DE3248809T1 - Grünlichtemittierender Leuchtstoff - Google Patents

Grünlichtemittierender Leuchtstoff

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Description

Die Erfindung betrifft einen grünlichtemittierenden Leuchtstoff.
Zur gleichzeitigen Verbesserung der Farbwiedergabeeigenschaften und der Lichtleistung bedient man sich eines "Drei-Peaks-Emissionssystems" mit Blaulicht, Grünlicht und Rotlicht emittierenden Leuchtstoffen relativ enger Lichtemissionsspektren, die miteinander in gegebenem Verhältnis gemischt sind. Bei einer derartigen fluoreszierenden Lampe mit einem Gemisch aus drei Arten von Leuchtstoffen, die Licht deutlich voneinander verschiedener Farben emittieren, kommt es nach einer gewissen Betriebsdauer der Lampe infolge unterschiedlicher Abnahme der Lichtleistung zu einer Fehlüberdeckung (der Farben). Diese Fehlüberdeckung beeinträchtigt die Lampenqualität
25 ganz erheblich.
Mit zunehmender maschineller Ausstattung von Büros wächst auch die Anzahl der in den Büros verwendeten Kopiergeräte. Im Hinblick auf eine Energieeinsparung werden in zunehmendem Maße Kopiergeräte mit fluoreszierenden Lampen zum Einsatz gebracht. Bei derartigen Kopiergeräten führt eine Abnahme der Lichtleistung nach einer gewissen Betriebsdauer der als Lichtquelle verwendeten fluoreszierenden Lampe zu einer Abnahme der Kopiergeschwindigkeit. Aus diesem Grund fällt die Abnahme der Lichtleistung über die Betriebsdauer
hinweg stärker ins Gewicht als die anfängliche Lichtleistung. Als Lichtquellen verwendete fluoreszierende Lampen verlieren erfahrungsgemäß unter hoher Belastung stärker an Lichtleistung als übliche fluoreszierende
5 Lampen.
Ein durch Cer und Terbium aktivierter Yttriumsilikatleuchtstoff {(Ye, Ce, Tb)2O3-SiO2) emittiert Grünlicht und besitzt eine hohe Leuchtwirkung. Folglich wird ein
IQ solcher Leuchtstoff zur Herstellung fluoreszierender Lampen vom "Drei-Peak-Emissionstyp" oder fluoreszierender Lampen als Lichtquellen in Kopiergeräten zum Einsatz gebracht. Obwohl der Yttriumsilikatleuchtstoff eine hohe Leuchtwirkung entfaltet, zeigt er nach einer gewissen Betriebsdauer eine relativ starke Abnahme der Lichtleistung.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, einen neuen, Grünlicht emittierenden Leuchtstoff zu entwickeln, dessen Abnahme in der Lichtleistung im Laufe der Betriebsdauer auf ein Minimum reduziert ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein grünlichtemittierender Leuchtstoff, der durch Cer und Terbium aktiviert ist und der allgemeinen Formel:
= κ o^Tb^Ce, A^1 )-0-.^mP9O1. nSiO9 -a-b-ic ab 3c 23 2 5 2
entspricht.
30
In der Formel bedeuten
Re Yttrium, Lanthan und/oder Gadolinium und A Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und/oder Cesium. Ferner genügen in der Formel die verschiedenen Parameter folgenden Gleichungen bzw. Bedingungen:
a>0, b>0, c>0, 0<a + b + 3c<1, 1 χ 10 < c < 5 χ 1O-2, m>0 und n> O.
In der allgemeinen Formel
2°3
steht c für die Molkonzentration des durch A definierten Alkalimetalls. Wenn die Molkonzentration c unter 1 χ 10"5 liegt, stellt sich der auf den Alkalimetallzusatz zurückzuführende Effekt nicht ein. Wenn anderer-
_2 seits die Molkonzentration c 5 χ 10 übersteigt, wird
die Festphasenreaktion des Alkalimetalls übermäßig stark begünstigt, so daß eine Steuerung der Festphasenreaktion 1^ Schwierigkeiten bereitet.
Aus der Zeichnung ergibt sich das Spektrum einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffs.
in üblicher bekannter Weise wird unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffs eine fluoreszierende 38 W-Lampe hergestellt. Die erhaltene Lampe wird unter 30 % höherer Belastung als der Nennbelastbarkeit betrieben. Nach 1000-stündiger Betriebsdauer wird die Abnahme der
Lichtleistung ermittelt. Hierbei zeigt es sich, daß der erfindungsgemäße Leuchtstoff in seiner Lichtleistung lediglich um 5 - 12 % abgenommen hat. Der übliche, durch Cer und Terbium aktivierte Yttriumsilikatleuchtstoff {(Y, Ce, Tb)2O3-SiO2) zeigt dagegen eine 15%ige Abnahme
der Lichtleistung. Somit ist also demgegenüber der erfindungsgemäße Leuchtstoff erheblich besser. Die Lichtleistung des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs nach 1000-stündiger Betriebsdauer beträgt maximal 107 %, wenn die Lichtleistung des üblichen durch Cer und Terbium aktivierten Yttriumsilikatleuchtstoffs mit 100 % bewertet wird.
Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff um eine grünlichtemittierende Substanz praktischer Verwendbarkeit handelt, kann er ganz allgemein bei den verschiedensten Arten fluoreszierender Lampen, bei denen grünlichtemittierende Substanzen benötigt werden, zum Einsatz gelangen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
10
Beispiel' 1
Eine Kugelmühle wird mit 12,37 g Lanthanoxid
100,6 g Ceroxid (CeO9), 31,21 g Terbiumoxid (Tb.0_),
ι c * ■ 4 /
99,21 g Diammoniumhydrogenphosphat /(NH4J2HPO4^ , 5,00 g Siliciumdioxid (SiO„) und 0,1210 g Lithiumfluorid (LiF) beschickt, worauf die Substanzen pulverisiert und gründlich miteinander gemischt werden. Das hierbei erhaltene Gemisch wird in einen Schmelztiegel überführt und in Stickstoffatmosphäre 1,5 h lang bei 10000C calciniert. Die calcinierte Masse wird pulverisiert und in einen weiteren Schmelztiegel überführt. Nach dem Auffüllen mit 30 g Kohlepulver wird der Schmelztiegel verschlossen und der Schmelztiegelinhalt erneut 5 h lang unter
Stickstoffatmosphäre bei 135O°C calciniert. Nach beendetem Calcinieren wird das Kohlepulver entfernt und die calcinierte Masse pulverisiert und gründlich mit reinem warmen Wasser einer Temperatur von 70 - 900C gewaschen. Danach wird das gewaschene Pulver abfiltriert
und getrocknet. Das getrocknete Pulver wird in einen dritten Schmelztiegel überführt und darin erneut in reduzierender Atmosphäre aus 95 Vol.-% Stickstoff und 5 Vol.-% Wasserstoff bei 135O°C calciniert.
Der hierbei erhaltene Leuchtstoff besitzt folgende Zu-
sammensetzung:
LaO.O91CeO.7TbO.2111O-OO9^0S 0<9P2°5
Dieser Leuchtstoff emittiert bei Anregung mit UV-Strahlen 5
starkes grünes Licht eines Peaks in der Gegend von 545 run.
In der Zeichnung ist die Spektrumverteilung dieses Leuchtstoffs dargestellt. Als Lithiumverbindung ist im vorliegenden Fall LiF verwendet worden. Ähnliche Ergebnisse erzielt man jedoch mit Leuchtstoffen der angegebenen all-
gemeinen Formel unabhängig von der Art der Lithiumverbindung.
Unter Verwendung des erhaltenen Leuchtstoffs wird eine weitere fluoreszierende 38 W-Lampe hergestellt und 1000 h
unter einer um 30 % höheren Belastung als der Nennbelastbarkeit betrieben. Danach werden die Abnahme der Lichtleistung und die Lichtleistung selbst nach 1000 h bestimmt.
Zum Vergleich wird eine unter Verwendung des üblichen, durch Cer und Terbium aktivierten Yttriumsilikatleuchtstoffs der Formel {(Y, Ce, Tb)2O3-SiO2) eine fluoreszierende Lampe hergestellt. Diese wird in ähnlicher Weise einer Dauerbelastung unterworfen. Schließlich werden auch hier die Abnahme der Lichtleistung und die Lichtleistung selbst nach 1000-stündiger Belastung bestimmt.
Die Lampe des Vergleichsbeispiels erfährt eine Abnahme der Lichtleistung von 15 %, während die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs hergestellte Lampe lediglich eine Abnahme (der Lichtleistung) von 10 % zeigt. Die Lichtleistung der Lampe des Beispiels ist 105 % unter Bezugnahme auf eine Lichtleistung von 100 % der unter Verwendung des üblichen Leuchtstoffs
