NL9102141A - Met antimoon en mangaan geactiveerd luminescerend calciumbariumfluorapatietmateriaal. - Google Patents

Description

Met antimoon en mangaan geactiveerd luminescerend calcium-bariumfluorapatietmateriaal

Achtergrond van de stand van de techniek

Deze uitvinding heeft betrekking op luminesceren-de aardalkalimetaalhalogeenfosfaatmaterialen (fosforen). Dergelijke luminescerende materialen worden beschreven in US octrooischrift 2 488 733. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op calciumhalogeenfosfaat, geactiveerd met antimoon en mangaan. Een dergelijk luminescerend materiaal wordt op grote schaal gebruikt in fluorescentie-lampen.

Het in dergelijke luminescerende materialen gebruikte halogeen is in hoofdzaak fluoride, hoewel een kleine hoeveelheid chloride dikwijls ook wordt gebruikt omdat chloride een gewenste verhoging van de emissie van rood geeft.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doelstelling van deze uitvinding het gebruik van chloride bij de vervaardiging van luminescerende halogeenfosfaatmaterialen te elimineren om zo de hoeveelheid rookgasstof dat ontstaat bij de werkwijze voor het maken van de luminescerende materialen te verminderen. Veel van het chloride gaat verloren tijdens de reactie voor het maken van de luminescerende materialen, als gevolg van de vorming van Sb405Cl2 dat vervluchtigt en zich als rookgasstof verzamelt.

We hebben gevonden dat wanneer de samnstelling van een luminescerend materiaal binnen nauwe grenzen wordt geregeld een vervanging van calcium door barium kan worden gebruikt om de trichromatische coördinaten te variëren in dezelfde richting als gebeurt met chloride. Verrassender-wijze variëren de trichromatische coördinaten niet volgens een rechte lijn.Ze variëren volgens een kromme die tot een bepaalde concentratie aan barium, de x-coördinaat verhoogt en de y-coördinaat verlaagt.

Een luminescerend calcium-bariumfluorapatietmate-riaal volgens deze uitvinding heeft de volgende formule:

Ca4,731-aBaaMnbSbc (P04) 3Fl-c°c waarin 0 < a < 0,3 of 3,1 < a < 4,731 b ongeveer 0,0952 is c ongeveer 0,03 is

Beschrijving van de tekening

Fig. 1 toont het effect van veranderingen in de samenstelling op de kleurcoördinaten van een luminescerend halogeenfosfaatmateriaal, afkomstig van blz. 44 van "Fluorescent Lamp Phosphors" door Keith H. Butler, Pennsylvania State University Press, 1980.

Fig. 2 laat de kleurverschuiving zien van een luminescerend materiaal volgens deze uitvinding naarmate meer barium wordt opgenomen.

Voorkeursuitvoeringsvorm

Monsters van verschillende met mangaan en antimoon geactiveerde calciumfluorapatiet-, calcium-bariumfluorapa-tiet- en bariumfluorapatietmaterialen worden bereid volgens de algemene werkwijze die wordt vermeld in US octrooi-schrift no. 2 965 786. Voor het met mangaan en antimoon geactiveerde calciumfluorapatiet worden de volgende uitgangsmaterialen gebruikt:

CaHP04 3,000 mol

CaC03 1,265 mol

CaF2 0,466 mol

Sb203 0,0155 mol

MnC03 0,0952 mol

Voor die monsters waarin barium wordt toegepast als vervanging van een gedeelte van of al het calcium, kan de vervanging worden gedaan door BaHP04, BaF2 of BaC03 te gebruiken in plaats van de overeenkomstige hoeveelheid CaHP04, CaF2 of CaC03. Er worden dus luminescerende materialen bereid met de volgende formule: ^4,731-3^0^0,0952^0,03 (P04) 3F0,932°0,03

De uitgangsmaterialen worden tezamen gemengd door het mengsel in aceton een half uur lang te malen in een kogelmolen. Het verkregen mengsel wordt aan de lucht gedroogd voordat het volgens de algemene werkwijze die is vermeld in US octrooischrift no. 2 965 786 bij 1150°c wordt gebrand.

De CIE-kleurcoördinaten voor een aantal materialen waarin a in de hiervoor vermelde formule wordt gevarieerd, zijn vermeld in tabel A.

Tabel A

De kleur (chromatishe coördinaten) van deze luminescerende samenstellingen zijn uitgezet in fig. 2. Zoals men kan zien verschuift de kleur naar het rood waarbij x hoger en y lager wordt ten opzichte van A, in het begin tot a gelijk is aan ongeveer 0,4 mol (overeenkomend met een vervanging van het kationgehalte voor ongeveer 8,5% door barium). Als a wordt verhoogd tot 1,0 mol (punt D in fig. 2; ongeveer 21% vervanging van kationen door barium), komt de kleur van deze samenstelling overeen met een hogere x en ongeveer constante y ten opzichte van het punt A.

Bij hogere a verschuift de emissie van het lumi-nescerende materiaal geleidelijk naar het groenere barium-fluorapatiet (punt H).

De verandering in de emissiekleur (chromatici-teit) door verhoging van de vervanging van calcium door barium in het calciumfluorapatiet verloopt dus niet in een rechte lijn (tussen punt A en H in fig. 2) zoals men zal verwachten. Het is echter belangwekkend dat punt G wel op deze voorspelde rechte lijn ligt.

Bij een lage "a" tussen 0,0 en ongeveer 0,3 , wordt een vaste oplossing die rijk is aan calcium van luminescerend materiaal gevormd. Deze vaste oplossing van luminescerend materiaal geeft een rode verschuiving in de emissiekleur (chromaticiteit) (hogere x, lagere y t.o.v. zuiver luminescerend calciumfluorapatietmateriaal). Bij een hoge "a" tussen ongeveer 3 en 4,731, wordt een vaste oplossing van luminescerend materiaal dat rijk is aan barium gevormd. Deze vaste oplossing van een luminesceren-de samenstelling met een hoog bariumgehalte geeft een groenere emissie in vergelijking met het zuivere luminesce-rende calciumfluorapatietmateriaal, maar een verschuiving naar rood ten opzichte van het zuivere luminescerende bariumfluorapatietmateriaal.

Voor een "a" tussen ongeveer 0,3 en 3, omvat de samenstelling geen vaste oplossing maar bestaat uit twee niet mengbare fasen. Eén hiervan is een calciumfluorapa-tietfase waarin een geringe vervanging van calcium door barium heeft plaatsgevonden. De andere is een bariumfluora-patietfase waarin een geringe vervanging van barium door calcium heeft plaatsgevonden.

Claims (2)

1. Luminescerend calcium-bariumapatietmateriaal met de volgende samenstelling: ^4,731-38¾14¾81^ (P04) 3F1-c°c waarin o <a< 0,3 of 3,2 <a< 4,731 b ongeveer 0,0952 is c ongeveer 0,03 is

2. Werkwijze voor het vergroten van x en het verkleinen van y langs een kromme lijn in het CIE- kleur (chromaticiteit) diagram van een met antimoon en mangaan geactiveerd luminescerend calciumfluorapatietmateriaal, omvattende de volgende stappen: bereiden van een luminescerend materiaal met een formule van ^4,731-8^3^0,0952^0,03 (P04) 3F0,932°0,03 en vervangen van calcium in deze formule door barium in een hoeveelheid "a" van 0 tot 1,899.