DE1811731C3

DE1811731C3 - Leuchtstoff

Info

Publication number: DE1811731C3
Application number: DE19681811731
Authority: DE
Inventors: George Eindhoven Blasse (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-12-12
Filing date: 1968-11-29
Publication date: 1976-06-10

Description

Bax+o ,Sr«EupAl₂O₄ der Formel

ίο Ba_x+0,₂Srj,EupAl₂O₄

entspricht, in der

und * + y + P = °'⁸

0,001<»<0,10 15 und

ist ~ 0,001 <p< 0,10

2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch ge- ist.

kennzeichnet, daß das lumineszierende Aluminat Ein Leuchtstoff, der durch die vorstehende Formel

der Formel dargestellt wird, läßt sich gut durch kurzwellige und

Ba₁-J)EUpAl₁O₄ ao langwellige Ultraviolettstrahlung und sogar durch

blaue sichtbare Strahlung anregen. Wenn in der entspricht, in der Formel y = 0 gewählt wird, ergibt sich das reine mit

zweiwertigem Europium aktivierte Bariumaluminat
0,001 < ρ < 0,10
ist as Ba₁-PEUpAl₂O₄,

3. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß das eine Höchstemission bei einer Wellenlänge von

500 mn aufweist. Der Höchstwert der Emission ver-

0,003 <p<0,03 schiebt sich bei zunehmendem Strontiumgehalt zu

ist. 30 etwas längeren Wellenlängen hin.

4. Verwendung eines Leuchtstoffes nach den Der Wert von ρ kann innerhalb der vorstehend anAnsprüchen 1 bis 3 für einen Leuchtschirm von gegebenen Grenzen variiert werden, wird aber vor-Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen. zugsweise zwischen 0,003 und 0,03 gewählt. In diesem

Bereich ergibt sich nämlich der höchste Strahlungs-35 wirkungsgrad, wie nachstehend nachgewiesen wird.

Die lumineszierenden Aluminate gemäß der Erfindung haben eine Lichtausbeute, die mindestens gleich derjenigen des bekannten mit zweiwertigem Europium aktivierten Strontiumaluminat ist. Ein Vorteil gegen-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtstoff, 40 über dem erwähnten Strontiumaluminat liegt in der der ein lumineszierendes mit zweiwertigem Europium Tatsache, daß die erfindungsgemäßen lumineszierenaktiviertes Erdalkalialuminat enthält, und auf eine den Aluminate billiger sind, denn das spezifische Gemit einem solchen Schirm versehene Niederdruck- wicht des Bariums ist größer als das des Strontiums, quecksilberdampfentladungslampe. Die Erfindung be- und deshalb ist bei der Herstellung der Leuchtstoffe zieht sich ferner auf ein lumineszierendes mit zwei- 45 gemäß der Erfindung eine kleinere Menge des teuren wertigem Europium aktiviertes Erdalkalialuminat. Elements Europium erforderlich, um den gleichen

Rezente Untersuchungen haben die Brauchbarkeit Aktivatorgehalt zu erreichen.

von zweiwertigem und dreiwertigem Europium als Ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff eignet sich in-

Aktivator in verschiedenen Grundgittern nachge- folge der hohen Lichtausbeute des Leuchtstoffs und wiesen. Es hat sich herausgestellt, daß das dreiwertige 50 auf Grund der Lage der Emission im Spektrum ausge-Europium in den meisten Grundgittern sowohl bei zeichnet zur Verwendung bei Niederdruckquecksilber-Anregung durch Ultraviolettstrahlung als auch bei dampf entladungslampen. Die erfindungsgemäßen Alu-Anregung mit Elektronen eine rote und/oder orange- minate emittieren nämlich kürzere Wellenlängen als farbene Lumineszenz herbeiführt. Derartige Stoffe das bekannte Strontiumaluminat, und ihr Emissionswerden deshalb bereits vielfach in Kathodenstrahl- 55 Spektrum ist dadurch besser an die Emissionslinien röhren zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern und in der Quecksilberdampfentladung angepaßt.
Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen zur Er- Der wichtigste Vorteil der erfindungsgemäßen

gänzung der durch solche Lampen emittierten Strah- Leuchtstoffe ist, daß sie durch kurzwellige blaue lung im roten Teil des Spektrums benutzt. Strahlung angeregt werden können. Bei Niederdruck-

Aus der US-Patentschrift 32 94 699 ist bekannt, daß 60 quecksilberdampfentladungslampen mit einer guten Europium in zweiwertiger Form als Aktivator in Farbwiedergabe, insbesondere bei Lampen mit einer Strontiumaluminat dienen kann und dabei bei Anre- niedrigen Farbtemperatur, soll die Intensität der gung mit Ultraviolettstrahlung eine Emission im blauen Strahlung bekanntlich möglichst stark untergrünen Teil des Spektrums mit einem Höchstwert bei drückt werden. Dies wurde bisher durch den Zusatz 520 nm aufweist. 65 eines Blau absorbierenden Pigments, meistens in

Aus Untersuchungen, die zur Erfindung geführt Form einer gesonderten Schicht, erreicht. Dies hat haben, hat sich herausgestellt, daß für praktische selbstverständlich einen Wirkungsgradverlust zur Folge. Zwecke besonders vorteilhafte Eigenschaften dann Auch ist es möglich, einen Leuchtstoff zu verwenden,

<f

der durch blaue Strahlung angeregt wird. Als solcher hat bisher nur das mit Mangan aktivierte Magnesiumarsenat praktische Anwendung gefunden. Dieser Stoff hat eine im roten Teil des Spektrums liegende Emission. Dies kann einen günstigen Effekt ha^en in den Fällen, in denen ein gewisser Anteil an roter Strahlung gewünscht wird, das Lumenäquivalent der Strahlung des Magnesiumarsenats ist jedoch niedrig. Die erfindungsgemäßen Aluminate dahingegen absorbieren die unerwünschte Strahlung und wandeln diese teilweise in blaugrüne Strahlung mit einem hohen Lumenäquivalent um. Wenn Lampen mit einem hohen Rotgehalt verlangt werden, hat man dabei eine größere Wahl als bei der Anwendung des erwähnten Arsenate. Es kann z. B. eine Verbindung wie das mit dreiwertigem Euro-

Tabelle I

pium aktivierte Yttriumvanadat Verwendung finden, das im Vergleich zum Magnesiumarsenat eine Strahlung mit einem erheblich höheren Lumenäquivalent emittiert.

Die erfindungsgemäßen Leuchtstoffe haben ferner die Eigenschaft, daß sie oxydationsbeständig sind. Beider Herstellung von Niederdruckquecksilberdampf entladungslampen muß der Leuchtschirm auf eine hohe Temperatur gebracht werden, beispielsweise zur Entfernung eines zeitweiligen Haftmittels. Dabei ist es wichtig, daß die Leuchteigenschaften nicht infolge einer etwaigen Oxydation verlorengehen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier Tabellen, eines Herstellungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert.

I	Π	III	IV	1,960 0,018 1,560	V	VI	vn	vm
Beispiel	Formel	Zusammensetzung des Brenngemisches in g	1,940 0,036 1,560	"TOU in mn	9 in%		*r· L· 0*
1	Ba₀^₉Eu₀₁₀₁Al₄O₄	BaCO₃ Eu₂O₃ Al(OH)₃	0,970 0,720 0,036 1,560	500	60	25	45
2	Ba₀^₈Eu₀₁₀₂Al₂O₄	BaCO₃ Eu₂O₃ Al(OH)₃	0,388 1,150 0,036 1,560	500	50	18	41
3	Ba₀.„Sr_0i4eEuo_t02Al₂0₄	BaCo₃ SrCO₃ Eu₂O₃ Al(OH)₃	510	50	17	41
4	Ba₀₁S₀Sr₀₁₇₈Eu₀₁₀₂Al₂O₄	BaCO₃ SrCO₃ Eu₂O₃ Al(OH)₃	518	45	17	37
	Herstellungsbeispiel		angegeben. Die	relative	Lichtausbeute 0 η. χ/τττ £	(r-L) der

Es wird ein Gemisch aus den in Spalte III der Tabelle I aufgeführten Stoffen in den in Spalte IV angegebenen Mengen hergestellt. Dieses Gemisch wird 2 Stunden auf 1050 bis 1200⁰C erhitzt. Nach Abkühlen des erhaltenen Brennprodukts wird dieses gemahlen und 2 Stunden auf 1250 bis 1400° C erhitzt. Die Erhitzung erfolgt in beiden Fällen in einem Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff. Das Verhältnis zwischen Stickstoff und Wasserstoff ist dabei nicht kritisch; ein Verhältnis von 20:1 hat sich z. B. als sehr gut brauchbar erwiesen. Der Wasserstoff dient zur Reduktion des dreiwertigen Europiums zu zweiwertigem Europium. Nach Abkühlen nach der zweiten Erhitzung wird das erhaltene Reaktionsprodukt gemahlen und erforderlichenfalls gesiebt. Es ist dann verwendungsfähig.

In Spalte VI der Tabelle I ist der Quantenwirkungsgrad q als Prozentsatz angegeben. Die aufgeführten Prozentsätze zeigen den Wirkungsgrad der Umwandlung der absorbierten anregenden Quanten. Um ein Maß für die Lichtausbeute der Leuchtstoffe zu erhalten, muß der Quantenwirkungsgrad mit dem Absorptionsfaktor multipliziert werden. Der Absorptionsfaktor wird gleich 100 — r gesetzt, wobei r den Reflexionsfaktor (in %) darstellt.

