NO115689B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av luminescerende materialer.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte til fremstilling av luminescerende materialer, og angår også fremstilling av elektriske utladningsanordnin-ger omfattende luminescerende materialer fremstillet ved hjelp av fremgangsmåten.

Det er blitt beskrevet luminescerende

som består av silikatmaterialer sammen-satt av oksyder av litium, silikon og barium og/eller strontium aktivert av cerium så-ledes at det påvirkes til å gi luminescens ved ultra-violet stråling med en bølgeleng-de på 3650 Å. Materialene kan også inne-holde mangan som en ekstra aktivator.

Disse luminescerende materialer er blitt kalt (barium, strontium) litiumsili-kater og vil i det følgende få denne benev-nelse, idet det skal forstås at uttrykket «silikat» ' i foreliggende beskrivelse jikke nødvendigvis omfatter nærvær av de nevnte oksyder i de støkiometriske forhold som tilsvarer saltene av noen kiselsyre, og at uttrykket (barium, strontium) litiumsilikat anvendes som kortfattet uttrykk omfattende hver av bariumlitium-silikat, strontium-litium-silikat, og barium-strontium-litium-silikater med forskjellige barium-strontium-forhold, alene eller i blanding, idet hver av disse silikater aktiveres av cerium og om ønskes også av mangan.

(Barium, strontium) litiumsilikat-luminescerende materialer, som angitt ovenfor, aktiveres til å gi luminescens ved ultra-violett stråling av både korte og lange bøl-gelengder, f. eks. strålinger med bølgeleng-der 2537 Å og 3650 Å emittert når en elektrisk utladning passerer gjennom kvikk-sølvdamp. Disse materialer egner seg der-

for for bruk i høytrykks-kvikksølvdamp-utladningslamper, hvor utladningen frem-kalles innenfor et glasshylster eller kvarts-hylster, og det luminescerende material blir anbragt utvendig på hylsteret og inne i en ytre kappe, for modifisering eller kor-rigering av lysfargen fra kvikksølvdamp-utladningen. Da disse materialer påvirkes av ultra-violett stråling av både korte og lange bølgelengder, er de særlig fordelaktig for bruk i høytrykks-kvikksølvdamplamper som har utladningshylstere av kvarts som transmitterer ultra-violett stråling med både lange og korte bølgelengder. De fleste av disse luminescerende materialer har og-så andre anvendelser, f. eks. på grunn av at de bringes til å luminescere ved påvirk-ning av ultra-violett stråling med kort bølgelengde, egner de seg for bruk i lav-trykks-kvikksølvdamp-fluoriscerende lam-per. Mange av materialene påvirkes også av katodestråler og kan derfor anvendes ved fremstilling av skjermer for katodestrålerør.

Når de er aktivert av bare cerium, påvirkes disse materialer av ultra-violett stråling, spesielt med bølgelengde 3650 Å, til å luminescere i blått eller violett farge, idet de materialer hvor jordalkalikomponenten hovedsakelig er bariumoksyd viser de en blå luminescens, mens materialer hvori stron-tiumoksyd er fremherskende jordalkali viser luminescens i en farge som nærmer seg violett. Når mangan inkluderes som ekstra aktivator, er de farger på luminescensen som vises av disse materialer fremherskende røde, skjønt en del sammensetninger viser luminescens i violett eller blålig farge; det fåes et stort område av nyanser i rødt og blålig-rød ved materialer som er aktivert av både cerium og mangan, avhengig av variasjonene i sammensetningen av materialene, slik som det vil bli forklart ne-denfor. I alminnelighet blir fargen ster-kere rød med økende manganinnhold; mangan alene i fravær av cerium meddeler ikke noen betydelig luminescens til materialene under ultra-violett stråling. Far-gene på luminescensen som vises av disse materialer når de aktiveres av både cerium og mangan, påvirkes også av et antall va-riable faktorer i sammensetninger av materialene, innbefattet de relative forhold mellom strontium- og bariumoksyder, li-tiuminnholdet i forhold til det totale jord-alkaliinnhold, og silisiuiminnholdet.

En fremgangsmåte som er blitt beskrevet for fremstillingen av luminescerende materialer av (barium, strontium) litium-silikat omfatter oppvarmning i en reduserende atmosfære av en blanding av forbindelser av barium og/eller strontium, litium og silicium, hvilke forbindelser vil gi et (barium, strontium) litium-silikat som et resultat av oppvarmningen sammen med en forbindelse av cerium og etter ønske og-så en forbindelse av mangan. Fortrinnsvis er de nevnte forbindelser oksyder eller forbindelser av hvilke oksydene dannes ved spaltning eller oppvarmning. Oppvarmningen utføres fortrinnsvis i en tidsperiode på fra 1 til 5 timer og ved en temperatur mellom 700° C og 1.000° C, og kan utføres i to eller flere trinn, idet blandingen av for-bindelsene av barium og/eller strontium, litium og silicium kan opphetes på forhånd før tilsetning av aktivatorforbindelsene eller forbindelser.