1 hergestellten fluoreszierenden Lampe.
Die Abnahme der Lichtleistung nach 1000-stündiger Betriebsdauer, bezogen auf die Anfangslichtleistung der Lampe, ist in % angegeben. Dabei ist der Leuchtstoff des Beispiels 1 gegenüber dem Vergleichsleuchtstoff um 5 % besser.
10 Beispiel
Eine Kugelmühle wird mit 85,16 g Lanthanoxid 7 14,75 g Ceroxid (CeO0), 32,04 g Terbiumoxid (Tb4O-), 107,5 g Diammoniumhydrogenphosphat /"(NH.) 2HPO4/, 2,50 g Siliciumdioxid (SiO2) und 7,190 g Kaliumchlorid (KCl) beschickt, worauf die darin enthaltenen Substanzen pulverisiert und gründlich miteinander vermischt werden. Das erhaltene Gemisch wird entsprechend Beispiel 1 cälciniert. . ■
Der letztlich erhaltene Leuchtstoff besitzt folgende Zusammensetzung:
Bei Anregung mit UV-Lichtstrahlen besitzt der erhaltene Leuchtstoff eine starke Grünlichtemission eines Peaks in der Gegend von 545 nm.
Entsprechend Beispiel 1 wird eine Lampe hergestellt, worauf deren Abnahme der Lichtleistung und Lichtleistung selbst nach 10O0-stündiger Betriebsdauer bestimmt werden. Die Abnahme der Lichtleistung beträgt 11 %, die Lichtleistung selbst beträgt 104 %.
Die folgende Tabelle enthält die Ergebnisse von 10 Leuchtstoffen (der Beispiele 3 bis 9), die entsprechend Beispielen 1 und 2 hergestellt werden. Die Tabelle enthält
ferner auch noch Angaben über die Ergebnisse der Leuchtstoffe der Beispiel 1 und 2.
Die Eigenschaften der Leuchtstoffe sämtlicher Beispiele werden durch wiederholtes Reduzieren und Calcinieren verbessert.
10 15 20 25 30 35
TABELLE
Beispiel
Nr.		 LeuchtstoffZusammensetzung Abnahme in
der Licht
leistung
in %		 Licht
leistung
in %
1 (La0.091Ce0.7Tb0.2Li0.009)2O3*0-9P2O5'0'2SiO2 10 105
2 (LV61Ce0aTV2K0/09)2V0-95P2O5*°-1SiO2 11 104
3 iLa0.50Y0.11Ce0.178Tb0.21Na0.002)2O3-0-8P2O5-°'4SiO2. 9 103
4 (Y0.15Gd0.10Ce0.597Tb0.15Cs0.003)2O3'0-98P2°5<0-04SiO2 12 101
5 (La0.1Gd0.05Ce0.64Tb0.2Li0.01)2O3-0-75P2O5*0-5SiO2 5 102
6 (La0.12Ce0.62Tb0.25K0.01)2°3*0-9P2O5-°-2SiO2 11 107
7 (La0.1Ce0.69Tb0.2Cs0.01)2O3-0-9P2O5-0-2SiO2 9 104
8 (La0.1Ce0.50Tb0.3Li0.1)2O3*0-95P2O5-0-;LSiO2 11 105
9 (La0.05Gd0.05Ce0.69Tb0.2Cs0.0l)2O3*0-9P2O5-°-2SiO2 11 103
10 (La0.4Ce0.3999Tb0.2Rb0.0001)2°3*0-85P2O5*°-3SiÖ2 8 102
20 25 30
Bei den Leuchtstoffen der vorhergehenden Beispiele handelt es sich um grünlichtemittierende Leuchtstoffe mit Peaks in der Gegend von 545 nm. Sie besitzen nach einer gewissen Betriebsdauer geringere Leistungsverluste, d.h.
sie zeigen eine geringere Abnahme in der Lichtleistung. Sie eignen sich somit in hervorragender Weise zur Herstellung fluoreszierender Lampen als Lichtquellen von Kopiergeräten oder fluoreszierender Lampen hoher Leuchtwirkung und Farbwiedergabefähigkeit, z.B. von fluoreszierenden Lampen mit Lichtemissionen mit drei verschiedenen Peaks.
35

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Grünlichtemittierender und durch Cer und Terbium aktivierter Leuchtstoff der allgemeinen Formel:
    (Re1-a-b-3cTbaCebA3c)2°3-mP2°5-nSiO2
    worin bedeuten:
    Re Yttrium, Lanthan und/oder Gadolinium und
    15 A Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) und/oder Cesium (Cs)
    und worin folgende Bedingungen erfüllt sein müssen:
    a > O, b > 0, c?>0, 0<a+b + 3c<1,
    — 5 —
    1 x 10 < c < 5 χ 10 , m > 0 und η >
    20 — =
DE19823248809 1981-06-16 1982-06-16 Gr}nlichtemittierende Seltenerdphosphatieuchtstoffe Expired DE3248809C2 (de)

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