Der Reflexionsfaktor ist als Prozentsatz in Spalte VII ergibt sich aus der Gleichung:

τ -L- q-

100-r
100

In Spalte V ist die Wellenlänge des Höchstwertes des Emissionsbandes für die verschiedenen Stoffe in nm angegeben.

Sämtliche Messungen wurden bei Anregung mit einer Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm vorgenommen.

Tabelle II Europiumgehalt ρ q in %

r-L· ο

0,005	60	40	36
0,Ul	60	25	45
0,02	50	18	41
0,03	20	15	17
0,07	14	10	12
0,15	6	7	6

In Tabelle II ist für die Verbindung mit der Formel Ba,-pEuj,Al₂O₄

£"■

8 11 731

die Abhängigkeit des Quantenwirkungsgrades, der Glas bestehende Wand 1 ist innen mit einer lumineszie-Reflexion und der relativen Lichtausbeute von Euro- renden Schicht 4, die einen Leuchtstoff gemäß der piumgehalt dargestellt (sämtliche Messungen wurden Erfindung enthält, überzogen. Der Leuchtstoff ist auf bei Anregung mit einer Strahlung mit einer Wellen- eine der vielen üblichen Weisen auf der Wand 1 angelänge von 254 nm vorgenommen). Es stellt sich heraus, 5 bracht.

daß mit zunehmendem Europiumgehalt die relative In der graphischen Darstellung der F i g. 2 ist als Lichtausbeute zunächst zunimmt und dann wieder Abszisse die Wellenlänge in nm aufgetragen. Als abnimmt Die Reflexion wird kleiner und somit die Ordinate ist in beliebigen Einheiten die Strahlungs-Absorption größer bei zunehmendem p. Bei Werten intensität aufgetragen. Die Kurven 1 und 3 zeigen die für ρ von weniger als 0,001 wurden keine praktisch io Spektralverteilung der Emission der Stoffe nach den brauchbaren Stoffe mehr erhalten. Stoffe mit der Beispielen 1 und 3 der Tabelle I bei Anregung mit höchsten relativen Lichtausbeute haben Werte zwi- Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm. Zum sehen 0,003 und 0,03. Die Spektralverteilung der Vergleich ist die gestrichelte Kurve 5 eingezeichnet, emittierten Strahlung ist nahezu unabhängig vom welche die spektrale Energieverteilung des bekannten Europiumgehalt ¹S rnit zweiwertigem Europium aktivierten Strontiumin der Zeichnung zeigt aluminats darstellt Die maximale Intensität der F i g. 1 schematisch eine Niederdruckquecksilber- Kurve 5 ist dabei gleich 100 gesetzt
dampfentladungslampe, die einen Leuchtstoff gemäß Die graphische Darstellung der F i g. 3 zeigt das der Erfindung enthält, Anregungsspektrum der erfindungsgemäßen Leucht-F i g. 2 eine graphische Darstellung der Strahlungs- ao stoffe. Dabei ist die relative Lichtausbeute als Funktion intensität der Stoffe gemäß den Beispielen 1 und 3 der Wellenlänge der anregenden Strahlung aufgetragen, der Tabelle I in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei die maximale Lichtausbeute gleich 100 gesetzt F i g. 3 das Anregungsspektrum eines erfindungsge- ist. Es zeigt sich deutlich, daß die Leuchtstoffe gemäß mäßen Leuchtstoffs. der Erfindung sowohl durch kurzwellige als auch durch In F i g. 1 bezeichnet 1 die Wand einer Niederdruck- as langwellige Ultraviolettstrahlung gut angeregt werden, quecksilberdampfentladungslampe. An den Enden der Auch stellt es sich heraus, daß durch blaue sichtbare Lampe befinden sich Elektroden 2 und 3. Die z. B. aus Strahlung noch eine erhebliche Anregung erfolgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

.Λ.

erhalten werden, wenn entweder Bariumaluminat oder

Patentansprüche· Bariumaluminat, in dem das Barium teilweise durch

Strontium ersetzt ist, mit zweiwertigem Europium 1. Leuchtstoff, bestehend aus lumineszierendem, aktiviert wird.

mit zweiwertigem Europium aktiviertem Erd- 5 Ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff ist mit einem alkalialuminat, dadurch gekennzeich- lumineszierenden mit zweiwertigem Europium aktin et, daß das lumineszierende Aluminat der Formel vierten Erdalkalialuminat versehen und ist dadurch

gekennzeichnet, daß das lumineszierende Aluminat