DE2028376B2 - Leuchtstoff und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Aktivator enthält, entsprechend einer chemischen io

Zusammensetzung der Formel: (CaaSr^BazEuj)) Οχ+_υ+_ζ+_ρ Al₈O₃ · 2 SiO₈,

(Ca^r,Ba,Eu,) 0.HH^pAl₁O,. 2 SiO₁,' worin

0,95 <x + y + z + p< 1,05,

worin 0,005 < ρ < 0,1

0,95 <χ-\-ν-\-ζ+ρ< 1,05, ^lf5 k'·

o|oO5~< ρ < 0,1 — ' ' A_uf Grund der Ermittlung der Kristallform durch

— — ' Röntgenstrahlenbeugung stellt der Leuchtstoff der

bedeutet. Erfindung eine Monophase dar, und es wurde ge-

2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet funden, daß er eine chemisch sehr stabile feste Lödurch die angegebene Formel, worin 20 sung ist.

_nQ-^ , . , ^_1n, Der Leuchtstoff der Erfindung wird in folgender

0 005< _P < Ό 1 ^{Weise her}g^estellt:

', -^. Q p" ' ' Zunächst wird ein Gemisch aus mindestens einem

~*~ ^p — ' Carbonat, Oxalat, Nitrat und/oder Hydroxyd, welches

bedeutet. 25 beim Erhitzen in die betreffenden Oxydkomponenten

3. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden übergeht (beispielsweise CaCO₃, SrCO₃, BaCO₃ u. dgl.), Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als ein Salz von Aluminium (beispielsweise Al(OH)₃), Erdalkalimetall nurBarium enthält und x=y=0, eine Siliciumverbindung (beispielsweise SiO₂) und 0,95 < ζ + ρ < 1,05 sowie 0,005 < ρ < 0,1 eine Europiumverbindung (beispielsweise Eu₂O₃) in bedeuten. 30 einem speziellen Anteil, so daß jede Komponente

4. Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffes der Leuchtstoffzusammensetzung genügt, zur thergemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mischen Zersetzung des Salzes in Gegenwart von dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst ein Luft erhitzt (SOO bis 1000⁰C), dann pulverisiert und Gemisch aus mindestens einem Carbonat, Oxalat, gemischt und anschließend das Oxydgemisch bei Nitrat und/oder Hydroxyd, welches beim Erhitzen 35 einer Temperatur von 1100 bis 135O°C einige Stunden in die betreffende Oxydkomponenten übergeht, in einer schwach reduzierbaren Atmosphäre, beispielszur thermischen Zersetzung des Salzes erhitzt, weise in einem Inertgasstrom, der eine kleine Menge dann pulverisiert und mischt und anschließend Wasserstoff enthält, gebrannt. Auf diese Weise wird das Oxydgemisch bei einer Temperatur im Bereich ein hell leuchtender Leuchtstoff erhalten.

von 1100 bis 1350⁰C in einer schwach reduzie- 40 In der Leuchtstoffzusammensetzung, dargestellt

renden Atmosphäre brennt. durch die aufgeführte Formel der Zusammensetzung,

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ist der Wellenlängenpeak des Emissionsspektrums zeichnet, daß man die erste Erhitzung bei einer im blauen Bereich über 400 nm im Falle von Temperatur von 800 bis 1000⁰C ausführt. _z + ρ < 0,9 am stärksten ausgeprägt, während der

45 Wellenlängenpeak der nahen Ultraviolettlumineszenz etwa 380 nm in dem Fall beträgt, in dem nur Barium

als Erdalkalimetall vorhanden ist. Beide Fälle stellen

bevorzugte Leuchtstoffzusammensetzungen dar.

Der Leuchtstoff gemäß der Erfindung zeigt ein

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Leucht- 50 Emissionsspektrum eines Wellenlängenbereiches vom

stoff, bestehend aus einem Grundmaterial aus Erd- nahen Ultraviolett bis bläulichweiß durch Anregung

alkalimetall, Aluminium und Silikaten sowie Euro- mittels ultravioletten Strahlen eines Wellenlängen-

pium als Aktivator. bereiches von 200 bis 380 nm oder Elektronenstrahlen,

Es wurde gefunden, daß ein Leuchtstoff, der Erd- und die Abklingzeit ist sehr kurz, beispielsweise

alkalimetall, Aluminium und Silikate als Grund- 55 kürzer als 1 Mikrosekunde.

material enthält, welches durch zweiwertiges Euro- Der Leuchtstoff der Erfindung besitzt eine ganz pium (Eu²⁺) aktiviert ist, eine helle Lumineszenz in hervorragende chemische Stabilität bei Normaltemeinem Wellenlängenbereich von nahe ultraviolett bis peratur sowie beim Auftreten der Lumineszenzblau je nach der Zusammensetzung des Grund- anregung und unterliegt fast überhaupt keiner Zermaterials zu emittieren vermag. 60 setzung im normalen Anwendungszustand. DerLeucht-Die Erfindung beruht auf der Ermittlung dieses stoff der Erfindung besitzt eine lange Lebensdauer Tatbestandes, und es kann gemäß der Erfindung ein und kann durch Aufbringung auf eine fluoreszierende wertvoller Leuchtstoff hergestellt werden, indem Oberfläche einer üblichen Entladungslampe oder der Oxyde von Erdalkalimetallen, Aluminium, Silicium Braunschen Röhre angewendet werden. Besonders und Europium in speziellen Anteilen aufbereitet 65 hervorzuheben ist die hervorragende Temperaturwerden, konstanz der Lumineszenz, die die Verwendung in

