DE958685C - Rot lumineszierender kuenstlicher Leuchtstoff fuer Leuchtschirme und Leuchtroehren und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Rot lumineszierender kuenstlicher Leuchtstoff fuer Leuchtschirme und Leuchtroehren und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
- Publication number
- DE958685C DE958685C DEN9623A DEN0009623A DE958685C DE 958685 C DE958685 C DE 958685C DE N9623 A DEN9623 A DE N9623A DE N0009623 A DEN0009623 A DE N0009623A DE 958685 C DE958685 C DE 958685C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- phosphor
- red luminescent
- lithium
- magnesium
- containing compounds
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/74—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing arsenic, antimony or bismuth
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
Als wichtigste Anwendung lumineszierender Stoffe kann die in elektrischen Gasentladungslampen,
in Elektronenstrahlröhren für Fernsehen, Oszillographie oder Radar, bei Leuchtfarbstoffen
und zum Überziehen von Gegenständen, die im Dunkeln sichtbar sein sollen, z. B. Knöpfen von
Rundfunkgeräten und Zeigern für Meßwerke, genannt werden.
Die Farbe des von den lumineszierenden Stoffen ausgesandten Lichtes kann zwischen Tiefblau und
Tiefrot schwanken. Für praktisch jede Farbe steht eine Anzahl von Stoffen zur Verfügung, aus denen
man eine Auswahl treffen kann unter Berücksichtigung der verschiedenen Anforderungen in bezug
auf Beständigkeit, Temperaturabhängigkeit usw.
Sehr beschränkt war allerdings die Auswahl an Lumineszenzstoffen, die beim Auftreffen von Ultraviolettstrahlen
oder Elektronen rot aufleuchten.
Kürzlich wurde ein neuer rot lumineszierender Stoff beschrieben, der sehr viele günstige Eigen- ao
schäften aufweist. Dieser Stoff ist ein mit Mangan aktiviertes Magnesiumarsenat. Genaue Untersuchungen
ergaben, daß dieser rot lumineszierende Stoff ein Verhältnis zwischen Magnesiumoxyd und
Arsenpentoxyd (in Molen) von 6:1 hat. Bei der Herstellung kann man zwar von Verbindungen in
solchen Mengen ausgehen, daß dieses Verhältnis von 6:1 nicht berücksichtigt wird, es hat sich aber
ergeben, daß in diesem Falle das Endprodukt stets mehr als eine Phase aufweist. Ist das Verhältnis
zwischen Magnesiumoxyd und Arsenpentoxyd kleiner als 6: i, so entsteht ein Zweiphasensystem
mit Mg6As2O11 und Mg3As2O8, welch letzteres
nicht oder nur kaum aufleuchtet. Ist das Verhältnis größer als 6: i, so entsteht ein Zweiphasensystem
mit dem rot lumineszierenden Mg6As2O11 vermischt
mit MgO. Bei all diesen Stoffen kann die Menge an Mangan von ο,οοι bis o,i Atom pro
Molekül Mg6As2O11 schwanken,
to Die Gegenwart von Mg3As2O8 oder MgO neben
der Verbindung Mg6As2O11 wirkt nur insofern
störend, als die Lichtausbeute der Zweiphasensysteme geringer ist als die des reinen Mg6As2O11.
Es hat sich dabei ergeben, daß das Mg3As2O8
störender ist als das MgO. Dies läßt sich wahrscheinlich dadurch erklären, daß die zuerst genannte
Verbindung eine viel größere Absorption für die den Lumineszenzstoff treffende Strahlung
hat als das MgO.
Wie vorstehend bemerkt, hat das Mg6As2O11
viele vorteilhafte Eigenschaften. Für die Praxis ist eine der wichtigsten die günstige Temperaturabhängigkeit
der Intensität der ausgesandten Strahlung, d. h., auch bei höheren Temperaturen wird eine große Lichtmenge ausgesandt. Dies ist
besonders von Bedeutung, wenn das Arsenat in oder in Verbindung mit Gasentladungsröhren, insbesondere
Hochdruck-Quecksilberdampf entladungs röhren, verwendet wird. Bei letzteren wird das
eigentliche Entladungsgefäß oft in einem umhüllenden Kolben untergebracht, der meistens auf der
Innenseite mit dem Lumineszenzstoff überzogen ist. Da die Entladungsröhre eine besonders große
Menge Wärme entwickelt, wird unter normalen Verhältnissen auch der umgebende Kolben sehr
warm. Es ist daher erforderlich, für den Kolben bestimmte Minimalabmessungen vorzusehen, da
die meisten Lumineszenzstoffe einen starken Rückgang der Lichtausbeute aufweisen, wenn die Temperatur
etwa ioo° überschreitet. Das vorstehend beschriebene, rot lumineszierende Arsenat hält
jedoch seine hohe Lichtausbeute bis zu einer Temperatur von etwa 2500 aufrecht. Für hohen Wattverbrauch
(höher als 250 W) muß man jedoch noch immer einen so großen Kolben wählen, daß die
Anbringung der Lampe in Armaturen schwierig ist. Es ist also erwünscht, unter anderem für diese
Anwendung einen rot lumineszierenden Stoff zur Verfügung zu haben, der eine noch bessere Temperaturabhängigkeit
aufweist.
Diese Forderung erfüllt der erfindungsgemäße,
rot lumineszierende künstliche Leuchtstoff, der im wesentlichen aus einem mit Mangan aktivierten
Magnesium-Lithium-Arsenat besteht, das der Formel
χ MgO
ζ As2O5: ρ Mn
entspricht, wobei (x + 2y) : ζ — 6 : ι ist und y : ζ
zwischen 0,1 und 1 und p;z zwischen 0,001 und
0,1 liegt.
Der Unterschied gegenüber dem bekannten rot lumineszierenden Arsenat liegt also ausschließlich
im Vorhandensein des Lithiums im Lumineszenzstoff. Überraschend ist dabei, daß das Verhältnis
zwischen der Summe der Atomzahl von Magnesium und Lithium und der Atomzahl von Arsen gleich
3 : ι sein muß. Das Lithium ersetzt also offenbar im Gitter einen Teil des Magnesiums.
Vergleichsprüfungen ergaben, daß das Verhältnis y : ζ = 4 : 10 die beste Temperaturabhängigkeit
liefert. Die Manganmenge wird vorzugsweise derart gewählt, daß p : ζ = ι : 100 ist.
Vollständigkeitshalber wird bemerkt, daß die meisten übrigen Eigenschaften des Magnesium-Lithium-Arsenats
praktisch gleich denen des entsprechenden Magnesiumarsenats sind. Es kann die Strahlungsanregung z. B. sowohl durch Strahlung
mit einer Wellenlänge von 2537 A als auch mit einer Wellenlänge von 3650Ä erfolgen; die ausgesandte
Strahlung weist dann ein Maximum zwischen 6300 und 6700 Ä auf. Ein Unterschied zwischen
dem Arsenat mit Lithium nach der Erfindung und dem ohne Lithium ist noch der, daß der erstgenannte
Stoff chemisch noch beständiger ist.
Der rot lumineszierende Stoff nach der Erfindung kann auf verschiedene, dem Fachmann bei Kenntnis
der Zusammensetzung des erstrebten Endprodukts ohne weiteres gegebene Weise hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, das Erhitzen des entsprechenden Ausgangsstoffgemisches, vorzugsweise
oberhalb 5000, in einer oxydierenden Atmosphäre durchzuführen. Dies hängt wahrscheinlich mit dem
Oxydationszustand zusammen, in dem das Mangan im Endprodukt vorliegen muß.
Auch für das mit Mangan aktivierte Magnesium-Lithium-Arsenat trifft zu, daß man bei der Herstellung
von solchen Mengen magnesiumhaltiger, lithiumhaltiger und arsenhaltiger Verbindungen
ausgehen kann, daß nach dem Erhitzen im Reaktionsprodukt das Verhältnis (Mg + Li) zu As ungleich
3 : ι ist. Es ergibt sich dabei, daß auch in diesem Falle zwei Phasen nebeneinander vorkommen,
d. h. entweder Mg3As2O8 oder MgO
neben der rot lumineszierenden Komponente. Es ist jedoch merkwürdig, daß, obgleich die rot
lumineszierende Komponente ein Verhältnis (Mg + Li) zu As = 3 : ι aufweist, man bei der
Herstellung manchmal besser von solchen Mengen an Rohstoffen ausgeht, daß dieses Verhältnis größer
ist als 3 : i. Es ergibt sich dann häufig eine bessere Lichtausbeute als beim Ausgehen von Mengen an
Rohstoffen, die genau auf ein Verhältnis von 3 :1 berechnet sind. Gewünschtenfalls kann man aus
dem Reaktionsgemisch die rot lumineszierende Komponente abtrennen.
Besonders gute Ergebnisse sind erzielbar, wenn man bei der Herstellung von Arsenaten nach der
Erfindung Fluor oder Bor enthaltende Verbindungen, z. B. Magnesiumfluorid oder Bortrioxyd, als
Schmelzmittel verwendet. Analysen der auf diese Weise hergestellten Leuchtstoffe ergaben, daß das
Endprodukt einen Teil des Fluors oder Bors des Schmelzmittels enthält. Die Anwendung des
Schmelzmittels wirkt sich in einen besseren Kristallisationszustand, einer Erniedrigung der
Herstellungstemperatur und einer kürzeren Erhitzungszeit aus.
In einem Lumineszenzschirm können zusammen mit dem erfindungsgemäßen rot lumineszierenden
Stoff noch andere Lumineszenzstoffe verwendet werden, die entweder im selben oder in anderen
Teilen des Spektrums eine maximale Emission aufweisen.
Die Erfindung sei nachstehend an Hand einiger
ίο Herstellungsbeispiele näher erläutert.
Bei allen Herstellungsverfahren werden Ausgangsmaterialiett
sehr großer Reinheit verwendet, wie dies bei der Herstellung von Lumineszenzstoffen
üblich ist. Es ist auch dafür zu sorgen, daß Feinteiligkeit und inniges Vermischen der Ausgangsstoffe
zum Erzielen einer guten Reaktivität hinreichend sind. Sehr geringe Mengen an Fremdstoffen,
die bei Analysen meistens nicht oder kaum nachweisbar sind, sind im allgemeinen nicht
störend; sie können als unvermeidliche Unreinheiten angesehen werden.
Ein Gemisch von 360 g MgO, 14.8 g Li2CO3,
230g As2O5, 2,3 g MnCO3 wird in 1,5 1 Wasser
in einer Kugelmühle gemahlen. Darauf wird die erhaltene Suspension trockengedampft, und der
trockene Stoff wird während 1 Stunde auf eine Temperatur von etwa 6oo° in Luft oder Sauerstoff
erhitzt. Darauf-wird während 16 Stunden wieder auf 12000 erhitzt, gleichfalls in Luft oder Sauerstoff.
Ein Gemisch von 215 g MgO, 22,2 g Li2CO3,
230 g ASgO5, i,ig MnCO3, 6,2 g MgF2 wird
unter Zusatz von 1,5 1 Alkohol in einer Kugelmühle gemahlen. Die erhaltene Suspension wird trockengedampft,
und der trockene Stoff. wird während ι Stunde in Luft auf eine Temperatur von etwa
6oo° vorerhitzt. Darauf wird noch während3 Stunden auf eine Temperatur von 11000 auch in Luft erhitzt.
Ein Gemisch von 215 g MgO, 22,2 g Li2CO3,
230 g As2O5, i,i g MnCO3, 3 g B2O3 wird unter
Zusatz von Wasser in einer Kugelmühle gemahlen. Die erhaltene Suspension wird trockengedampft,
und das trockene Produkt wird während 10 Stunden in Luft auf eine Temperatur von 6oo° erhitzt.
Darauf wird noch während 16 Stunden in Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre auf. etwa 11000 erhitzt.
Es wird von 200 g As2 O3 ausgegangen. Dieses
Oxyd wird mit Wasser vermischt, worauf der erhaltenen Suspension 0,5 1 3o%iges H2O2 zugesetzt
wird. Darauf wird langsam bis zum Siedepunkt erhitzt, bis alles Arsenoxyd gelöst ist. Nach Abkühlen
wird filtriert, und das Filtrat wird in eine Eindampfschale übergeführt. Unter ständigem
Rühren werden stufenweise 250 g Mg O, 29,6 g
Li2CO3 und 1,1 g MnCO3 zugesetzt. Das Ganze
wird eingedampft, und der trockene Stoff wird während 3 Stunden in Luft auf eine Temperatur
von etwa 6oo° vorerhitzt. Darauf wird noch in Luft oder in Sauerstoff auf eine Temperatur von etwa
12000 erhitzt. Letztere Erhitzung dauert etwa 16 Stunden.
Die nach dem Erhitzen erhaltenen Stoffe aus den angeführten Beispielen werden nötigenfalls gemahlen
und gesiebt und sind dann gebrauchsfertig. Sie können dann z. B. auf der Wand einer Entladungsröhre,
auf einem Reflektor, auf einem Knopf eines Radiogerätes oder am Zeiger eines Meßwerks
angebracht werden. Sie eignen sich insbesondere für Anwendung auf der Innenseite eines Kolbens,
der eine Hochdruck-Quecksilberdampfentladungsröhre umgibt.
Die Zeichnung zeigt eine graphische Darstellung, in der als Ordinate die Lichtausbeute / verschiedener
rot lumineszierender Stoffe nach der Erfindung bei einer Anregungsstrahlung von 3650 Ä in beliebigen
Einheiten aufgetragen ist. Als Abszisse der graphischen Darstellung ist die Temperatur T
in Grad Celsius aufgetragen. Die Kurven der graphischen Darstellung sind mit 1 bis 6 bezeichnet,
und aus nachstehender Tabelle ist ersichtlich, wie die Zusammensetzung (in Mol) der Stoffe war,
die diese Kurven ergaben.
MgO | As2O5 | Li2O | Mn | |
I. | 6,0 | I | 0,01 | |
2. | 5 bis 8 | I | 0,1 | 0,01 |
3· | 5.4 | I | 0,3 | 0,01 |
A- | 5,2 | I | 0,4 | 0,01 |
5· | 6,0 | I | — | 0,05 |
6. | 5,4 . | I | 0,3 | 0,05 |
Aus den Kurven ist ersichtlich, daß die Temperaturabhängigkeit
der lithiumhaltigen Leuchtstoffe wesentlich besser ist als die der Leuchtstoffe ohne Lithium. Es ergibt sich weiter, daß die beste
Temperaturabhängigkeit mit einem Leuchtstoff erzielt wird, der etwa 0,4 Mol Li2 O auf ein Mol
As2O5 enthält. Sowohl bei den Leuchtstoffen mit
Lithium als auch bei denen ohne Lithium erzielt man mit einem Mangangehalt von 0,01 Mol bessere
Ergebnisse als mit einem Mangangehalt von 0,05 Mol.
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHE:ι. Rot lumineszierender künstlicher Leuchtstoff für Leuchtschirme und Leuchtröhren, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einem mit Mangan aktivierten Magnesium-Lithium-Arsenat besteht, das der Formelχ Mg O · y Li2 O · ζ As2 O5: ρ Mnentspricht, wobei (x + 2y) : ζ = 6 : ι . ist und y:ζ zwischen 0,1 und ι und p:s zwischen 0,001 und 0,1 liegt.
- 2. Leuchtstoff nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß y : 2 = 0,4 ist.
- 3. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß p : ζ = ο,οΐ ist.
- 4. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch entsprechender Mengen magnesiumhaltiger Verbindungen, Iithiumhaltiger Verbindungen, arsenhaltiger Verbindungen und manganhaltiger Verbindungen, aus dem durch Erhitzen der rot lumineszierende Leuchtstoff entsteht, bei einer Temperatur oberhalb 500° in einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in Anwesenheit eines Fluor oder Bor enthaltenden Schmelzmittels durchgeführt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelzmittel Magnesiumfluorid verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmelzmittel Bortrioxyd verwendet wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609 580/4» 8.56 (609 802 2.57)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL958685X | 1953-10-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE958685C true DE958685C (de) | 1957-02-21 |
Family
ID=19865959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN9623A Expired DE958685C (de) | 1953-10-22 | 1954-10-21 | Rot lumineszierender kuenstlicher Leuchtstoff fuer Leuchtschirme und Leuchtroehren und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE958685C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1091006B (de) * | 1956-12-17 | 1960-10-13 | Int Standard Electric Corp | Optisches Anzeigegeraet |
-
1954
- 1954-10-21 DE DEN9623A patent/DE958685C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1091006B (de) * | 1956-12-17 | 1960-10-13 | Int Standard Electric Corp | Optisches Anzeigegeraet |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2410134B2 (de) | Borat-Leuchtstoff | |
DE2247932A1 (de) | Leuchtschirm | |
DE958685C (de) | Rot lumineszierender kuenstlicher Leuchtstoff fuer Leuchtschirme und Leuchtroehren und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0335203B1 (de) | Leuchtstoff, insbesondere zur Verwirklichung von Quecksilberdampf-Entladungslampen sowie Quecksilberdampf-Entladungslampe | |
DE1572221C3 (de) | Rot lumineszierender Stoff und dessen Verwendung | |
DE851235C (de) | Lumineszenzstoff | |
DE2628346A1 (de) | Leuchtstoffzusammensetzung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DEN0009623MA (de) | ||
CH333714A (de) | Lumineszierender Schirm | |
DE2253012C3 (de) | Magnesium-Aluminat-Gallat-Leuchtstoff | |
DE1810999B2 (de) | Erdalkalisilikat-Leuchtstoff | |
DE2541748B2 (de) | Verfahren zur herstellung eines mit zweiwertigem europium aktivierten erdalkalifluorhalogenidleuchtstoffs | |
DE2118531A1 (de) | Leuchtstoff | |
DE883787C (de) | Leuchtschirm fuer Kathodenstrahlroehren | |
DE1802060C3 (de) | Lumineszierendes Erdalkalisilikat | |
DE1614228C3 (de) | Rot aufleuchtender Leuchtstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung | |
DE907684C (de) | Lumineszenzstoff | |
DE1961332A1 (de) | Leuchtschirm | |
DE1811731C3 (de) | Leuchtstoff | |
DE1227590B (de) | Erdalkaliborat-Leuchtstoff | |
DE972571C (de) | Verfahren zur Herstellung eines durch Ultraviolettstrahlen oder Kathodenstrahlen anregbaren, kuenstlichen Leuchtstoffs | |
DE1592828C (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes auf Basis Erdalkalihalogenphosphaten und Zinksilikat | |
CH293802A (de) | Verfahren zur Herstellung einer rotlumineszierenden Substanz. | |
DE2425566A1 (de) | Leuchtschirm | |
DE1592931A1 (de) | Leuchtschirm |