PL43904B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy zródla promieniowania, które sklada sie z kombinacji lampy gazowo- wyladowczej lub paro-wyladowczej i warstwy luminescencyjnej. Poza tym wynalazek dotyczy luminoforu, który jest odpowiedni do zastoso¬ wania w takiej warstwie lumiinescencyjnej i sposobu wytwarzania tego luminoforu.W zródlach promieniowania tego rodzaju i w szczególnosci w niskocisnieniowych, rtecio¬ wych lamipach paro-wyladowczych stosowano w ostatnich latach tylko ograniczona liczbe substancji luminescencyjnych, chociaz przepro¬ wadzono wiele badan, aby powiekszyc liczbe materialów nadajacych sie do zastosowania do takich zródel promieniowania. Badania te daly niewielkie wyniki, co sie tlumaczy tym, ze uzy¬ wanym materialom stawia sie wiele wysokich wymagan. Jednym z najwazniejszych warun¬ ków jest naturalnie, aby substancje te przetwa¬ rzaly z wysoka wydajnoscia promieniowania ultrafioletowe, wytwarzane przez wyladowanie w gazie lub parze, na pozadany rodzaj promie¬ niowania.Jezeli zródla promieniowania uzywane sa do celów oswietleniowych przyklada sie duza wa¬ ge do rozkladu widmowego, emitowanego swiatla, aby barwy oswietlanych przedmiotów oddawane byly mozliwie naturalnie, tj. aby wywieraly one na oko ludzkie takie samo wra¬ zenie barwne jak przy oswietleniu przez swia¬ tlo dzienne lub czysto temperaturowy promien¬ nik, np. lampe zarowa. Wprawdzie sa dopusz¬ czalne w zastosowaniu do pewnych celów od¬ chylenia od idealnego rozkladu widmowego, a to w celu osiagniecia lepszej wydajnosci zró¬ del promieniowania, lecz te odchylenia nie mo¬ ga byc zbyt duze.Okazalo sie, ze mozna do tego celu zastoso¬ wac mieszanine swiecacego niebiesko chlorow- cofosforanu wapniowego aktywowanego anty¬ monem oraz jako drugiego skladnika materia¬ lu, którego emisja wykazuje szczyt w dlugofa-lowej czesci widma. Do tego celu znajduje sze¬ rokie zastosowanie metakrzemian wapniowy, aktywowany olowiem i martganem.Zamiast chlorowicpfosforanu wapniowego mozna zastosowac wolframian magnezowy.Zamiast powyzszej mieszaniny mozna rów¬ niez uzyc chlorowcofosforanu wapniowego, ak¬ tywowanego manganem i antymonem. Mate¬ rial ten posiada mianowicie szczyt emisji nie tylko w niebieskiej, ale takze i w zóltej czesci widma. W duzej czesci widma emisja tego ma¬ terialu jest tego rodzaju, ze umozliwione jest zadowalajace oddawanie barw.Obydwa wymienione powyzej materialy ma¬ ja dobra wydajnosc kwantowa i oprócz tego niewielki spadek swiecenia. Pod wyrazeniem „spadek swiecenia" nalezy rozumiec zmniejsze¬ nie wydajnosci swietlnej podczas uzywania zró¬ del swiatla.Jak juz wyzej wspomniano, przeprowadzono wnikliwe badania, aby znalezc nowe substancje luminescencyjne, któreby byly równowarto¬ sciowe lub lepsze niz powyzej opisane materia¬ ly, jednak dotychczas te badania nie daly prak¬ tycznych osiagniec.Zródlo promieniowania wedlug wynalazku ma warstwe luminescencyjna, zawierajaca lu¬ minofor, który co do wyzej omówionych wy¬ magan i wlasciwosci równowazny jest zwlasz¬ cza znanym chloroiwoofosforanom, a oprócz tego wykazuje szczególne zalety.Zródlo promieniowania wedlug wynalazku sklada sie z kombinacji lampy gazowo- i lub paronwyladowczej i warstwy swiecacej i jest znamienne tym, ze ta warstwa zawiera swieca¬ cy fosforan