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Quecksilberhochdrucklampen ermöglicht,

chemisch stabilen festen Leuchtstoffes sowie die Insbesondere ist der Leuchtstoff der Erfindune

wertvoll als blaue Komponente einer Entladungs- aus Stickstoff und Wasserstoff (Volumenverhältnis

lampe zum Kopieren oder für eine Röhre für wan- von N_a zu H₈ = 95:5) erhitzt. Der so erhaltene

dernde Lichtstrahlen (z, B. nach dem Fernsehprinzip) Leuchtstoff besaß die gleiche Kristallstruktur, wie

oder für eine Bildspeicherröhre, Die Bildung einer im Beispiel 2 geschildert und hatte eine Lummeszenz-

fluoreszierenden Oberfläche, welche auf diese Röhren 5 charakteristik, wie sie in F i g. 1 (b) als Kurve 1

und Lampen aufbringbar ist, kann nach einer üblichen dargestellt ist, wo die Anregung durch Ultraviolett-

Arbeitsweise durchgeführt werden. strahlen mit einer Wellenlänge von 253,7 nm durch-

In der Zeichnung zeigt F i g. 1 Lumineszenzspek- geführt wurde,

tren der in den Beispielen aufgeführten Leuchtstoffe, B e i s t> i e 1 4

welche durch Anregung mittels ultravioletter Strahlen io ^p

(253,7 nm) emittiert werden. SrCO₃ 8,556 g

F i g. 2 zeigt charakteristische Werte bei der Kri- BaCO₃ 7,893 g

Stallformermittlung des Leuchtstoffes gemäß der Eu₁₁O₃ 0,351 g

Erfindung durch Röntgenstrahlenbeugung. A1(NO₃)₃ 42,597 g

Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele 15 SiO₂ 12,53 g

näher erläutert:

Beispiel 1 ^^m Rohmaterialgemisch aus diesen fünf Kompo-

^p nenten in der betreffenden Zusammensetzung wurde

BaCO₃ 6,446 g bei 950⁰C 1 Stunde lang in Anwesenheit von Luft

Eu₂O₃ 0,117 g ao erhitzt, und das entstehende Oxydgemisch wurde

Al(OH)₃ 5,119 g pulverisiert und gemischt und ferner bei 130O⁰C

SiO₈ 4,104 g 4 Stunden lang in einem Mischgasstrom aus Stickstoff und Wasserstoff (Volumenverhältnis von Stick-

Diese vier Rohmaterialien wurden ausreichend zu stoff zu Wasserstoff = 9:1) erhitzt. Der so erhaltene

der betreffenden Mischzusammensetzung gemischt 25 Leuchtstoff hatte das gleiche Röntgendiagramm, wie

und zunächst bei 100O⁰C in Gegenwart von Luft es in F i g. 2 (b) gezeigt ist, und besaß eine Lumines-

1 Stunde lang erhitzt. Das entstehende Oxydgemisch zenzcharakteristik, wie sie in F i g. 1 (c) als Kurve 2

wurde pulverisiert und gemischt und bei 12Gi)⁰C in dargestellt ist, wo die Anregung durch Ultraviolett-

einem Mischgasstrom aus Stickstoff und Wasserstoff strahlen (253,7 nm) ausgelöst wurde.
(Volumenverhältnis von N₂ zu H₂ = 9:1) 2 Stunden 30

lang erhitzt. „,_„.■,· Beispiel5

Der so erhaltene Leuchtstoff besaß eine Lumineszenzcharakteristik, wie sie in F i g. 1 (a) aufgeführt CaCO₃ 1,742 g

ist, wo die Anregung durch Ultraviolettstrahlen BaCO₃ 2,368 g

(253,7 nm) durchgeführt wurde. Die Struktur des 35 Eu₂O₃ 0,107 g

Grundmaterials des so erhaltenen Leuchtstoffes war Al(OH)₃ 4,679 g

eine feste Lösung einer Kristallform, wie sie im SiO₂ 3,694 g

Röntgendiagramm von F i g. 2 (a) gezeigt ist.

_R . · 1 9 Diese fünf Rohmaterialien wurden in der betref-

^e ' ^{s p} ' ^e 40 fenden Zusammensetzung ausreichend gemischt und

SrCO₃ 4,822 g zunächst bei 100O⁰C 1 Stunde lang in Anwesenheit

Eu₂O₃ 0,117 g von Luft erhitzt. Das entstehende Oxydgemisch

Al(OH)₃ 5,199 g wurde pulverisiert und gemischt und bei 125O⁰C

SiO₂ ... 4,104 g 5 Stunden lang in einem Mischgasstrom aus Stick-

45 stoff und Wasserstoff (Volumenverhältnis von Stick-

Diese vier Rohmaterialien wurdet¹ zu der betref- stoff zu Wasserstoff = 9:1) erhitzt. Der so erhaltene

fenden Mischzusammensetzung ausreichend gemischt Leuchtstoff besaß das in F i g. 2 (c) gezeigte Röntgen-

und zunächst bei 1000⁰C in Gegenwart von Luft diagramm und hatte eine Lumineszenzcharakteristik,

1 Stunde lang erhitzt. Das entstehende Oxydgemisch wie sie in F i g. 1 (c) als Kurve 3 gezeigt ist, wo die

wurde pulverisiert und gemischt und bei 1250⁰C in 50 Anregung durch Ultraviolettstrahlen (253,7 nm) aus-

einem Mischgasstrom aus Stickstoff und Wasserstoff gelöst wurde.

(Volumenverhältnis von N₈ zu H₂ = 9:1) 4 Stunden B e i s D i e 1 6
lang erhitzt. Der so erhaltene Leuchtstoff besaß eine

Lumineszenzcharakteristik, wie sie in F i g. 1 (b) als CaCO₃ 2,402 g

Kurve 2 gezeigt ist, und besaß ein Röntgendiagramm 55 SrCO₃ 5,138 g

gemäß F i g. 2 (b). Eu₈O₃ 0,212 g

_BeisDiel 3 Al₈(OH)₃ 9,358g

Beispiel 3 _siOa 7,450g

CaCO₃ 6,54 g

Eu₈O₃ 0,234 g 60 Diese fünf Rohmaterialien wurden in der betref-

Al(OH)₃ 10,398 g fenden Zusammensetzung ausreichend gemischt und

SiO₈ 8,210 g zunächst bei 1000⁰C 2 Stunden lang in Anwesenheit

von Luft erhitzt. Das entstehende Gemisch wurde

Diese vier Rohmaterialien wurden zu der betref- pulverisiert und gemischt und bei 135O⁰C 4 Stunden

fenden Mischzusammensetzung gemischt und zunächst 65 lang in einem Mischgasstrom aus Stickstoff und

bei 900⁰C 1 Stunde lang in Anwesenheit von Luft Wasserstoff (Volumenverhältnis von Stickstoff zu

erhitzt. Dann wurde das entstehende Oxydgemisch Wasserstoff = 9:1) erhitzt. Der so erhaltene Leucht-

bei 1200⁰C 6 Stunden lang in einem Mischgasstrom stoff hatte das in Fig. 2 (b) gezeigte Röntgendia-

5 6

gramm und besaß eine Lumineszenzcharakteristik, zunächst bei 900⁰C während 2 Stunden in Anwesen-

wie sie in F i g. 1 (c) als Kurve 1 dargestellt ist. heit von Luft erhitzt. Das entstehende Oxydgemisch

wurde pulverisiert und gemischt und bei 1300⁰C

B e i s ρ i e 1 7 5 Stunden lang in einem Mischgasstrom aus Stickstoff

3 270 g ^{5 un(}* Wasserstoff (Volumenverhältnis von N₈ zu H₂

³ ₄'₈22 g =9:1) erhitzt. Der so erhaltene Leuchtstoff besaß

BaCO³ '. ". ... . 6446 g ^{das in F}' £·² (^c) g^ezeig^te Röntgendiagramm und

³ 0351 ε hatte eine Lumineszenzcharakteristik, entsprechend

¹) 15600 s ^{der in} Pig·¹ (°) gezeigten, wo die Anregung durch

_sio ^J3 12*300 g ¹⁰ Ultraviolettstrahlen (253,7 nm) ausgelöst wurde. Der

² ' Leuchtstoff emittierte eine helle bläulichweiße Lu-

Diese sechs Rohmaterialien wurden in der betref- mineszenz mit einer relativ breiten lumineszierenden

fenden Zusammensetzung ausreichend gemischt und Zone.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Ermittlung eines Verfahrens zur einfachen Herstellung Patentansprüche: eines solchen Leuchtstoffes, Der Leuchtstoff der Erfindung ist eine feste Lösung

1. Leuchtstoff, gekennzeichnetdurch eines Oxydkomplexes mit einem Gehalt an Oxyden eine feste Lösung eines komplexen Oxydes von 5 von mindestens einem der Erdalkalimetalle, wie Erdalkalimetall, Aluminium und Silicium, welches Calcium, Strontium und Barium, sowie Aluminium Oxyde aus mindestens einem der Erdalkalimetalle und Silicium und ferner Europium als Aktivator, Calcium, Strontium und Barium sowie Alu- wobei die chemische Zusammensetzung durch folminiuiii und Silicium und ferner Europium als gende Formel dargestellt wird: