DE969071C

DE969071C - Electricity electroluminescent light source

Info

Publication number: DE969071C
Application number: DEE9999A
Authority: DE
Inventors: Karoly Jeges
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Current assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Priority date: 1953-12-22
Filing date: 1954-12-18
Publication date: 1958-04-30

Description

AUSGEGEBEN AM 30. APRIL 1958ISSUED APRIL 30, 1958

KLASSE 21 f GRUPPE INTERNAT. KLASSE H 05 b CLASS 21 f GROUP INTERNAT. CLASS H 05 b

E 9999 VIII c j 21 fE 9999 VIII c j 21 f

Karoly Jeges, Pecs (Ungarn)Karoly Jeges, Pecs (Hungary)

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Strom-Elektrolumineszenz-LiditquelleElectricity electroluminescent lidite source

Patentanmeldung bekanntgemadit am 30. Mai 1956Patent application known since May 30, 1956

Patenterteilung bekanntgemadit am 17. April 1958Patent issued on April 17, 1958

Die Erfindung· betrifft eine Lichtquelle, welche elektrische Energie unmittelbar in Lichtenergie umwandelt. The invention relates to a light source which converts electrical energy directly into light energy.

Aus der ungarischen Patentschrift 140 587 und aus der entsprechenden französischen Patentschirift 868180 ist eine Lichtquelle bekanntgeworden, welche einen aus i» hohem Grad) reinem kristallinem Karbid· bestehenden lichtdurchlässigen Körper aufweist, welcher fähig ist, unter dem unmittelbaren Einfluß eines elektrischen Stromes, welcher diurch den Körper fließt, Licht auszustrahlen, wobei der Strom eine wesentlich geringere Stärke aufweist, als es zum Glühen des besagte» Körpers notwendig wäre. Diese Erscheinung kanu als Strom-Elektrolumineszenzeflekt angesprochen werden und ergibt ein sogenanntes kalfes Licht. Dieses kalte Licht entsteht bei der besagten bekannten Anh ordnung dadurch, diaß der Strom durch, einen SiIizkmkarbidkristall (SiC) fließt, ohne diesen: Kristall praktisch; zu erwärmen.From the Hungarian patent specification 140 587 and a light source has become known from the corresponding French patent registry 868180, which is a high degree of pure crystalline Carbide · existing translucent body has, which is capable of under the immediate Influence of an electric current flowing through the body to emit light, whereby the current has a much lower strength than is necessary to glow the said "body were. This phenomenon can be seen as a current-electroluminescent spark are addressed and results in a so-called kalfes light. This Cold light arises in the said known arrangement as the current flows through a silicon carbide crystal (SiC) flows without this: crystal practically; to warm up.

Diese Erscheinung weist einen weiteren Weg, wirtschaftliche Lichtquellen, herzustellen· und¹ bildet die Grundlage für die Schaffung einer neuen Strom-Elektrol-umineszenz-Lichitquelle. Diese besteht aus einem Körper, der unter dem unmittelbaren Ei»- »5 nuß eines durch ihn geleitetem elektrischen Gleichoder Wechselstromes Licht ausstrahlt, wobei die durch den Körper fließende Stromstärke wesentlich kleiner ist, als sie zum Erhitzen des Körpers notwendig ware.This phenomenon shows a further way to manufacture economical light sources and ¹ forms the basis for the creation of a new current-electroluminescent light source. This consists of a body that radiates light under the immediate egg-nut of an electrical direct or alternating current passed through it, whereby the current intensity flowing through the body is considerably smaller than it would be necessary to heat the body.

TW 964/13TW 964/13

Nach der Erfindung besteht der das. Licht ausstrahlende Körper aus elektrisch leitfähigem, kristallinem Zinndioxyd (SnO₂), welches oach Art eines Leuchtstoffes durch Spuren eines Zusatzes aktiviert ist. Es wurde gefunden, daß zur Erzeugung 'des· besagten Elektrolumineszenzeffektes sich insbesondere solche ZmndioxydkristaHe für den obigen Zweck eignen, welche eine dem natürlichen Kassiterit ähnliche kristalline Struktur aufweisen. According to the invention, the body emitting the light consists of electrically conductive, crystalline tin dioxide (SnO ₂ ), which is also activated by traces of an additive in the manner of a fluorescent substance. It has been found that those tin dioxide crystals which have a crystalline structure similar to natural cassiterite are particularly suitable for producing said electroluminescent effect.

Mk solchen- Zinndioxydkristallen wurden Versuche dadurch angestellt, daß der Kristall zwischen einem Elektrodienpaar angeordnet wurde. Die eine der Elektroden war eine Metallnadel, deren Spitze den Körper des Kristalls berührte. Die andere Elektrode war als Halterung ausgebildet. Die Spannung wurde zwischen den zwei Elektroden angelegt. Unter dem Einfluß dies Stromes strahlte der-Kristall weißes Licht, und diese Erscheinung war insbesondere in der Umgebung der Nadelspitze zu beobachten. In großem Maße durchgeführte Versuche zeigten, daß 'die Lichtintensität· in den meisten Fällen von der Stromrichtung unabhängig war. Dennoch wurde· in bestimmten Falten eine Abhängigkek zwischen der Lichtintensität und der Stromriehtung beobachtet. In diesem letzteren Falle war die abgestrahlte Lichtmenge unter sonst gleichen Umständen größer, wenn der Strom vom Kristall gegen die Nadelspitze zu floß, d. h., wenn der Kristall an den positiven Pol der Stromquelle angeschlossen wurde. Die verschiedenen Spannungen, die bei diesen Versuchen· angewendet wurden, lagen zwischen 5 und 300 Volt, wobei die Stromstärke einige Mikroampere bis einige Milliampere betrug.With such tin dioxide crystals, experiments were made by placing the crystal between a pair of electrodes was arranged. One of the electrodes was a metal needle, the tip of which was touched the body of the crystal. The other electrode was designed as a holder. the Voltage was applied between the two electrodes. Under the influence of this current the crystal shone white light, and this phenomenon was particularly evident in the vicinity of the needle tip watch. Extensive experiments have shown that the light intensity in most Cases was independent of the direction of the current. Nevertheless, a dependency became in certain folds observed between the light intensity and the direction of the current. In the latter case was the amount of light emitted, all other things being equal, greater when the current was from Crystal to flow against the needle point, d. i.e. when the crystal is connected to the positive pole of the power source was connected. The various voltages used in these experiments were between 5 and 300 volts, with the current strength a few microamps to a few milliamps fraud.

Versuche wurden auch mit einigen natürlichen Kristallen unternommen. Es wurde gefunden, daß von den bei diesen Versuchen benutzten natürlichen Kassiteritkristallen alle den besagten elektrolumineszenten Effekt zeigten', obzwar die Kristalle verschiedenen Vorkommen angehörten, also qualitative, quantitative und proportional verschiedene Verunreinigungen enthielten. Diese Beobachtungen bestätigen es, daß Verunreinigungen, die im Kristall vorhanden sind und diesen- leitend machen, eine wesentliche Rolle auch in bezug auf den Elektrolumkieszenzeffekt spielen. Zahlreiche der natürlichen Verunreinigungen, die im Kassiterit vorhanden sind, scheinen zur Erzeugung des· gewünschten Effektes geeignet zu sein. Dias Vorhandensein von Zinn oder Sauerstoff in Überschuß gegenüber der stöchiometrischen Formel SnO₂ des Kristalls scheint ebenfalls zur Erzeugung des Elektrolumineszenzeffektes wesentlich zu sein.Attempts have also been made with some natural crystals. It was found that all of the natural cassiterite crystals used in these experiments showed the said electroluminescent effect, although the crystals belonged to different occurrences, that is, they contained qualitative, quantitative and proportionally different impurities. These observations confirm that impurities which are present in the crystal and make it conductive also play an essential role with regard to the electroluminescence effect. Many of the natural impurities present in cassiterite appear to be suitable for producing the desired effect. The presence of tin or oxygen in excess compared to the stoichiometric formula SnO _{2 of} the crystal also appears to be essential for producing the electroluminescent effect.

Drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind' in der Zeichnung beispielsweise angeführt. Three different embodiments of the invention are shown, for example, in the drawing.

Fig. ι zeigt in. Seitenansicht eine Lichtquelle gemäß der Erfindung, welche einen Sn O₂-Kristall zwischen zwei Elektroden angeordnet enthält,Fig. Ι shows a side view of a light source according to the invention, which contains a Sn O ₂ crystal arranged between two electrodes,

Fig. 2 zeigt- eine zweite Ausführungsform, bei welcher feinzerkleinertes Sn,O₂-Pulvei zwischen zwei plattenförmigen Elektroden angeordnet ist. j Die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist im wesenlichen ähnlich der Ausfübrungsform gemäß Fig. 2. Die Abweichungen werden weiter unten, besprochen. Fig. 2 shows a second embodiment in which finely comminuted Sn, O ₂ powder is arranged between two plate-shaped electrodes. The third embodiment according to FIG. 3 is essentially similar to the embodiment according to FIG. 2. The deviations are discussed further below.

Die Lichtquelle gemäß Fig. 1 besteht aus einem kristallinen SnO₂-Körper 5. Dieser Kristall ist zwischen einer nadelf örmigen Elektrode 6 und einer zweiten Elektrode 7 angeordnet. Die Spitze der nadeiförmigen Elektrode 6 drückt gegen den Kristall 5. Die zweite Elektrode 7 dient als Halterung für den Kristall. Die Stromzuführungen 8 und 9 sind einerseits mit der Nadel 6, andererseits mit der Halterungselektrode 7 verbunden. Die Lichtquelle kann sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom gespeist werden.The light source according to FIG. 1 consists of a crystalline SnO ₂ body 5. This crystal is arranged between a needle-shaped electrode 6 and a second electrode 7. The tip of the needle-shaped electrode 6 presses against the crystal 5. The second electrode 7 serves as a holder for the crystal. The power supply lines 8 and 9 are connected on the one hand to the needle 6 and on the other hand to the holding electrode 7. The light source can be fed with alternating current as well as with direct current.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, welche für praktische Zwecke geeigneter erscheint, ist in Fig. 2 dargestellt. Dort sind· mit dem Bezugszeichen io_ol und 10& zwei Plätten bezeichnet, die ails Elektroden dienen und in einem aus isolierenden Material hergestellten Rahmen 12 angeordnet sind. Mit djgm Bezugszeichen 13 ist das fekizerkleinerte Pulver des SnO₂-Kristalls bezeichnet, welcher vorteilhaft ein Kristall der Kassiterittype ist. Dieses Pulver füllt den Raum zwischen den zwei Elektroden io_ö und io_ö. I4a und 140 sind die Stromzuführungen der beiden als Elektroden dienenden Platten. Im go Sinne der Erfindung ist eine der Platten' io_a und io₆ aus Metall oder irgendeinem anderen leitenden Material, die zweite Platte aus einem durchsichtigen und elektrisch leitenden Material hergestellt. Solche durchsichtige, elektrisch leitende, also dem vorliegenden Zweck entsprechende Stoffe sind z. B. das sogenannte elektrisch leitende Glas oder ein elektrisch leitender Kunststoff. Wenn erwünscht, so können· beide der besagten Platten aus durchsichtigem Stoff hergestellt werden. Das ekktrolumineszente Licht wird vom kristallinen Stoff sowohl unter dem Einfluß eines Wechselstromes als auch unter dem Einfluß eines Gleichstromes erzeugt.A second embodiment of the invention, which appears more suitable for practical purposes, is shown in FIG. · There are designated by the reference numeral io _ol and 10 two flattening which serve ails electrodes and are arranged in a frame made of insulating material 12th The reference number 13 denotes the comminuted powder of the SnO ₂ crystal, which is advantageously a crystal of the cassiterite type. This powder fills the space between the two electrodes io _ö and io _ö . I4a and 140 are the power supply lines for the two plates that serve as electrodes. In the sense of the invention, one of the plates' io _a and io _{6 is} made of metal or any other conductive material, and the second plate is made of a transparent and electrically conductive material. Such transparent, electrically conductive, so the present purpose appropriate substances are z. B. the so-called electrically conductive glass or an electrically conductive plastic. If desired, both of said panels can be made of transparent fabric. The ekktroluminescent light is generated by the crystalline substance under the influence of an alternating current as well as under the influence of a direct current.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bestehen die Platten I5_a und 15^ aus elektrisch, nichtleitendem Material-, z. B·. Glas, oder nichtleitendem Kunststoff, wobei mindestens die eine der Platten durchsichtig ist. Beide Platten sind an ihrer dem feimzerklekierten SnO₂-Pulver 13 zugekehrten und so berührenden Seite mit einem dünnen elektrisch leitenden Überzug 11 versehen, wobei dieser Überzug in an sich bekannter Weise mindestens aus einem der nachstehend angeführten elektrisch leitenden Stoffe besteht: amorphes Zinndioxyd, Kadmiumoxyd od. dgl. Der an der durchsichtigen Platte angebrachte Überzug muß ebenfalls durchsichtig sein. An Stelle eines solchen Überzuges kann in an sich bekannter Weise auch ein Drahtnetz angeordnet werden. Die elektrischen Zuleitungen i5₀ und i5₆ sind mit den besagten leitenden iao Überzügen bzw. Drahtnetzen verbunden. Unter dem Einfluß eines Wechselstromes oder Gleichtromes leuchtet die Anordnung mit weißem Licht.In the embodiment of FIG. 3, the plates I5 _a and 15 ^ consist of electrically, non-conductive material, for. B ·. Glass, or non-conductive plastic, with at least one of the plates being transparent. Both plates are provided with a thin electrically conductive coating 11 on their side facing the fine-grained SnO ₂ powder 13 and thus touching, this coating consisting in a known manner of at least one of the electrically conductive substances listed below: amorphous tin dioxide, cadmium oxide or The cover attached to the clear plate must also be clear. Instead of such a coating, a wire mesh can also be arranged in a manner known per se. The electrical leads i5 ₀ and i5 ₆ are connected to said conductive iao coatings or wire nets. Under the influence of an alternating current or a constant current, the arrangement glows with white light.

Die Anordnung nach, der Erfindung kann natürlich in von den oben angeführten Beispielen abweichenden Ausführungen hergestellt werden. DieThe arrangement according to the invention can of course in examples that differ from the examples given above Executions are made. the

Erfindung macht es möglich, leuchtende Körper mit geringer Leuchtkraft und großen Ausmaßen, z. B. in Ausmaßen von einigen Quadratmetern herzustellen. Invention makes it possible to produce luminous bodies with low luminosity and large dimensions, e.g. B. to be produced in dimensions of a few square meters.

Claims

Patent claims:

ι. Current electroluminescent light source, consisting of a body that emits light under the direct influence of an electrical direct or alternating current conducted through it, whereby the current intensity flowing through the body is much smaller than it would be necessary to heat the body characterized in that the body emitting the light consists of electrically conductive crystalline tin dioxide (SnO ₂ ) and is activated in the manner of a fluorescent substance by traces of an additive.

2. Light source according to claim i, characterized in that the electrdüminescent Tin dioxide! shows the crystal structure of cassiterite or a similar structure.

3. Light source according to claim 2, characterized in that the tin dioxide is either by traces of tin or by traces of Oxygen, which it contains in an amount exceeding the stoichiometric ratio, is activated is.

4. Light source according to claim 3, characterized in that that the crystalline tin dioxide is arranged as a finely divided powder between two electrically conductive plates, of which at least one plate is made of transparent conductive material.

5. Light source according to claim 4, characterized in that that the transparent plates either made of electrically conductive organic plastic or made of glass with an electrically conductive coating and the power supply lines are connected to them.

6. Light source according to claim 5, characterized in that the conductive coatings in on known way from amorphous tin dioxide or cadmium oxide or a mixture of both are made.

Considered publications 5
Physical Review, Vol. 87 (July 1952), pp. 151,152.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings