DE1767416B1

DE1767416B1 - Leuchtstioffe und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE1767416B1
Application number: DE19681767416
Authority: DE
Inventors: Ward Harold Francis
Original assignee: Thorn Lighting Ltd
Current assignee: Thorn Lighting Ltd
Priority date: 1967-05-10
Filing date: 1968-05-08
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1191014A; US3597365A

Description

Nachfolgend sind einige typische Beispiele der Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtstoffe angeführt.

Beispiel 1

Al₂O₃ (95,5% Al₂O₃-GeImIt) 24,5 g

Ceroxalat 14,0 g

Diese Bestandteile werden innig vermischt, und xo das Gemisch wird (in 9 bis 12 g fassenden Brennbehältern) in Wasserstoff bei 1650⁰C IV₄ Stunden lang erhitzt. Das erhitzte Gemisch wird in Wasserstoff oder einem Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff auf Zimmertemperatur abgekühlt. Der so erhaltene Leuchtstoff stellt ein weißes Pulver mit hellblauer Lichtemission unter Bestrahlung von 2537 und 3650 Ä dar.

Beispiel 2

20

Al₂O₃ (95,5 % Al₂O₃-GeImIt) 32,0 g

Ceroxalat 14,0 g

Diese Bestandteile werden innig vermischt, und das Gemisch wird wie im Beispiel 1 behandelt. Dem erhaltenen Produkt wird Mangankarbonat mit 42,7% Mn-Gehalt zugegeben (5,5%)· Dies alles wird innig vermischt und unter reduzierenden Bedingungen bei einer Temperatur von 1350⁰C IV₂ Stunden lang erhitzt und in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre abgekühlt. Der so erhaltene Leuchtstoff stellt ein weißes Pulver mit hellgrüner Lichtemission unter Ultraviolettbestrahlung von 2537 und 3650 Ä dar, wobei gefunden wurde, daß seine Nachleuchtdauer und sein Nachleuchtvermögen in einer etwa 140 cm großen 40-W-Leuchtstofflampe folgende Ergebnisse zeitigte:

Durchschnittliches
Lm/W

Durchschnittliches
Nachleuchtvermögen

0
Stunden

77,0

100
Stunden

72,0

93,5 »/ο

500
Stunden

68,3

89%

Demgegenüber war das Nachleuchtvermögen von

Zinksilikat nach
500 Stunden 87%.

100 Stunden 91,4% und nach

Beispiel 3

Al₂O₃ (95,5% Al₂O₃-GeImIt) 28,0 g

Ceroxalat 14,0 g

Diese Bestandteile werden innig vermischt, und das Gemisch wird wie im Beispiel 1 erhitzt. Dem erhitzten Gemisch wird Mangankarbonat mit 42,7% Mn zugegeben (3 %)· Dies alles wird innig vermischt, und das Gemisch wird unter reduzierenden Bedingungen bei 135O⁰C IV2 Stunden lang erhitzt und unter denselben Bedingungen auf Zimmertemperatur abgekühlt. Der so erhaltene Leuchtstoff stellt ein weißes Pulver mit hellblaugrüner Lichtemission unter Ultraviolettbestrahlung von 2537 und 3650 Ä dar. Diese Art der Herstellung stellt zugleich eine bevorzugte Ausführungsform dar.
In allen diesen Produkten hatten die dabei verwendeten Bestandteile die höchstmögliche im Handel verfügbare Reinheit.

Claims

1 2 vorteilhaftesten zwischen 1:0,25 und 1:1 liegt. Die Patentansprüche: erfindungsgemäßen Leuchtstoffe können demgemäß wie folgt ausgedrückt werden:

1. Leuchtstoff auf Basis von Cer- und Aluminiumoxyd, dadurch ge kennzeichnet, 5 XCe₂O₃ · JAl₂O₃,
daß er der Formel

xCe O ν Al O worin x:y zwischen 1:8 und 1:13 und vorzugsweise

^{23> 2 3}' zwischen 1:10,5 und 1:12,5 liegt, und ferner wie folgt worin x:y zwischen 1:8 und 1:13 liegt, entspricht
und die /?-Al2-O₃-Kristallstruktur aufweist. ίο χ Ce₂O₃ · ζ MnO · yAl₂O₃,

2. Leuchtstoff auf Basis von Cer- und Aluminiumoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß er worin (x + ¹Uz):y zwischen 1:8 und 1:13 und zusätzlich Mangan enthält und der Formel vorzugsweise zwischen 1:10,5 und 1:12,5 liegt und

worin χ: ζ vorzugsweise zwischen 1:0,125 und 1:1,25

XCe₂O₃ · zMnO · JyAl₂O₃, 15 und am vorteilhaftesten zwischen 1:0,25 und 1:1 liegt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leucht-

worin (x + Ve ^z) '· y zwischen 1:8 und 1:13 liegt, stoffe werden die Oxyde, aus welchen diese Leuchtentspricht und die /?-Al₂O₃-KristalIstruktur auf- stoffe bestehen, vermischt und dann das Gemisch weist. in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre

3. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes 20 vorzugsweise bei 1200 bis 1700⁰C zum Erhalt des nach Anspruch 1 durch gemeinsames Erhitzen aus den erwähnten Oxyden bestehenden Leuchtstoffes von Cer- und Aluminiumoxyden, dadurch gekenn- mit der erforderlichen /3-Tonerdekristallstruktur erhitzt, zeichnet, daß in dreiwertigem Zustand befindliches An Stelle der Oxyde selbst bzw. zusätzlich zu diesen Cer verwendet und das Erhitzen unter inerten Oxyden können auch Verbindungen verwendet wer- oder reduzierten Bedingungen durchgeführt wird. 25 den, welche die Oxyde unter Erhitzung abgeben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Der dabei erhaltene Leuchtstoff wird zur Aufrechtzeichnet, daß das Erhitzen bei einer Temperatur erhaltung des dreiwertigen Zustands des Cers unter von 1200 bis 1700° C durchgeführt wird. reduzierenden oder inerten Bedingungen gekühlt.

5. Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffes Die Erhitzung auf über 168O⁰C führt zum Erhalt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 30 eines harten Leuchtstoffes.

zunächst ein Gemisch aus Cer- und Aluminium- Zur Herstellung des Leuchtstoffes aus Ceroxyd

oxyden nach einem der Ansprüche 3 und 4 gebildet und Aluminiumoxyd mit Manganoxyd wird vorzugs-

und anschließend mit zweiwertigem Manganoxyd weise zunächst ein Leuchtstoff aus Ceroxyd und

versetzt wird, woraufhin erneut erhitzt wird. Aluminiumoxyd z. B. durch Glühbehandlung des

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 35 Gemisches in einer reduzierenden oder inerten Atmozeichnet, daß das erneute Erhitzen unter inerten Sphäre bei 158O⁰C gebildet und dann mit zweiwer- oder reduzierenden Bedingungen bei einer Tem- tigern Manganoxyd oder einer ein zweiwertiges peratur von 1200 bis 1400⁰C durchgeführt wird. Manganoxyd bildenden Verbindung versetzt, worauf

das Gemisch z. B. in einer reduzierenden oder inerten 40 Atmosphäre bei 1200 bis 1400⁰C wieder erhitzt wird.

Das Produkt wird unter Bedingungen wieder gekühlt,

unter welchen die Wertigkeit des Cers aufrechterhalten wird.
Die geeignete Reduzierungsatmosphäre für die

Die Erfindung bezieht sich auf die sogenannten 45 Glühbehandlung ist Wasserstoff; es ist lediglich eine Leuchtstoffe oder phosphoreszierenden Stoffe bzw. die Wertigkeit des Cers aufrechterhaltende Gasnachleuchtenden Leuchtstoffe, die z. B. durch Ultra- strömung notwendig.

Violettbestrahlung zum Leuchten angeregt werden. Die erfindungsgemäßen Leuchtstoffe aus Ceroxyd

Erfindungsgemäß wird ein Leuchtstoff geschaffen, und Aluminiumoxyd haben eine hellblaue Lichtder aus einer Verbindung aus dreiwertigem Ceroxyd 5° emission von 3000 bis 6000 A mit einem Maximum und Aluminiumoxyd mit oder ohne zweiwertigem bei 4600 Ä, unter Ultraviolettbestrahlung von 2537 A. Manganoxyd besteht und die durch Röntgenstrahlen- Ein derartiger Leuchtstoff mit entsprechender Spekanalyse festgestellte ß-Tonerdekristallstruktur aufweist. tralenergieverteilung kann in einer Leuchtstofflampe Das Molekularverhältnis dreiwertigen Ceroxyds zu verwendet werden.

Aluminiumoxyd im Leuchtstoff aus Ceroxyd und 55 Die Anwesenheit des zweiwertigen Manganoxyds Aluminiumoxyd nach der Erfindung liegt zwischen führt zur Überschreitung des Maximums von 4600 A 1:8 und 1:13 und am vorteilhaftesten zwischen und zu einem zweiten Maximum von 5200 A, und 1:10,5 und 1:12,5. Bei einem Molverhältnis außer- mit steigendem Gehalt an zweiwertigem Manganoxyd halb des Bereichs 1:8 bis 1:13 weist der Leuchtstoff geht die Lichtemission von Blau in Blaugrün bis Grün keine vollständige /5-Tonerdekristallstruktur auf und ⁶° mit 4800 bis 6000 A und einem Maximum bei 5200 Ä leuchtet daher weniger hell nach. Aus diesem Grunde über. Auch dieser grüne Leuchtstoff mit entsprechenliegt auch beim Leuchtstoff aus Ceroxyd und Alu- der Spektralenergieverteilung findet in Leuchtstoffminiumoxyd mit Manganoxyd das Molekularver- lampen Verwendung.

hältnis dreiwertigen Ceroxyds + Va zweiwertigen Die erfindungsgemäßen Leuchtstoffe können auch

Manganoxyds zu Aluminiumoxyd innerhalb des- 65 durch Bestrahlung mit 3650 A und durch Kathodenselben Bereichs, wobei das Molekularverhältnis drei- strahlen erregt werden und ergeben eine gute Nachwertigen Ceroxyds zu zweiwertigem Manganoxyd leuchtdauer sowie eine gute Nachleuchtleistung (Luvorzugsweise zwischen 1:0,125 und 1:1,25 und am men).