RU2192444C2 - Photoluminophore of long-persistence - Google Patents
Photoluminophore of long-persistence Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192444C2 RU2192444C2 RU2001103025A RU2001103025A RU2192444C2 RU 2192444 C2 RU2192444 C2 RU 2192444C2 RU 2001103025 A RU2001103025 A RU 2001103025A RU 2001103025 A RU2001103025 A RU 2001103025A RU 2192444 C2 RU2192444 C2 RU 2192444C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photoluminophore
- mgco
- long
- persistence
- values
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области материаловедения, а именно к области люминесцентных материалов с длительным послесвечением, обладающих способностью при облучении оптическим излучением запасать большое количество энергии и достаточно длительно выделять ее в виде оптического излучения ее после прекращения возбуждения, причем в качестве источника возбуждения могут быть использованы дневной свет, газоразрядные и накальные источники света, лампы ультрафиолетового облучения и т.д. The invention relates to the field of materials science, namely to the field of luminescent materials with a long afterglow, which are capable of storing a large amount of energy when irradiated with optical radiation and emit it for a sufficiently long time in the form of optical radiation after the cessation of excitation, and daylight can be used as an excitation source , gas-discharge and incandescent light sources, ultraviolet radiation lamps, etc.
Длительность послесвечения таких люминофоров в целом ряде случаев оказывается вполне достаточной для практического их применения в качестве источников аварийного автономного освещения, для обозначения эвакуационных выходов при экстремальных ситуациях, ограждений, для подсветки различных указателей, в том числе рекламных и дорожных, шкал приборов, часов, для обозначения элементов дорожных и напольных покрытий и т.д. The duration of the afterglow of such phosphors in a number of cases is quite sufficient for their practical use as emergency stand-alone lighting sources, for indicating emergency exits in extreme situations, fences, for highlighting various signs, including advertising and road, instrument scales, clocks, for designations of elements of road and floor coverings, etc.
Известны фотолюминофоры с длительным послесвечением на основе сульфидных соединений типа (CaS, SrS): Bi или ZnS:Cu, имеющих общую формулу AпBУ1:Me (см. , например, SU, авторское свидетельство 1813779). Эти материалы, не обладая значительным временем послесвечения, отличались вместе с тем быстрой скоростью светонакопления, достаточной начальной яркостью и возможностью воспроизводить основные цвета палитры. Для повышения эффективности фосфоресценции в состав сульфидных люминофоров часто вводили второй активатор. Так для SrS, CaS:Bi благоприятное воздействие оказывала добавка Sm и Сu, а для ZnS: Cu - добавка Со. Однако невысокие параметры гидро- и атмосферостойкости вызывали быстрое разрушение люминофоров первого поколения на воздухе, при солнечном облучении и в воде.Known photoluminophores with a long afterglow based on sulfide compounds of the type (CaS, SrS): Bi or ZnS: Cu, having the general formula A p B U1 : Me (see, for example, SU, copyright certificate 1813779). These materials, not having a significant afterglow time, differed at the same time with a fast rate of light accumulation, sufficient initial brightness and the ability to reproduce the basic colors of the palette. To increase the efficiency of phosphorescence, a second activator was often introduced into the composition of sulfide phosphors. So, for SrS, CaS: Bi, the addition of Sm and Cu had a favorable effect, and for ZnS: Cu, the addition of Co. However, the low hydro- and weather-resistance parameters caused the rapid destruction of first-generation phosphors in air, under solar radiation, and in water.
Практическое применение этих материалов ограничивалось их использованием только в закрытых помещениях при постоянстве температуры и влажности. The practical use of these materials was limited to their use only in closed rooms with constant temperature and humidity.
Известно применение редкоземельных элементов для активации люминофоров (RU, патент 2004566). В частности, был предложен достаточно долго светящий люминофор состава:
К2 Y1-x-y Nbх Ybу F5,
где 0,001<х<0,150;
0,02<у<0,20.It is known the use of rare earth elements for the activation of phosphors (RU, patent 2004566). In particular, a luminous phosphor composition was proposed for a sufficiently long time:
K 2 Y 1-xy Nb x Yb y F 5 ,
where 0.001 <x <0.150;
0.02 <y <0.20.