aktywowany jednowartosciowa miedzia i ewentualnie dwuwartosciowym man¬ ganem o wzorze: x Sir O * y Me O * z P2Oc • p Cu2Q * qMn O, w którym to wzorze Me przedstawia sume pierwiastków glinu, magnezu, cynku, kadmu i boru, a która to substancja spelnia nastepu¬ jace warunki: x -4- y 4- P -I- a a) 2,5 < ^ y ' P ^ q < 3,0 z b) 0,001 <^-< 0,2 c) 0,003 < j- < 0,9 d) 0 — < 0,20 z ^ ' Luminujacy fosforan nie jest naturalnie mie¬ szanina tlenków, poniewaz substancja wytwa¬ rzana jest przez rozgrzanie, przy którym naste¬ puja reakcje tak, ze utworzony zostaje jednoli¬ ty material, jednak substancja ta pozwala sie odtworzyc we wzorze w powyzszy sposób.Z warunku (d) wynika, ze mangan moze byc takze pominiety. W tym wypadku otrzymuje sie ortofosforan porównywalny z pojedyn¬ czym aktywowanym antymonem fosforanem wapniowym lub wolframianem magnezowym, posiadajacy emisje ze szczytem pomiedzy 470 i 520 m [j..Stosunek pierwiastków glinu, magnezu, cyn¬ ku, kadmu i boru moze byc dobrany róznie, przez co jest mozliwe dobrac dowolnie szczyt emisji w wymienionym przedziale.Jest to wazne w zwiazku z dopasowaniem emisji luminoforu do pozadanej temperatury barwowej promieniowania wytwarzanego przez zródlo.Najwyzsze wydajnosci kwantowe sa otrzy¬ mywane przy nastepujacych stosunkach: e) 2,5 Z f) 0,02 <-£-< 0,1 g) 0,06 < -5- < 0,8 h) 0,05 < — < 0,20 W porównaniu do chlorowcofosforanów wap¬ niowych i wolframianu magnezowego, fosfora¬ ny, uzywane w zródle promieniowania wedlug wynalazku posiadaja te szczególna zalete, ze szczyty w widmie emitowanego promieniowa¬ nia zarówno w jego niebieskiej czesci, jak i gdy jest stosowany mangan jako aktywator, w czerwonej czesci sa bardzo waskie, tj. boki krzywej emisji sa tam bardzo strome. Przy za¬ stosowaniu warstwy luminoforu w polaczenia z nisko-cisnieniowa rteciowa lampa paro^wy- ladowcza ma to bardzo wazne nastepstwa.W takich lampach wyladowczych istnieja mia¬ nowicie intensywne linie promieniowania par rteci w widmie emisji przy 404. 436, 546 i 573 m jjl. Zarówno haloifosforany jak i wolframian magnezowy posiadaja w poblizu tych linii jesz¬ cze bardzo znaczna emisje. Nastepstwem jest to, ze calkowita emisja zródla promieniowania ze wspomnianymi materialami lumiinescencyj- nymi, w poblizu tych dlugosci fali jest stosun¬ kowo zbyt silna, poniewaz jest ona utworzona przez sume promieniowania pochodzacego od samego wyladowania i od emisji luminoforu.Z tego powodu nie mozna osiagnac, bez za- - 2 -stosowania apecjalnych sooboHów Korekcji, zer dowalajacego odtwaraarua barw za pomoca zródla swiatla tego rodzaju. Te specjalne srod¬ ki moga np. stanowic urzadzenie w postaci carstw filtrujacych. Takie STodlBL czynia wy¬ twarzanie zródla promieniowania bardzo skom¬ plikowanym* Poniewaz fosforany wedlug wy~ ffiELlazku wykazuja waskie szczyty emisji, ta Szczególne srodki prczy zródle promieniowania Wedlug wynalazku nie sa potrzebne.Zbednosc potrzebnych warstw filtrujacych ma szczególne znaczenie przy tych niskoeisnie- niowych rteciowych lampach panowyladow- Czych, W których za pomoca, umieszczonej W lampie warstwy odbijajacej, np* z dwutlen¬ ku tytanu, wyproniieniowaiiie swiatla w jed- njflm kierunku zostaje zwiekszone. Gdyby trze¬ ba bylo taka warstwe odbijajaca zastosowac % lampie,, w której oprócz warstwy luminoforu znajduje sie jeszcze warstwa filtrujaca, musia- nohy co najmniej na czesci scianki nalozyc ha siebie trzy warstwy. Czyni to wytwarzanie takich lamp szczególnie skomplikowanym i dro¬ gim, a nawet niemozliwym do wykonania.Dzieki temu, ze przy zastosowaniu fosfora¬ nów aktywowanych miedzia, umozliwione zo¬ stalo prawidlowe oddawanie barw za pomoca jednej warstwy, mozna takze w tych lampach zastosowac warstwe odbijajaca.Zaleznosc luminescencji fosforanów wedlug Wynalazku od temperatury jest korzystna to znaczy, ze róznica pomiedzy intensywnoscia emitowanego promieniowania przy temperatur rze pokojowej i przy temperaturze od 200° do 250^C jest niewielka. Dlatego mozliwe jest te materialy stosowac takze tam, gdzie temperatu¬ ry osiagaja na tyle wysokie wartosci, np. na bance wysokocisnieniowej rteciowej lampy paro-wyladowiczej.Poniewaz w fosforanach wedlug wynalazku miedz wystepuje w postaci jednowartosciowej, a mangan w postaci dwuwartosciowej, wytwa¬ rzanie musi -sie odbywac w nieuitleniajacej, np. redukujacej atmosferze. Wlasciwa atmosfere stanowi np. azot albo mieszanina azotu i wodo¬ ru- Temperature, wi której odbywa sia; wytwa¬ rzanie, wybiera sie pomiedzy 1000°C i 1250°C.Czas trwania nagrzewania jest zalezny od re- akcyjnosei uzytych zwiaz&ów i miedzy innymi od wielkosci ziarn zastosowanych materialów wyjsciowych. Jest on dobierany najkorzystniej od 1 do 2 godzin.Mozna równiez' najpierw ogrzac mieszanine materialów wyjsciowych w atmosferze utleala- jUfiej i naetepnie otrzymany produkt ogrzewac w ataMsteaer nie powodujacej utleniamia mie?~ W celu wprowadzenia róznych pierwiastków do otrzymywanych fosforanów mozna uzywac róznego rodzaju materialów wyjsciowych.Dobrze nadajacym; sie do tego celu zwiazka¬ mi sa np. tlenki, weglany, fluorki, fosforany 1 siar¬ czany. Szczególnie dla wprowadzenia pierwiast¬ ka strontu mozna korzystnie uzyc kwasnego fosforanu strontu glanem strontu (SrGD,). Wprowadza sie wtedy za pomoca, jednego zwiazku jednoczesnie pierwiastek stront i grupa fosforanów. Weglan strontu jest przy tym pozadany, aby otrzymy¬ wac Wlasciwy stosunek strontu do grupy fo¬ sforanów w materiale koncowym. Przy tego ro¬ dzaju mieszaninie niewielkie jest równiez wy¬ dzielanie gazów, w iprzeciwienstwiie do przypad¬ ku, gdy sie wychodzi, co równiez jest mozliwe, z mieszaniny weglanu strontu i fosforanu dwur amonowego.Wynalazek jest wyjasniony na podstawie ry¬ sunku i pewnej liczby przykladów wytwarza¬ nia fosforanów wedlug wynalazku.Na fig. 1 rysunku przedstawiono graficznie przebieg krzywej emisji jednego z fosforanów wedlug wynalazku i znanego, swiecacego chlo- rowcofosforanu, a na fig. 2 —przebieg krzywej emisji róznych fosforanów wedlug wynalazku, które moga byc wytworzone wedlug ponizej podanych przykladów.Na obydwu figurach rysunku, na osi odcie¬ tych odmierzana Jest dlugosc fali, a na osi rzednych wzgledna intensywnosc emitowanego promieniowania przy wzbudzeniu przez promie- *niowande o dlugosci fali równej 253,7 m u- Maksimum dla wszystkich krzywych przyje¬ te jest jako 100.Przyklad I. Sporzadza sie mieszanine z: 92,25 g SrHP04 24,80 g SrCOs 2,25 g Cu2Q 5,35^^1*0, i wklada sie do naczyn porcelanowych. Te na¬ czynia zostaja ogrzane w piecu do temperatury pomiedzy 1000 — 125Q°C w strumieniu