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Elektrolumineszente Flächenlampe Die Erfindung betrifft eine elektrolumineszente
Flächenlampe mit zwei Elektroden und eines zwischen diesen liegenden elektrolumineszenten
Schicht, die einen in einer Glasfritte eingelagerten elektrolumineszenten Leuchtstoff
enthält. Der Leuchtstoff sendet unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes, insbesondere
eines sich ändernden Feldes, Licht aus.
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Solche Lampen werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß ein pulverförmiger
elektrolumineszenter Stoff in ein zwischen zwei Elektroden liegendes dielektrisches
Glasmaterial eingelagert wird, wobei das Glas als eine Fritte zugeführt und dann
geschmolzen wird.
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Gemäß der Erfindung ist in der elektrolumineszenten Schicht außer
Glas und Leuchtstoff zusätzlich noch anteilmäßig ein Halbleiteroxyd, wie Zirkondioxyd,
Titandioxyd, Zinnoxyd, insbesondere aber Zinkoxyd, enthalten.
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Durch die Zugabe eines geringen Prozentsatzes eines pulverförmigen
Halbleiteroxydes, insbesondere eines Zinkoxydes, zu der Mischung aus der pulverförmigen
Glasfritte mit dem pulverförmigen Leuchtstoff vor der Erhitzung der Mischung zum
Schmelzen werden die Helligkeit und die Lichtausbeute des Leuchtstoffes bedeutend
erhöht. Die Erhöhung der Helligkeit und der Lichtausbeute wird am größten, wenn
eine Schicht eines Materials mit hoher Dielektrizitätskonstante, z. B. Barium-Titanat,
oder eine dieses Material enthaltende Schicht zwischen der elektrolumineszenten
Schicht und einer der Elektroden verwendet wird.
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Die Wirkung tritt besonders bei einem elektrolumineszenten Leuchtstoff
nach Art des Zinksulfides auf, das durch Kupfer aktiviert ist, jedoch kann die Wirkung
auch bei anderen Leuchtstoffen erzielt werden.
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Das zugegebene Oxyd kann Zinkoxyd sein, und der Zusatz sollte unterhalb
etwa 501, bleiben. Die besten Ergebnisse werden gewöhnlich mit einem Zusatz
zwischen 3 und 5 Volumprozent erreicht. Ein Zusatz von ungefähr 10/, wirkt
am besten mit einer Leuchtstoffkonzentration des dielektrischen Materials von 30
Volumprozent oder weniger, während ein Zusatz von 3 °/o für hohere Konzentrationen,
z. B. 400/" am geeignetsten ist.
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Es ist anzunehmen, daß sich das Zinkoxyd selbst an den Zinksulfidleuchtstoff
anlagert und eine Halbleiterverbindung gleich einer p-n-Verbindung bildet, wobei
das Zinksulfid ein p-Leiter und das Zinkoxyd ein n-Leiter ist, oder daß eine Verbindung
zustande kommt, an deren Grenzschicht sich eine hohe Feldstärke ausbilden kann,
wie sie in ähnlicher Weise bei einem Kontakt zwischen einem Metall und einem Halbleiter
vorhanden ist. Das Oxyd kann der Fläche der Sulfidkristalle Sauerstoff zusätzlich
zu dem bereits vorhandenen zuführen und kann auch Sauerstoff ersetzen, der anderweitig
bei der Erhitzung des Leuchtstoffes in der Fritte verlorengegangen ist.
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Die Tatsache, daß die Oxyde, die am wirkungsvollsten arbeiten, leitfähige
Oxyde sind, zeigt jedoch, daß deren Wirkung darin besteht, daß sie am Aufbau einer
hohen Feldstärke beteiligt sind. Trotz der hohen Leitfähigkeit der zugegebenen Oxyde
ergibt sich eine allgemeine Verringerung des durch die Lampe bei einer gegebenen
Spannung fließenden Stromes.
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Die elektrolumineszente Lampe wird durch das zugegebene Oxyd, insbesondere
wenn es Zinkoxyd ist, stets verbessert, selbst wenn die Glasfritte bereits ein Vielfaches
des Betrages des zugegebenen Zinkoxydes enthält. Das Zinkoxyd, das ursprünglich
in der Fritte enthalten ist, befindet sich in fester Lösung als Teil des Glases,
während das zugegebene Oxyd anscheinend nicht in die feste Lösung in der Glasfritte
eingeht, sondern mit dem Leuchtstoff reagiert.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird an Hand der
Zeichnung beschrieben.
