DE1162500B - Kalziumhalogenphosphatleuchtstoff - Google Patents

Description

• Kalziumhalogenphosphatle,uchtstoff Es wurde gefunden, daß die Leistungsfähigkeit von Kalziumhalogenphosphatleuchtstoffen dadurch gesteigert wird, daß ihnen eine kleine Menge Cadmium einverleibt wird.
• Dieses Ergebnis war überraschend, weil der eine kleine Menge Cadmium enthaltende Leuchtstoff bei Anregung durch eine Ultraviolettquelle nicht leuchtkräftiger erscheint als der Leuchtstoff ohne das Cadmium. Wird indessen der eine kleine Menge Cadmium enthaltende Leuchtstoff in einer Fluoreszenzlampe verwendet, ist seine Leuchtkraft beträchtlich verbessert. Die erforderliche Menge Cadmium ist ausschlaggebend und sollte recht klein sein, z. B. etwa 0,05 Grammatom pro 3 Grammol P04, das ist etwa 1 Gewichtsprozent des Leuchtstoffes, betragen. Größere Mengen Cadmium, nämlich mehr als etwa 0,25 Grammatom pro 3 Grammol P04 oder mehr als etwa 5 Gewichtsprozent vermindern tatsächlich die Leistungsfähigkeit oder Wirksamkeit des Leuchtstoffes.
• Die zugesetzte Menge Cadmium ist nur ein kleiner Bruchteil der Menge, die erforderlich ist, um den bekannten Leuchtstoff 3 Ca.(P04)2 - CdX, zu bilden, der ein rotes Licht emittiert und in Fluoreszenzlampen weniger wirksam und leistungsfähig ist und eine Farbänderung bei ausgedehntem Brennen erleidet. Demgegenüber besteht bei dem Leuchtstoff nach der Erfindung tatsächlich keine Farbverschiebung nach Rot, und die Lampenwirksamkeit oder -leistungsfähigkeit ist hoch.
• Der Leuchtstoff enthält den üblichen Antimon-oder Manganaktivator für Halogenphosphate und wird allgemein mit beiden Aktivatoren zusammen verwendet.
• Der Leuchtstoff ist insbesondere für Fluoreszenzlampen geeignet, da die Leistungssteigerung des neuen Leuchtstoffes gegenüber Kalziumhalogenphosphat ohne Cadmium in der Lampe größer ist als der Gewinn, wenn der Leuchtstoff durch eine gleiche Strahlung außerhalb einer solchen Lampe angeregt wird, z. B. indem er auf eine Platte aufgebracht und durch 2537 Ä-Licht bestrahlt wird. überdies sind Lampen mit Leuchtstoffen, die größere Mengen Cadmium enthalten, im allgemeinen durch eine schlechtere Bewahrung der Lichtabgabe während der Lebensdauer sowie durch Farbänderung bei ausgedehntem Brennen gekennzeichnet, während der Leuchtstoff nach der Erfindung tatsächlich gegenüber Leuchtstoffen ohne Cadmium eine verbesserte Beständigkeit besitzt und auch keine merkliche Farbänderung aufweist.
• Der Vorteil der Erfindung ist eine Steigerung der Lumenausbeute von Fluoreszenzlampen mitKalziumhalogenphosphatleuchtstoff ohne merkliche Verschiebung des Emissionsspektrums sowie ohne schädliche Wirkung auf die normale Beständigkeit der Lampenleuchtkraft während ausgedehnten Brennens. Der Vorteil wird durch Einverleibung einer kleinen Menge Cadmium in das Kalziumhalogenphosphatgitter erzielt, in teilweisem Austausch des darin vorhandenen Kalziums.
• Der Zusatz von Cadmium hat einen weiteren Vorteil insofern, als er die Herstellung des Leuchtstoffes in bezug auf die Glühtemperatur weniger kritisch gestaltet.
• Der Aufbau einer Lampe, in der der erfindungsgemäße Leuchtstoff verwendet wird, ist aus der Zeichnung zu ersehen. In dem dichtverschlossenen Glaskolben 1 sind die Zuleitungsdrähte 2, 3 durch ein Kolbenende hindurch dicht eingeführt, während entsprechende Zuleitungsdrähte durch das andere Ende hindurch dicht eingeführt sind. Zwischen den beiden Drähten 2, 3 befindet sich die von ihnen abgestützte und elektrisch an sie angeschlossene Wendel 4 aus Wolframdraht, während eine gleiche Wendel von den Zuleitungsdrähten am anderen Ende des Kolbens abgestützt und mit ihnen elektrisch verbunden ist. Ein isolierendes Sockelstück 5 mit Kontaktstiften 6, 7, von denen jeder an je einen der Zuleitungsdrähte angeschlossen ist, ist in der Metallkappe 8 gehalten, die mittels des Bindemittels 9 an einem Ende der Kolben 1 fest angebracht ist, während ein gleiches Sockelstück mit Kontaktstiften 10 und 11 mit dem anderen Ende durch die Kappe 12 verkittet ist.
• Die Wolframwendel trägt die übliche Elektronen emittierende Beschichtung aus Erdalkalioxyden, die im allgemeinen auch einen kleinen Prozentsatz an Zirkoniumdioxyd enthalten.
• Eine Füllung aus Argongas von etwa 2 mm Hg Druck und die übliche kleine Menge Quecksilber befindet sich innerhalb des Glaskolbens 1. Die Lampe besitzt den üblichen Glasputzen 14 sowie ein dicht verschlossenes Absaugrohr 15.
• Auf der Innenseite des Kolbens befindet sich eine Schicht 13 aus Leuchtstoff gemäß der Erfindung. Die Schicht kann in üblicher Weise aufgebracht werden.
• Die erforderliche Menge Cadmium zur Erzielung der Verbesserung ist ausschlaggebend, während das Verfahren der Einverleibung es nicht ist. Demgemäß kann die Cadmiumquelle das Chlorid, Carbonat, Azetat, Oxyd, Peroxyd, Phosphat oder eine andere passende Cadmiumverbindung sein. Inniges Mischen der Leuchtstoffrohmaterialbestandteile, die die Cadmiumverbindung enthalten, läßt sich mittels der üblichen Mahlvorgänge erzielen, während sich die Lumineszenz durch Glühen in Luft in geschlossenen Tiegeln oder durch Glühen in Stickstoff in offenen Tiegeln wirksam entwickeln läßt. Gemäß der Erfindung ist die Verwendung von CdNH4P0, oder Cd0 als Cadmiumquelle zu bevorzugen, da diese Substanzen hinlänglich reaktionsfähig, verhältnismäßig unflüchtig und rasch bei sehr hohen Reinheitsgehalten herstellbar sind. Die für die Ausgangsmaterialien erforderliche Menge Cadmium zur Herstellung günstigster Leuchtkraft in den Lampen ist, bei Verwendung von CdNH4P04 oder Cd0, etwa 0,02 bis 0,25 Grammatora Cd pro 3 Grammol P041 je nach dem Verfahren des Brennens. Als typische Rohmaterialzusammensetzung für einen 4500' K »Kalt-Weiß«-Leuchtstoff ist zu nennen:

  Beispiel

  Material Grammol Gramm Gewichts-

  1

  prozent

  CaHP04 2,94 400,0 64,26

  CdNH4P04 0,06 13,5 2,16

  CaCO, 1.1.1 1,35 135,1 21,70

  CaF . ........ 0,40 31,2 5,01

  NH4C1 ...... 0230 16,0 2,57

  MnCO" ..... 0,08 9,2 1,48

  Sb"0#,3 ....... 0,06 17,5 2,82

  622,5 # 100,00

  Die Bestandteile, z. B. in den angegebenen Mengen, werden innig gemischt und dann in geschlossenen Tiegeln etwa bei 11301 C in Luft gebrannt oder in offenen Tiegeln in einem erwärmten Quarzrohr bei etwa 1260' C in Stickstoff gebrannt. Die erhaltenen Leuchtstoffe erfahren die übliche Behandlung nach dem Brennen. In der einschlägigen Technik ist wohlbekannt, daß CaCI., oder SrCI, (oder andere Rohmaterialien) sich zur Hersteliung leistungsfähiger Leuchtstoffe verwenden lassen, an Stelle von einem Teil oder der ganzen Menge NH4 Cl, wie im Beispiel angegeben. Solche Änderungen sind indessen dem Geltungsbereich der Erfindung ohne weiteres zuzurechnen.
• Eine Lampenprüfung zeigte, daß ein optimaler Cadmiumzusatz Steigerungen liefert, die zwischen 1,0 bis 3 oder mehr Lumen/Watt bei 100 Stunden Brenndauer liegen.
• Obwohl das Verhältnis Cd -. 3 P04 im fertigen Leuchtstoff im allgemeinen etwa dasselbe wie im Ausgangsgemisch ist, weicht der Gewichtsprozentsatz des Cadmiums im endgültigen Leuchtstoff von demjenigen in dem Ausgangsgemisch ab, wie sich aus der folgenden Tabelle ergibt:

  Grammatom Ausgangs- Leuchtstoff

  Cadmium gemisch '/o Cd Lumen/Watt

  pro 3 Mol P04 "/o Cd (gefunden) 100 Stunden

  (zugegeben)

  0,00 0,00 0.,047 67,5

  (Vergleich)

  0,02 0,37 0,46 +1,4

  0,04 0,73 0,79 +2,1

  0,06 Lio 1,24 +1,2

  0,08 1,46 1,58 +2,0

  0,10 1,83 2,03 +1,8

  0,12 2,19 2,17 +1,7

  0,14 2.55 2,57 +2,6

  Zur obigen Tabelle sei bemerkt, daß die ursprünglichen Ausgangsbestandteile 0,0470,lo Cadmium enthielten, obwohl dem ursprünglichen Ausgangsgemisch kein Cadmium zugesetzt worden war. Es ist anzunehmen, daß diese kleine, in der Probe vorhandene Cadmiummenge auf die Verunreinigung aus dem Verfahrensapparat, wie z. B. dem Ofen, herrührte, wo das Material gebrannt wurde, da der Ofen für das Brennen von cadmiumhaltigen Leuchtstoffen verwendet wurde, bevor der obige Versuch stattfand. Die volle Lumen/Watt-Zahl ist nur für die Vergleichsprobe ohne Cadn-liumzusatz angegeben. Für die anderen Leuchtstoffe ist nur der Gewinn an Lumen/ Watt gegenüber der Vergleichsprobe angegeben. Die + 1,4-Zahl für die Leuchtsubstanz mit 0,02 Grammatomen Cadmium z. B. bedeutet 1,4 Lumen/Watt mehr als bei der Vergleichsprobe oder 68,9 Lumen/ Watt.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Cadmium enthaltender Kalziumhalogenphosphatleuchtstoff, dadurch gekennzeichn e t, daß er zwischen 0,01 und 0,25, vorzugsweise 0,06, Grammatom Cadmium pro 3 Grammmoi PO 4 bzw. etwa 0,2 bis 5 Ilo, vorzugsweise 1 %., Cadmium enthält.
2. 2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Antimon und,/oder Mangan aktiviert ist. 3. Fluoreszenzlampe mit einem abgedichteten Kolben mit Elektroden, einer Füllung Argon bei niedrigem Druck und Quecksilber, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffbeschichtung der Innenseite des Kolbens ein Leuchtstoff gemäß den Ansprüchen 1 und 2 ist.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1040 104.