铝酸盐，其特征在于2.0≤p≤2.5，优选的是p＝2.2。

4.权利要求1，2或3的发光铝酸盐，其特征在于0.10≤x≤1.0。

5.权利要求1，2，3或4的发光铝酸盐，其特征在于该铝酸盐符合下式

    Ba_1-yEu_yAl_13.2-2.2xO_20.8-4.8xN_x，

0.10≤y≤0.20

    0.10≤x≤1.0.

6.一种荧光屏，其中含有一种载体，该载体载有前面任一项权利要求或几项权利要求的发光铝酸盐。

7.一种低压汞放电灯，该灯装备了权利要求6的荧光屏。

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