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Eine Stahlplatte 1 weist einen emaillierten Grundüberzug 2 mit einer
darüber liegenden leitfähigen Fläche 3 auf, auf die eine pulverisierte Mischung
aus 300/, Barium-Strontium-Titanat und 700/, Glasfritte
aufgespritzt
wird (4). Die überspritzte Stahlplatte wird dann auf etwa 650°C zum Schmelzen der
leitfähigen Schicht erhitzt.
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Eine Pulvermischung aus 30/, Zinkoxyd, 270/,
kupferaktiviertem
elektrolumineszentem Zinksulfidleuchtstoff und 700/, Glasfritte wird anschließend
über die Schicht 4 aus Barium-Strontiüm-Titanat und Glasfritte in derselben Weise
aufgespritzt und bei etwa 650°C geschmolzen (5).
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Eine durchsichtige leitfähige Schicht 6 einer üblichen Zinnchlorürlösung
wird auf die Schicht 5, während diese noch heiß ist, gespritzt. Gewünschtenfalls
kann darüber noch eine Glasur aufgebracht werden.
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Die Eigenschaften der erhaltenen elektrolumineszenten Lampe wurden
gemessen, wobei sich die folgenden Werte ergaben, die mit einer Kontrollampe, in
der die Barium-Strontium-Titanat-Schicht und das Zinkoxyd nicht enthalten waren,
verglichen sind
| Tabelle 1 |
| 30 Volumprozent Leuchtstoff |
| Kontroll- Kontrollampe Kontrollampe Kontrollampe |
| lämpe + Zn0 |
| + 30°/o Zn0 + BST*) + BST*) |
| Leuchtdichte bei 120 V, 60 Hz in Apostilb |
| 8,12 1 9,9 1 8,83 1 10,76 |
| Lichtausbeute bei 60 Hz in Lumen pro Watt |
| 2,37 1 4,0 1 3,00 1 4,29 |
| Lichtausbeute bei 250 Hz in Lumen pro Watt |
| 2;05 1 2,88 1 2,32 1 3,78 |
| Lichtausbeute bei 400 Hz in Lumen pro Watt |
| 2,14 2,54 1 2,19 3,61 |
| Leistungsfaktor cos 0 |
| 0,269 0,162 0,199 0,175 |
| *) Barium-Strontium-Titanat. |
Eine gleichartige Lampe mit 40 Volumprozent Leuchtstoffkonzentration wurde ebenfalls
hergestellt und mit einer Bezugslampe mit 40 Volumprozent Leuchtstoff verglichen
| Tabelle II |
| Kontroll- Kontrollampe Kontrollampe Kontrollampe |
| Iampe + Zn0 |
| + 10/0 Zn0 + BST + Bst |
| Leuchtdichte bei 60 Hz, 120 V in Apostilb |
| 13,45 1 15,3 1 16,1 1 21,5 |
| Lichtausbeute bei 60 Hz in Lumen pro Watt |
| 0,325 1 2,46 1 3,05 1 3,12 |
| Lichtausbeute bei 400 Hz in Lumen pro Watt |
| 0,522 ( 2,60 1 2,74 2,77 |
| Leistungsfaktor cos 0 |
| 0,884 0,236 1 0,200 0,200 |
Das verwendete Barium-Strontium-Titanat hatte eine Dielektrizitätskonstante von
etwa 8000 bis 10 000 bei einer Frequenz von 1000 Hz. Der Prozentsatz von Zinkoxyd
ist in den Volumprozent des Leuchtstoffes enthalten.
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Die Leuchtdichte anderer gleichartiger Lampen mit anderen Oxyden sind
bei 120 V und 60 Hz:
| Oxyd Leuchtdichte Strom mA |
| (Apostilb) |
| Zinkoxyd ............ 16,15 1,00 |
| Zirkondioxyd ........ 16,35 0,85 |
| Titandioxyd ......... 16,35 1,28 |
| Zinnoxyd ............ 15,25 1,20 |
Es ergibt sich, daß Zirkondioxyd die hellste Lampe bei geringstem Strom ergibt.
Das verwendete Titanoxyd war Rutil.