DE2165821A1 - Piece of jewelry - Google Patents
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Description
PHN.5372.PHN.5372.
Va/EVH.Va / EVH.
GDNTKFR M. DAVIDGDNTKFR M. DAVID
'. . ' r;iu3»;jEor '. . 'r; iu3 »; jEor
Anrsisldor: -i.V. ;-!,iiLliJ3J ÜLöclLAMPENFABRIEKEN
Akte: PHN- 5372Anrsisldor: -iV; - ! , iiLli J 3 J ÜLöclLAMPENFABRIEKEN
File: PHN-5372
Anmeldung vomi ^Q. Dez· 1971Registration from i ^ Q. Dec 1971
Schmuckstück.Piece of jewelry.
Die Erfindung bezieht sich auf ein am Körper zu tragendes Schmuckstück, das mindestens eine elektrolumineszierende Lichtquelle enthält.The invention relates to a piece of jewelry to be worn on the body, the at least one electroluminescent Contains light source.
Ein am Körper zu tragendes Schmuckstück, wie z.B. eine Brosche oder eine Halskette, zielt im wesentlichen darauf ab, die Schönheit einer das Schmuckstück tragenden Person zu vergrössern.A piece of jewelry to be worn on the body, such as a brooch or necklace, is essentially aimed aims to enhance the beauty of a person wearing the jewelry.
Schmuckstücke der in der Einleitung erwähnten Art sind aus der deutschen Patentanmeldung P.5217 bekannt.Jewelery of the type mentioned in the introduction are known from German patent application P.5217.
In dieser Anmeldung ist z.B. ein Schmuckstück . beschrieben, das eine Lichtquelle enthält, die mit einer Schicht aus einem als Leuchtstoff dienenden Dielektrikum versehen ist, wobei die Schicht beidseitig mit leitenden Schichten überzogen ist, von denen mindestens eine SchichtIn this application there is e.g. a piece of jewelry. described, which contains a light source with a Layer is provided from a dielectric serving as a luminescent material, the layer having conductive layers on both sides Layers is coated, of which at least one layer
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aus einer durchsichtigen leitenden Glasart besteht.consists of a transparent conductive type of glass.
Wenn die leitenden Schichten an eine Wechselstromquelle angeschlossen werden, beginnt die Leuchtschicht Licht zu emittieren. Die von einer derartigen Lichtquelle emittierte Lichtmenge pro Oberflächeneinheit ist jedoch oft gering, z.B. ca 3 foot-lambert (1 foot-lambert = 10,76 cd/m ) bei Anwendung eines aus Zinksulfid bestehenden Dielektrikums,When the conductive layers are connected to an AC power source connected, the luminescent layer begins to emit light. The emitted from such a light source However, the amount of light per unit of surface area is often small, e.g. approx. 3 foot-lambert (1 foot-lambert = 10.76 cd / m) at Application of a dielectric made of zinc sulfide,
Eine derartige Lichtquelle hat weiter den Nachteil, dass Wechselstrom notwendig ist, wodurch die Energieversorgung der Lichtquelle nicht einfach ist. Insbesondere bei Schmuckstücken, die getragen werden müssen, ist es hinderlich, dass neben z.B. der Gleichstromquelle ein Wandler unauffällig mitgetragen werden muss,Such a light source also has the disadvantage that alternating current is necessary, which provides the energy supply the light source is not easy. Especially with jewelry, that have to be worn, it is a hindrance that, next to e.g. the direct current source, a converter is inconspicuous must be carried,
Ausserdem ist die Wechselspannung, die benötigt wird, tun die Leuchtschicht zum Aufleuchten zu bringen, verhältnismässig hoch, wodurch die Isolierung der Stromzufuhr und der Lichtquelle verhältnismässig strengen Sicherheitsanforderungen entsprechen muss· Also is the AC voltage that is needed will do the luminous layer to light up, relatively high, thereby isolating the power supply and the light source must meet relatively strict safety requirements
Die Erfindung bezweckt u.a., die erwähnten Xachteile zu vermeiden.The invention aims, inter alia, with the aforementioned disadvantages to avoid.
Nach der Erfindung ist ein am Körper zu tragendes Schmuckstück, das mindestens eine elektrolumineszierende Lichtquelle enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle mindestens einen Kristall aus Halbleitermaterial mit Gebieten entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen enthält. Die Gebiete sind p- und η-leitend und sind z.B. durch oi^ea pn-Uebergang oder durch ein eigenleitendes Gebiet voneinander getrennt.According to the invention, a piece of jewelry to be worn on the body is at least one electroluminescent Contains light source, characterized in that the light source has at least one crystal made of semiconductor material Contains areas of opposite conductivity types. The areas are p- and η-conductive and are e.g. by oi ^ ea pn junction or by an intrinsic area from each other separated.
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Diese Lichtquelle weist eine Anzahl wesentlicher Vorteile auf*. Sie kann mit einer niedrigen Gleichspannung betrieben werden, wodurch die Energieversorgung einfach und eine Umwandlung nicht notwendig ist, wobei Schönheit mit Sicherheit gepaart ist.This light source has a number of significant advantages *. You can use a low DC voltage operated, making power supply easy and no conversion necessary, with beauty is paired with security.
Auch ist die von einer Lichtquelle mit einem pn-Uebergang emittierte Lichtmenge pro Oberflächeneinheit oft gross, z.B. ca 300 foot-lambert, wodurch der Bffekt der wirksamen Lichtquelle gleichfalls gross ist und die Abmessungen der Lichtquelle klein gewählt werden können.It is also the amount of light emitted by a light source with a pn junction per surface unit often large, e.g. about 300 foot-lambert, which makes the Bffekt the effective light source is also large and the dimensions of the light source can be chosen to be small.
Man ist daher nicht auf die Anwendung schichtförmiger Lichtquellen beschränkt; es können verhältnismässig kleine Kristalle Anwendung finden.One is therefore not layered on the application Limited light sources; relatively small crystals can be used.
Auch ist es nicht notwendig, durchsichtige Stromzufuhrleiter zu verwenden, weil die p- und η-leitenden Gebiete in der Regel einen niedrigen Widerstand aufweisen, wodurch eine kleine Stromzufuhrkontaktfläche genügend ist.It is also not necessary to use transparent power supply conductors because the p- and η-conducting areas usually have a low resistance, whereby a small power supply contact area is sufficient.
Das Halbleitermaterial des Kristalls muss den Bedingungen entsprechen, dass es p- und η-leitend gemacht werden kann und dass es, wenn das p-leitende Gebiet mit der positiven und das η-leitende Gebiet mit der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden wird, bei einem geeigneten Gleichspannungswert zum Aufleuchten kommt.The semiconductor material of the crystal must meet the conditions that it is made p- and η-conductive can be and that if the p-type region with the positive and the η-conductive area with the negative terminal is connected to a DC voltage source, lights up at a suitable DC voltage value.
Die Farbe des emittierten Lichtes ist von dem Bandabstand des verwendeten Halbleitermaterials und von den verwendeten Dotierungsstoffen abhängig.The color of the emitted light depends on the band gap of the semiconductor material used and from depending on the dopants used.
Vorzugsweise besteht der Kristall aus Galliumphosphid, das durch Dotierung mit z.B. Schwefel n-leitendThe crystal preferably consists of gallium phosphide, that by doping with e.g. sulfur n-conducting
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und durch Dotierung mit z.B. Zink p-leitend gemacht werden kann. Beim Vorhandensein von (Zn-O)-Zentren in derartigen Galliumphosphidkristallen wird die erzeugte Strahlung in geringem Masse von dem Kristall absorbiert, so dass der Kristall allseitig Licht ausstrahlen kann.and made p-conductive by doping with e.g. zinc can. In the presence of (Zn-O) centers in such Gallium phosphide crystals, the generated radiation is absorbed to a small extent by the crystal, so that the Crystal can radiate light on all sides.
Die emittierte Strahlung weist in dem beschriebenen Beispiel eine rote Farbe auf. Eine andere Farbe wird z.B. dadurch erhalten, dass mit Stickstoff dotierte Galliumphosphidkristalle verwendet werden. Ein derartiger Kristall emittiert grünes Licht, Vorzugsweise kann der Kristall auch aus Siliciumcarbid bestehen. Ein Siliciumcarbidkristall vom 6H-Polytyp kann durch Dotierung mit Bor p-leitend und durch Dotierung mit Stickstoff η-leitend gemacht werden und emittiert blaues Licht,In the example described, the emitted radiation has a red color. Another color is e.g. obtained by using gallium phosphide crystals doped with nitrogen. Such a crystal emits green light. The crystal can preferably also consist of silicon carbide. A silicon carbide crystal of the 6H polytype can be made p-conductive by doping with boron and η-conductive by doping with nitrogen and emits blue light,
Eine geringfügige Farbänderung wird vorzugsweise durch die Anwendung eines Kristalls erhalten, der ein Mischkristall mindestens zweier halbleitender Verbindungen ist. Die halbleitenden Verbindungen sind vorzugsweise Galliumarsenid und Galliumphosphid, In derartigen Mischkristallen, zu denen auch die Kristalle aus Galliumarsenid und Aluminiumarsenid oder aus Galliumphosphid und Indiumphosphid gehören, ändert sich der Bandabstand und somit die Farbe des emittierten Lichtes regelmässig mit der Zusammensetzung des Mischkristalls, A slight change in color is preferably obtained by using a crystal which is a mixed crystal is at least two semiconducting compounds. The semiconducting compounds are preferably gallium arsenide and gallium phosphide, in such mixed crystals, to which also the crystals of gallium arsenide and aluminum arsenide or of gallium phosphide and indium phosphide belong, the band gap and thus the color of the emitted light changes regularly with the composition of the mixed crystal,
Auch können Mischkristalle, wie diejenigen aus Galliumarsenid und Galliumphosphid, oft auf* verhältnismässig einfache Weise zum Aufleuchten gebracht werden, weil der Lumineszenzmechanismus im Vergleich zu dem von Gallium-Mixed crystals, such as those made from gallium arsenide and gallium phosphide, can also often have a * relatively can be made to light up easily because the luminescence mechanism compared to that of gallium
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ph.osph.id allein weniger kompliziert ist.ph.osph.id alone is less complicated.
"Vorzugsweise ist daher das Molverhältnis zwischen Galliumarsenid und Galliumphosphid nicht grosser als 1,5·"The molar ratio between gallium arsenide and gallium phosphide is therefore preferably not greater than 1.5 ·
Die Wellenlänge der Lumineszenz kann ausserdem derartig sein, dass die emittierte Strahlung mehr oder weniger von dem Halbleitermaterial absorbiert wird. In so einem Fall kann das Halbleitermaterial z.B. auch verwendet werden, wenn ein pn-Uebergang genügend nahe unterhalb der Oberfläche liegt, um das Austreten erzeugten Lichtes zu gestatten, z.B. in einem Schmuckstück nach der Erfindung, in dem die Initialen der das Schmuckstück tragenden Person in leuchtenden Buchstaben hervorgehoben werden. Die Buchstaben werden dabei z.B. durch einen oder mehrere pn-Uebergänge gebildet.The wavelength of the luminescence can also be such that the emitted radiation is more or less is absorbed by the semiconductor material. In such a case, the semiconductor material can also be used, for example when a pn junction is sufficiently close below the surface to allow the light generated to escape, e.g. in a piece of jewelry according to the invention, in which the initials of the person wearing the piece of jewelry highlighted in glowing letters. The letters are e.g. by one or more pn-transitions educated.
Zum Erhalten von Licht aus einem Kristall ist es erforderlich, dass der Bandabstand des verwendeten ITaIbleitermaterials mindestens einer Frequenz aus dem sichtbaren Teil des Spektrums entspricht, es sei denn, dass die emittierte unsichtbare Strahlung in Licht umgewandelt werden kann.To obtain light from a crystal, it is necessary that the band gap of the ITalconductor material used corresponds to at least one frequency from the visible part of the spectrum, unless the emitted invisible radiation can be converted into light.
Bei einem solchen Schmuckstück nach der Erfindung besteht ein Kristall vorzugsweise aus Galliumarsenid, das mit einer Schicht aus einem anti-Stokes·sehen Leuchtstoff, z,B, mit Erbium und Ytterbium dotiertem Natrium-Yttriurafluorid, überzogen ist. In einer derartigen Schicht wird je nach der Zusammensetzung die von Galliumarsenid emittierte Infrarotstrahlung in rotes, grünes oder blaues Licht umgewandelt. In such a piece of jewelry according to the invention, a crystal is preferably made of gallium arsenide, which with a layer of an anti-Stokes see phosphor, z, B, sodium yttriura fluoride doped with erbium and ytterbium, is covered. In such a layer, depending on the composition, that emitted by gallium arsenide is emitted Infrared radiation converted into red, green or blue light.
Vorzugsweise ist der Kristall mit einer Umhüllung versehen. The crystal is preferably provided with a cladding.
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Die Farbe des emittierten Lichtes kann auch durch die Farbe der für den Kristall verwendeten Umhüllung beeinflusst werden, die z.B. aus Glas oder einen Kunststoff bestehen kann.The color of the emitted light can also be influenced by the color of the cladding used for the crystal which can be made of glass or a plastic, for example.
Das Mass, in dem ein Schmuckstück nach der Erfindung glänzt, wird in erheblichem Masse durch die Forin des Kristalls und/oder seiner Umhüllung bestimmt. Eine Facettierung der Lichtquelle kann auf mechanischem oder chemischen Wege, 2.B. durch Aetzung des Kristalls in einem besonderen Aetzmittel, erhalten werden.The extent to which a piece of jewelry according to the invention shines is determined to a considerable extent by the shape of the crystal and / or its coating. A faceting the light source can be mechanically or chemically, 2.B. by etching the crystal in a particular one Caustic agents, can be obtained.
Die Umhüllung und die Facettierung können das Austreten des Lichtes aus de:ü Kristall, der Meistens eine hohe Brechungszahl aufweist, fördern.The cladding and the faceting can do that Leakage of the light from de: ü crystal, which mostly has a high refractive index, promote.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing.
Die Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Teil eines Schmuckstückes nach der Erfindung.The figure shows schematically a section through part of a piece of jewelry according to the invention.
Das Schmuckstück enthält eine elektrolumineszierende Lichtquelle 1 mit einem Galliumphosphidkristall 2 mit Gebieten 3 und h entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen. Die Abmessungen des Kristalls betragen z.B. 1 mm χ 1 mm χ 0,3 nun.The piece of jewelry contains an electroluminescent light source 1 with a gallium phosphide crystal 2 with areas 3 and h of opposite conductivity types. The dimensions of the crystal are, for example, 1 mm 1 mm 0.3 now.
Das Gebiet 3 ist durch Dotierung mit Zink p-leitend gemacht, während das Gebiet h durch Dotierung mit Schwefel η-leitend gemacht ist. Der Kristall enthält ausserdem Sauerstoff. Der Kristall 2 befindet sich in einer Umhüllung 8 die aus facettiertem niedrigschmelzendem Glas besteht. Ser Kristall 2 ist ferner mit Stromleitern 9 und 10 versehen.The region 3 is made p-conductive by doping with zinc, while the region h is made η-conductive by doping with sulfur. The crystal also contains oxygen. The crystal 2 is located in an envelope 8 which consists of faceted low-melting glass. Ser crystal 2 is also provided with current conductors 9 and 10.
Beim Einschalten einer Spannungsquelle 7 wird dasWhen a voltage source 7 is switched on, the
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fts:.5372.fts: .5372.
Gebiet 3 mit der positiven Klemme 5 und das Gebiet h nit der negativen Klemme 6 der Spannungsquelle 7 verbunden.Area 3 is connected to the positive terminal 5 and area h is connected to the negative terminal 6 of the voltage source 7.
Eine Parallel- oder Reihenanordnung mehrerer Lichtquellen Iftsst sich auch anwenden.A parallel or series arrangement of several light sources may also be used.
Die Spannung, die angelegt werden muss, um eine Lumineszenz der Lichtquelle 1 zu erhalten, beträgt ca 2 V und kann von üblichen Batterien geliefert werden. Diese Batterien haben oft derart kleine Abmessungen, dass sie sich leicht dem Auge entziehen lassen, z.B. indem sie in einem dekorativen Teil des Schmuckstückes untergebracht werden.The voltage that must be applied to produce a To obtain luminescence from the light source 1 is approx. 2 V and can be supplied by conventional batteries. These batteries often have such small dimensions that they can be easily Can be withdrawn from the eye, e.g. by placing them in a decorative part of the piece of jewelry.
Der den Kristall 2 durchfliessende Strom betrögt ca. 10 DiA und kann z.B. dadurch begrenzt werden., das? in den Kreis ein Reihenwiderstand angeordnet wird. Die Helligkeit der Lichtquelle 1 beträgt ca 300 foot-lambert. )as emittierte Licht ist rot.The current flowing through the crystal 2 is approx. 10 DiA and can e.g. be limited by this., that? in the Circle a series resistor is arranged. The brightness the light source 1 is approximately 300 foot-lambert. ) as emitted Light is red.
Mit Hilfe einfacher elektronischer Schaltungen können besondere Effekte, z.B. abwechselndes Zünden und Löschen der Lichtquelle, erreicht werden,With the help of simple electronic circuits, special effects, e.g. alternating ignition and Erasing the light source, can be achieved
Der in der Lichtquelle verwendete Kristall kam ein Einkristall seinj dies ist aber nicht notwendig. Grundsätzlich, lässt sich auch polykristallines Halbleitermaterial oder ein sogenannter Zwillingskristall anwenden.The crystal used in the light source was a single crystal, but this is not necessary. Basically, polycrystalline semiconductor material or a so-called twin crystal can also be used.
BAD ORIGiNALORIGINAL BATHROOM
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