Известно второе поколение светонакопительных люминофоров, связанных с применением алюминатов второй главной (IIА) подгруппы периодической Системы элементов (Са, Sr, Ba)O: Аl2О3. Эти соединения являются формульными и структурными аналогами природного минерала шпинели - MgAl2O4. Эффективная люминесценция в алюминатах обеспечивается введением в их кристаллическую решетку активаторов в виде редкоземельных элементов, в частности двухвалентного европия в концентрации [Еu+2] от 1.10-2 до 8 ат.%. Для значительного увеличения длительности послесвечения в состав люминофора дополнительно к активатору - европию введен второй редкоземельный ион, взятый из группы диспрозий, церий, неодим, эрбий, как индивидуально, так и в их сочетании. В этом случае удается накопить большие светосуммы, высвечивающиеся в течение 1-40 ч. Люминофоры длительного свечения на алюминатной основе подробно описаны в патенте US 5424006.The second generation of light-accumulating phosphors is known, associated with the use of aluminates of the second main (IIA) subgroup of the periodic System of elements (Ca, Sr, Ba) O: Al 2 O 3 . These compounds are formulaic and structural analogues of the natural mineral spinel - MgAl 2 O 4 . Effective luminescence in aluminates is ensured by the introduction of activators in the form of rare-earth elements, in particular divalent europium, in a concentration of [Eu +2 ] from 1.10 -2 to 8 at.%. To significantly increase the duration of the afterglow, a second rare-earth ion, taken from the group of dysprosium, cerium, neodymium, erbium, both individually and in combination, was added to the phosphor in addition to the activator europium. In this case, it is possible to accumulate large light sums that are illuminated for 1-40 hours. Long-time phosphors on an aluminate basis are described in detail in US Pat. No. 5,424,006.
Однако алюминатные фотолюминофоры состава (Ca, Sr)Al2O4:Eu, Dy, несмотря на относительные высокие светотехнические показатели, также не позволяли достичь уровня яркости послесвечения, обеспечивающего гарантированную видимость информации, отображаемой с помощью фотолюминофоров с длительным послесвечением. Поэтому применение фотолюминофоров в различных указателях, аварийных знаках, различных информационных табло оставалось под вопросом.However, aluminate photophosphors of the composition (Ca, Sr) Al 2 O 4 : Eu, Dy, despite the relatively high lighting performance, also did not allow reaching the brightness level of the afterglow, which ensured the guaranteed visibility of the information displayed using photophosphors with long afterglow. Therefore, the use of photophosphors in various signs, warning signs, and various information displays remained in question.
Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в создании фотолюминофора с длительным послесвечением, обеспечивающего повышенную яркость послесвечения в первые 10-30 мин после прекращения действия возбуждающего света, обладающего к тому же большой длительностью послесвечения (до 48 ч). The technical problem solved by the present invention is to create a photophosphor with a long afterglow, which provides increased brightness of the afterglow in the first 10-30 minutes after the termination of the action of exciting light, which also has a long afterglow (up to 48 hours).
Технический результат, достигаемый при реализации указанного изобретения, состоит в обеспечении возможности использования фотолюминофоров в неблагоприятных условиях для рекламных и предупредительных нужд. The technical result achieved by the implementation of this invention is to provide the possibility of using photoluminophores in adverse conditions for advertising and preventive needs.
Указанный технический результат достигается применением пригодного для использования в составе красок, мастик и других покрытий, а также пластиков, используемых для создания элементов конструкций информационных экранов и ограждений, фотолюминофора на основе алюминатов кальция и стронция, активированных марганцем, европием, диспрозием, неодимом, причем в состав люминофора в качестве примесей введена комбинация разновалентных соактиваторов Mg и Y, с получением общей химической формулы
Me1-x-y Mnx Euy (Al1-q-z Yq Lnz)2 O4,
где Ln - Nd и/или Dy,
Me -комбинация Sr-Mg и (или) Ca-Mg,
а величины x, у, q, z соответствуют значениям:
0,001<х≤0,002, 0,01<у≤0,05, 0,005<z≤0,05, 0,005<q≤0,05 при соотношении у/(х+z), изменяющегося в пределах от 1:2 до 2:1. Предпочтительно относительная концентрация примеси Mg в фотолюминофоре соответствует значениям исходных мольных долей:
[MgCO3]/[SrСО3]=q и
[MgCО3]/[СаСО3]=q,
где q=0,005-0,05.The specified technical result is achieved by the use of paints, mastics and other coatings suitable for use, as well as plastics used to create structural elements for information screens and fences, photophosphors based on calcium and strontium aluminates, activated by manganese, europium, dysprosium, neodymium, and the composition of the phosphor as impurities introduced a combination of multivalent coactivators Mg and Y, with the receipt of the General chemical formula
Me 1-xy Mn x Eu y (Al 1-qz Y q Ln z ) 2 O 4 ,
where Ln is Nd and / or Dy,
Me is a combination of Sr-Mg and / or Ca-Mg,
and the values x, y, q, z correspond to the values:
0.001 <x≤0.002, 0.01 <y≤0.05, 0.005 <z≤0.05, 0.005 <q≤0.05 with the ratio y / (x + z) varying from 1: 2 to 2 :1. Preferably, the relative concentration of the Mg impurity in the photoluminophore corresponds to the values of the initial molar fractions:
[MgCO 3 ] / [SrCO 3 ] = q and
[MgCO 3 ] / [CaCO 3 ] = q,
where q = 0.005-0.05.
Предлагаемый состав имеет кристаллическую структуру по типу шпинели. The proposed composition has a crystalline structure like spinel.
Указанная комбинация активирующих примесей обеспечивает высокие значения накопляемой светом суммы фотолюминофором при возбуждении сине-голубым излучением видимого спектра. The indicated combination of activating impurities provides high values of the amount of light accumulated by the photoluminophore upon excitation by the blue-blue radiation of the visible spectrum.
Сочетание ионов Мn+2 и Nd+3 (Dy+3), Y+3 и Mg+2 определяет спектр и концентрацию электронно-дырочных ловушек, глубина залегания которых лежит в диапазоне 0,5-0,6 эВ выше потолка валентной зоны. Такая энергия активации соответствует максимальной интенсивности послесвечения при нормальных внешних условиях эксплуатации в течение 10-30 минут после прекращения возбуждения.The combination of Mn + 2 and Nd +3 (Dy +3 ), Y +3 and Mg +2 ions determines the spectrum and concentration of electron-hole traps, the depth of which lies in the range 0.5-0.6 eV above the ceiling of the valence band. Such activation energy corresponds to the maximum afterglow intensity under normal external operating conditions for 10-30 minutes after the cessation of excitation.
Для получения фотолюминофора оптимального состава смешали 0,910 М SrCO3, 0,04 М MgCO3, 0,920 M Al2O3 0,04 М Y2O3 с 0,050 М Еu2О3 и 0,040 М Dy2О3. Перемешивают компоненты в барабанной мельнице до полной гомогенности исходной шихты. Полученную шихту далее загружают в тигли, защищают слоем активированного угля, закрывают крышкой и ставят в нагретую до 500oС печь. Поднимают температуру в печи до 1320oС, выдерживают в течение 2 часов. Затем тигли охлаждают вместе с печью до 700oС, после чего дальнейшее охлаждение тигля происходит вне печи при нормальных внешних условиях (Т=20oС). Остывший тигель разбивают, извлекают спеченный королек и из него выделяют среднюю часть, не имеющую посторонней окраски и обладающую яркой фотолюминесценцией.To obtain a photoluminophore of the optimal composition, 0.910 M SrCO 3 , 0.04 M MgCO 3 , 0.920 M Al 2 O 3 0.04 M Y 2 O 3 with 0.050 M Eu 2 O 3 and 0.040 M Dy 2 O 3 were mixed. Mix the components in a drum mill until complete homogeneity of the original mixture. The resulting mixture is then loaded into crucibles, protected with a layer of activated carbon, closed with a lid and put in a furnace heated to 500 ° C. Raise the temperature in the oven to 1320 o C, incubated for 2 hours. Then the crucibles are cooled together with the furnace to 700 o C, after which further cooling of the crucible occurs outside the furnace under normal external conditions (T = 20 o C). The cooled crucible is broken, the sintered bead is removed and the middle part is extracted from it, which has no extraneous color and has bright photoluminescence.
Синтезированные аналогичным образом образцы люминофоров, состав которых соответствует приведенному в независимом пункте формулы изобретения, хорошо фотолюминесцируют при облучении их дневным светом и при этом обладают интенсивной фосфоресценцией, хорошо видимой в темноте. Similarly synthesized phosphor samples, the composition of which corresponds to that given in the independent claim, are well photoluminescent when irradiated with daylight and at the same time have intense phosphorescence, which is clearly visible in the dark.
Кристаллическая матрица на основе Sr хорошо возбуждается голубыми лучами и излучает зеленый свет. Спектры возбуждения и излучения матрицы на основе катиона кальция отличаются от соответствующих спектров для матрицы на основе катионов стронция смещением в сторону меньших длин волн. Максимум возбуждения соответствует области сине-фиолетовых лучей и составляет 350-400 нм. Спектр излучения такой матрицы соответствует голубому излучению, хорошо сочетающемуся с кривой видимости для сумеречного зрения колориметрически нормального человеческого глаза. The Sr-based crystalline matrix is well excited by blue rays and emits green light. The excitation and emission spectra of a matrix based on a calcium cation differ from the corresponding spectra for a matrix based on strontium cations by a shift toward shorter wavelengths. The maximum excitation corresponds to the region of blue-violet rays and is 350-400 nm. The emission spectrum of such a matrix corresponds to blue radiation, which combines well with the visibility curve for twilight vision of a colorimetrically normal human eye.
Исследования фосфоресценции синтезированных образцов проводили при возбуждении излучением стандартного источника белого света типа D65.The phosphorescence studies of the synthesized samples were carried out upon excitation by radiation of a standard D 65 type white light source.
Время и интенсивность послесвечения имеют слабую зависимость от коэффициента поглощения возбуждающего света. Более длинноволновое возбуждение соответствует, как правило, меньшей поглощательной способности фотолюминофора, что приводит к меньшей удельной яркости свечения, но позволяет задействовать большее количество ловушек в объеме люминофора, поэтому рассеянный свет дневного небосклона является благоприятным для эксплуатации предлагаемых составов. The time and intensity of the afterglow are weakly dependent on the absorption coefficient of the exciting light. The longer wavelength excitation corresponds, as a rule, to the lower absorption capacity of the photoluminophore, which leads to a lower specific brightness of the glow, but allows the use of more traps in the volume of the phosphor, therefore, the scattered light of the daytime horizon is favorable for the operation of the proposed compositions.
Действие разновалентных примесей Mg+2, Y+3, Mn+2 благоприятно сказывается на характеристиках фотолюминофоров, выполненных на основе алюминатов стронция и кальция. Оптимальные количества соответствуют величинам х= 0,002-0,005 q=0,02-0,05.The action of multivalent impurities Mg +2 , Y +3 , Mn +2 favorably affects the characteristics of photoluminophores made on the basis of strontium and calcium aluminates. Optimum quantities correspond to x = 0.002-0.005 q = 0.02-0.05.
Предлагаемый фотолюминофор может быть использован в многочисленных вариантах знаков и прочих обозначений, используемых в аварийной обстановке, обусловленной внезапной потерей освещенности. The proposed photoluminophore can be used in numerous variations of signs and other signs used in emergency situations caused by a sudden loss of light.
Вышеприведенные фотолюминофоры могут быть использованы при создании современных аварийных источников подсветки, информационных табло, указательных знаков безопасности, используемых в аварийных ситуациях, сопровождающихся внезапным выключением источников света и наступлением темноты, пропаданием видимости вследствие задымления, тумана и т.д. The above photophosphors can be used to create modern emergency light sources, information boards, safety signs used in emergency situations, accompanied by a sudden turn off of light sources and the onset of darkness, loss of visibility due to smoke, fog, etc.
Claims (2)
Ме1-х-у МnxEuу(Аl1-q-z YqLnz)2О4,
где Ln - Nd и/или Dy;
Ме - комбинация Sr-Mg и Са-Mg,
а величины х, у, q, z соответствуют значениям 0,001<х≤0,002; 0,01<у≤0,05; 0,005<z≤0,05; 0,005q≤0,05 при соотношении у/(х+z), изменяющемся в пределах 1: 2-2: 1.1. Photophosphor based on calcium and strontium aluminates, activated by manganese, europium, dysprosium and / or neodymium, characterized in that Mg and Y are additionally introduced into the photophosphor as an activator to obtain the general chemical formula
Me 1-x-y Mn x Eu y (Al 1-qz Y q Ln z ) 2 О 4 ,
where Ln is Nd and / or Dy;
Me is a combination of Sr-Mg and Ca-Mg,
and the values x, y, q, z correspond to values of 0.001 <x≤0.002; 0.01 <y≤0.05; 0.005 <z≤0.05; 0.005q≤0.05 with a ratio of y / (x + z), varying within 1: 2-2: 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001103025A RU2192444C2 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Photoluminophore of long-persistence |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001103025A RU2192444C2 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Photoluminophore of long-persistence |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001103025A RU2001103025A (en) | 2001-07-27 |
RU2192444C2 true RU2192444C2 (en) | 2002-11-10 |
Family
ID=20245522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001103025A RU2192444C2 (en) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | Photoluminophore of long-persistence |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2192444C2 (en) |
-
2001
- 2001-02-05 RU RU2001103025A patent/RU2192444C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5376303A (en) | Long Decay phoaphors | |
KR100194774B1 (en) | Photoluminescent phosphor | |
KR100232395B1 (en) | Aluminate phosphor | |
KR100338860B1 (en) | Photostimulable phosphor | |
US5885483A (en) | Long afterglow phosphor and a process for the preparing thereof | |
KR0145246B1 (en) | Photoluminescent phosphor | |
KR100304167B1 (en) | Long afterglow light emitting material and its manufacturing method | |
Suriyamurthy et al. | Effects of non-stoichiometry and substitution on photoluminescence and afterglow luminescence of Sr4Al14O25: Eu2+, Dy3+ phosphor | |
JP5652967B2 (en) | Luminescent phosphor and phosphorescent pigment | |
US20100038591A1 (en) | Liminous phosphor, fluorescent lamp, luminous display, and luminous molded product | |
US6190577B1 (en) | Indium-substituted aluminate phosphor and method for making the same | |
Park et al. | Luminescent properties of CaAl4O7 powders doped with Mn4+ ions | |
JP3257942B2 (en) | Phosphorescent phosphor | |
US5650094A (en) | Red emitting long decay phosphors | |
Guo et al. | Influence of co-doping different rare earth ions on CaGa2S4: Eu2+, RE3+ (RE= Ln) phosphors | |
JP2979984B2 (en) | Afterglow phosphor | |
RU2194736C2 (en) | Photoluminescent phosphor with overlong-duration afterglow | |
JP4433793B2 (en) | Phosphor and light emitting device using the same | |
RU2192444C2 (en) | Photoluminophore of long-persistence | |
Fu | Orange‐and Violet‐Emitting Long‐Lasting Phosphors | |
JP2000345152A (en) | Yellow light emitting afterglow photoluminescent phosphor | |
JP3360431B2 (en) | Aluminate phosphor | |
JP3345823B2 (en) | Afterglow phosphor | |
JP2000345154A (en) | Red light emitting alterglow photoluminescent phosphor | |
WO1999050372A1 (en) | Photoluminescent long afterglow phosphors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070206 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130206 |