gazu, skladajacego sie z azotu albo mieszaniny azotu i wodoru. Po 1 — 2 godzinach pozostawania aa- czyn w tym piecu, studzi sie go, przy czym strumien gazu pozostaje nadal wlaczony.Po ochlodzeniu otrzymany luminofor rozdrab¬ nia sie i w razie ipotrzeby przesiewa. W tym - l-stanie-jest to gotowy material do uzycia do zródel promieniowania wedlug wynalazku.Krzywa emisji otrzymanego materialu ozna¬ czona jest na fig. 1 przez a, a na fig- 2 przez a'.Przyklad II. Sporzadza sie mieszanine z: 92,25 g SrHP04 23,20 g SrCÓ3 1,25 g Cu20 5,35 g 1,31 g MnNH4F, Mieszanina ta zostaje poddana zabiegom zu¬ pelnie w ten sam sposób jak mieszanina z przy¬ kladu I. Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, która na fig. 2 oznaczono przez b.Przyklad III. Sporzadza sie mieszanine.z: 71,60 g SrHP04 13,17 g SrCOs 0,25 g CuS04 4,16 g MgO Mieszanina ta zostaje poddana zabiegom w zu¬ pelnie taki sam sposób jak mieszanina z przy¬ kladu I. Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, która na fig. 2 oznaczona jest przez c- Przyklad IV. Sporzadza sie mieszanine z: 92,25 g SrHP04 21,0.0 g SrCOa 1,25 g;CuO 5,35 g Al2Oa . 1,04 g MgO Mieszanina ta. zostaje poddana zabiegom, w zu¬ pelnie taki sam sposób jak mieszanina z przy¬ kladu I. Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, której przebieg jest zgodny zwlaszcza z krzywa c na fig. 2.Przyklad V. Sporzadza sie mieszanine z: 71,60 g SrllPOi 15,40 g.SrC03 1,00 g CuS04 0,62 g MgO 0,97 g MnCOs Mieszanina ta zostaje w zupelnie taki sam spo¬ sób traktowana jak mieszanina z przykladu I- Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, która na fig. 2 oznaczona jest przez d.Przyklad VI. Sporzadza sie mieszanine z: 71,60 g SrHP04 25,25 g SrC03 0,25 g CuS04 6,90 g CdCOs Mieszanina ta zostaje w taki sam sposób trak¬ towana jak mieszanina z przykladu I. Otrzyma¬ ny luminofor posiada krzywa emisji, która na fig. 2 oznaczona jest przez e.P rz y k l ad VII. Sporzadza sie mieszanine z: 71,60 g SrHP04 16,60 g SrC03 1,00 g CuS04 0,62 g Al2Os 6,90 g CdCOs.Mieszanina ta zostaje w zupelnie ten sam spo¬ sób traktowana jak mieszanina z przykladu I- Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, której przebieg jest zgodny zwlaszcza z krzywa e na fig. 2.Przyklad VIII. Sporzadza sie mieszanine z: 71,60 g SrHP04 15,40 g SrCOs 0,29 g CutO 0,62 g A1203 0,97 g MnC03 6,90 g CdCOj Mieszanina ta zostaje dalej w zupelnie taki sam sposób traktowana jak mieszanina z przykla¬ du I. Otrzymany luminofor posiada krzywa emi¬ sji, która na fig. 2 oznaczona jest przez f.Przyklad IX. Sporzadza sie mieszanine z: 71,60 g SrHP04 22,60 g SrCO, 0,25 g CuS04 3,25 g ZnO Mieszanina ta zostaje dalej w zupelnie taki sam sposób traktowana jak mieszanina z przy¬ kladu I. Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, która ma fig- 2 oznaczona jest przez g i po wiekszej czesci przebiega zgodnie z krzy¬ wa a'.Przyklad X. Sporzadza sie mieszanine z: 71,60 g SrHP04 16,60 g SrC03 1,00 g CuO 0,62 g Al2Os 4,88 g ZnO Mieszanina la zostaje dalej traktowana w zu¬ pelnie taki sam sposób jak (mieszanina z przy¬ kladu I. Otrzymany luminofor posiada krzywa emisji, której przebieg odpowiada zwlaszcza krzywej oznaczonej przez g na fig. 2.Przyklad XI. Sporzadza, sie mieszanine z: 71,60 g SrHP04 15,40 g SrCOs 