Luminescerende materialer av (barium, strontium) litium-silikat kan ha sammensetninger hvis forhold mellom bestandde-lene oksyder av barium, strontium, litium og silicium varierer innen et stort område. Materialer med særlig nyttige luminescerende egenskaper fåes fra utgangsmateria-ler hvor det molare forhold av BaO + SrO

-|- Li-O : SiO- er mellom 3 : 1 og 1 : 1, idet dette forhold fortrinnsvis er fra 3 : 1,7 til 3 : 2,3. Det molare forhold BaO -|- SrO : LijO i utgangsmaterialene er fortrinnsvis i området fra 5 : 1 til 1 : 5. Mengden av cerium som innføres som aktivator i disse luminescerende materialer kan være fra ca. 1 pst. til ca. 20 vektpsl., idet maksimum lys-net for luminescensen oppnås med materialer som inneholder ca. 5 pst. til 10 vektpst. cerium. Manganinnholdet skulle ikke være større enn ca. 5 vektpst., og for op-timum lyshet ligger den på ca. 0,5 pst. til 2 pst. Forholdene mellom aktivatorene som

er nevnt ovenfor er forholdene som er in-kludert i utgangsmaterialene beregnet som vektprosent av det endelige silikat-materiale.

Det er blitt funnet at i noen tilfelle har (barium, strontium) litium-silikat-materialene tendens til å være noe usta-bile, særlig i nærvær av fuktighet. Det vil si, at hvis disse materialer utsettes for en atmosfære som inneholder fuktighet, kan de få en uønsket farge. Utviklingen av denne farge resulterer i en reduksjon i lysstyrke i en anordning som inneholder slikt materiale, hvilket delvis skriver seg fra tap i transmissjon av lys gjennom materialet og delvis fra en reduksjon i materialets luminescerende virkning. Når f. eks. et slikt materiale anvendes i en høy-trykkskvikksølvdamplampe, vil lyset fra lampen ha en tendens til å avta i en uønsket utstrekning, spesielt under den første del av levetiden av lampen, hovedsakelig som et resultat av en reduksjon i trans-missjonen av lys fra kvikksølvutladningen gjennom materialet, og i mindre utstrekning skriver seg fra reduksjon i materialets luminescens.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å skaffe en fremgangsmåte til fremstilling av (barium, strontium) litium-silikat-materialer, som er aktivert med cerium og om ønsket med mangan, hvilket vil resultere i at de fremstilte materialer får forbedret stabilitet og derfor gir forbedret bibeholdelse av luminescerende virkning og totalt lysuttak i anordninger hvor materialene anvendes.

Ifølge oppfinnelsen består en fremgangsmåte til fremstilling av et luminescerende materiale i at en blanding av forbindelser av barium og/eller strontium, litium og silicium som først opphetes i en reduserende atmosfære, hvilke forbindelser vil gi et (barium, strontium) litium-silikat som et resultat av oppvarmningen, sammen med en forbindelse av cerium og om ønskes også en forbindelse av mangan, hvoretter produktet fra denne oppvarmning underkastes en ekstra oppvarmning i en av vesentlig surstoffri kulldioksyd-atmosfære ved en temperatur som ikke er høyere enn 350° C, hvoretter produktet til-lates å avkjøle til romtemperatur i kulldioksyd-atmosfæren.

Det er blitt funnet at generelt fåes de beste resultater når varmebehandlingen i kulldioksydatmosfæren fortsettes i en tidsperiode i en størrelsesorden av 1 time, skjønt i noen tilfelle kan det være tilstrek-kelig med kortere tid. Det er blitt funnet at det er betydelig forbedring i lysopprett-holdelsen i høytrykks-kvikk-sølv-damp-lamper, f. eks. ved innføring av (barium, strontium) litium-silikatmaterialer når materialene har vært underkastet denne behandling. Kulldioksydet skal være så fri for forurensninger som mulig, og særlig må det være fritt for surstoff, siden slike forurensninger, spesielt surstoff, kan ha en uheldig virkning på det luminescerende materiale. Kulldioksydet er fortrinnsvis og-så i det vesentlige tørt. Trykket i kulldioksydatmosfæren som anvendes kan hen-siktsmessig være tilnærmet atmosfærisk.

I en foretrukket fremgangsmåte for ut-førelse av oppfinnelsen males og siktes produktet som fåes fra den første oppvarmning av den nevnte blanding i en reduserende atmosfære til fin pulverform, og dette pulver blir deretter som nevnt opphetet i kulldioksyd. Produktet fra kulldioksyd-behandlingen er deretter ferdig for anven-delse ved kjente fremgangsmåter ved an-bringelse på overflaten av hylsteret eller en del av hylsteret i en elektrisk utlad-ningsanordning.

Vanligvis underkastes ved fremstillingen av en elektrisk utladningslampe eller katodestrålerør en opphetning for å fjerne absorberte okkluderte gasser fra hylsteret, elektroder og andre deler, etter innførelsen av det luminescerende materiale. Da det luminescerende materiale som anvendes ei-et slikt som er blitt fremstillet ifølge foreliggende oppfinnelse, holdes materialet fortrinnsvis i kontakt med tørr kulldioksyd-atmosfære, fri for surstoff, under denne opphetning for å holde materialet i en til-stand av forbedret stabilitet som er et resultat fra varmebehandlingen i kulldioksyd. Videre holdes det luminescerende materiale fortrinnsvis i kontakt med en atmosfære av tørr, surstoffri kulldioksyd i den ferdige anordning, når dette er mulig, f .eks. når det luminescerende materiale inne-holdes innenfor den ytre kappe i en høy-trykks-kvikksølv-dampfluorescerende utladningslampe. I et slikt tilfelle innføres en fylling av kulldioksyd i den del av an-ordningen som inneholder det luminescerende materiale umiddelbart før denne del lukkes.

I det følgende vil det bli beskrevet en spesiell fremgangsmåte i overensstemmelse med oppfinnelsen for fremstillingen av et luminescerende materiale og fremstillingen av en lampe, hvor materialet anvendes.

Det luminescerende material ifølge ek-semplet er et (barium, strontium) litium-silikat med sammensetning som represen-teres ved formelen 1.2Ba0.1.2Sr0.06Li20. l.t>Bi02, aktivert ved 10 vektpst. cerium og 1.2 vektpst. mangan. Dette materiale har luminescens mea rød farge og er særlig egnet for bruk i nøycrykkskvikKsølvdamp-uciadmngsiamper for å korrogere lyset fra KvikKsøivdamputladningen.

For frems Dilling av det De materiale blir lølgenae bestanddeler blandet i de angitte fornold:

Denne blanding danner en pasta som tørkes ved 2u0° C i et åpent kar. Det tør-kede materiale males, oppvarmes i et kisel-rør i vannstoff ved 850° C i en time og av-kjøles i vannstoff, idet denne fremgangsmåte gjentas to ganger.

Det erholdte produkt etter den siste oppvarmning i vannstoff males og siktes, slik at det gir et fint pulver, hvorav 100 g deretter anbringes i kvartsrøret, gjennom hvilket det går en strøm av rent kulldioksyd. Røret opphetes til 250° C og holdes ved denne temperatur i en time, mens kull-dioksydstrømmen passerer gjennom. Pulveret blir deretter avkjølet i kulldioksydatmosfæren i røret.

Ved fremstilling av en høytrykks-kvikksølv-damputladningslampe, som omfatter et kvartsutladningsrør som er inne-sluttet i en ytre kappe av glass, overtrek-kes den indre overflate på den ytre kappe med et lag av luminescerende pulver som er fremstillet som beskrevet ovenfor, idet påføringen av pulveret utføres ved hjelp av en av de kjente fremgangsmåter, f.eks. ved å dekke den nevnte innvendige flate av kappen med en film av flytende binde-middel, hvoretter pulveret sprøytes på bin-demidlet. På et etterfølgende trinn i fremstillingen av lampen underkastes den en fem minutters brenning ved 300° C i en atmosfære av tørr, surstoffri kulldioksyd ved et trykk på 25 mm. Før den ytre kappe endelig lukkes, blir det innført tørr, surstoffri kulldioksyd i rommet mellom den ytre kappe og det indre utladningsrør til et trykk av 25 mm.

Claims (6)

1. Framgangsmåte til framstilling av luminescerende materiale, hvor man sam-

men med en ceriumforbindelse og om, ønskes også en manganforbindelse i en reduserende atmosfære oppheter en blanding av forbindelser av litium og silisium med barium og/eller strontium, hvilke siste forbindelser som et resultat av opphetnihgén vil gi et (barium, strontium) litium-silikat, karakterisert ved at produktet som fram-kommer ved den nevnte opphetning i reduserende atmosfære underkastes en ekstra opphetning i en atmosfære av tilnærmet surstoffri kulldioksyd ved en temperatur som ikke er høyere enn 350° C, hvoretter produktet avkjøles til romtemperatur i en atmosfære av kulldioksyd.

2. Framgagsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at opphetningstiden i kulldioksyd er av størrelsesorden 1 time.

3. Framgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at trykket i kulldioksydatmosfæren er tilnærmet lik en atmosfære.

4. Framgangsmåte ifølge en av de fore-gående påstander, karakterisert ved at produktet fra den nevnte opphetning i reduserende atmosfære males og siktes til et fint pulver før det underkastes den nevnte ekstra opphetning i tilnærmet surstoff-fri kulldioksyd.

5. Framgangsmåte til framstilling av elektrisk utladningsrør omfattende luminescerende materiale, somBer blitt framstilt i overensstemmelse med en av de foregå-ende påstander, hvilken framgangsmåte omfatter opphetning av røret etter at det luminescerende materiale er blitt innført i dette, karakterisert ved at det luminescerende materiale holdes i kontakt med en atmosfære av tørr, surstoffri kulldioksyd under opphetningen.

6. Framgangsmåte ifølge påstand 5, karakterisert ved at det innføres en fylling av tørr, surstoffri kulldioksyd i den del av røret som inneholder det luminescerende materiale, umiddelbart før lukkingen av denne del, hvorved det luminescerende materiale holdes i kontakt med kulldioksydet i det ferdige rør.