1,00 g CuS04 0,97 g MnCOs 0,62 g AljO, 4,88 gZnO ... l ;.Mieszanina ta zostaje dalej traktowana w zu¬ pelnie taki sam sposób jak mieszanina z przy- - 4 -kladu I. Otrzymany luminofor posiada krzyw* emisji, która na fig. 2 oznaczona jest przez h- Jak z tych licznych przykladów wynika, moz¬ na jako material wyjsciowy stosowac CuS0/„ w którym miedz wystepuje w postaci dwuwar¬ tosciowej. Mozna wtedy prowadzic ogrzewanie w atmosferze neutralnej, np/w azocie, ponie¬ waz CuS04 rozklada sie na Cu20, w którym miedz jest jednowartosciowa.Na fig. 1 oprócz krzywej emisji a materialu z przykladu I przedstawiono jeszcze krzywa emisji n swiecacego niebiesko chlorowcofosfo- ranu wapniowego albo wolframianu magnezo¬ wego.Jak to wynika jasno z porównania krzywych z fig. 1, fosforan wedlug wynalazku (krzywa a) ma znacznie mniejsza emisje przy dlugosciach fali 404, 436, 546 (i 578 m ^ , tj. przy dlugosciach fali promieniowania, wystepujacych równiez przy wyladowaniach w parach rteci w niskoci¬ snieniowej rteciowej lampie paro-wyladowczej, niz chlorowcofosforan wapniowy- PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Zródlo promieniowania, które sklada sie z kombinacji lampy gazowo-wyladowczej lub *paro-wyladowczej i warstwy luminescen- cyjnej, znamienne tym, ze warstwa lumine- scencyjna zawiera swiecacy aktywowany jednowartosciowa miedzia fosforan o wzo¬ rze: xSrO .y MeO .z P2Os. p CuO . q MnO, w którym to wzorze Me jest co najmniej jednym z pierwiastków grupy glinu, magne¬ zu, cynku, kadmu i boru, a który to fosforan spelnia nastepujace warunki: , x + y + p + q a) 2,5 < T J J " t * < 30 b) 0,001 <"^-<0,2 c) 0,003 < ^ < 0,9 ' 2. Zródlo promieniowania wedlug zastrz- 1, znamienne tym, ze e) 2,5q f) 0,02 <^"<0,1 g) 0,06 < -J- < 0,6 h) 0,005 < y < 0,20 3. Zródlo promieniowania wedlug zastrz. 1 i 2 w postaci niskocisnieniowej rteciowej lampy paro-wyladowczej, znamienne tym, ze na czesci scianki banki iampy pomiedzy war¬ stwa luminescencyjna i scianka znajduje sie warstwa, która odbija dobrze swiatlo, wy- promieniowane z warstwy luminescencyjnej. 4. Sposób wytwarzania swiecacych fosforanów do zastosowania w zródle promieniowania wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze zwiazki strontu i miedzi oraz co najmniej jednego z pierwiastków glinu, magnezu, cynku, kadmu, boru i ewentualnie manganu, z których moga byc wytwarzane fosforany aktywowane miedzia i ewentualnie manga¬ nem, ogrzewane sa przez przeciag jednej do dwóch godzin w nie utleniajacej atmosferze w temperaturze pomiedzy 1000 i 1250°C. 5. Sposób wedlug zastrz- 4, znamienny tym, ze w celu wprowadzenia pierwiastka strontu i grupy fosforanów stosuje sie mieszanine hydrofosforanu strontu i weglanu strontu. 6. Sposób wedlug zastrz. 4 lub 5, znamienny tym, ze w celu wprowadzenia miedzi stosu¬ je sie siarczan miedzi i ogrzewa sie go w atmosferze neutralnej. N.V. Philips' Gloeilampeiifabrieken <* 0 <7-<0,20 Zastepoa: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 43904 ix IOO 90 80 70 60 so AD 30 20 icJ / / A / 1 / / / n. / / / / 1 I / 1 \ / i f \/i \/i La \ / f ^\ \\ V \ \ \ \ \ V \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 1 1 J [ — j 400 500 600 / 700 mu FIG. 1 400 1989. RSW „Prasa", Kieice. 500 600 700m/j FIG 2 I ,r,~VJi; ''"itutowegol PL