DE1806751C3 - Leuchtstoff für eine Quecksilberdampf entlad ungslampe - Google Patents
Leuchtstoff für eine Quecksilberdampf entlad ungslampeInfo
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Description
entspricht,
wobei χ + y + ζ + ρ = 1
und 0,001 < ρ < C.l ist.
und 0,001 < ρ < C.l ist.
2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß χ
> 0,7 ist.
3. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 0,01
< ρ < 0,05 ist.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtstoff für eine Quecksilberdampfentladungslampe, der ein
mit zweiwertigem Europium aktiviertes Erdalkalialuminat ist.
Bei vielen photochemischen Lichtpausverfahren wird eine Kopie eines Dokuments dadurch hergestellt,
daß das Original bestrahlt und die reflektierte oder durchgelassene Strahlung auf einem für die betreffende
Strahlung empfindlichen Papier aufgefangen wird, das Stoffe enthält, die durch die Strahlung zersetzt
werden können, wodurch, gegebenenfalls nach einer weiteren Behandlung, z. B. einem Fixiervorgang,
eine Reproduktion der Vorlage entsteht.
Für eine zweckmäßige Benutzung der Reprographiepapiere wird eine Strahlungsquelle benötigt,
die eine starke Strahlung bei den Wellenlängen aussendet, für die das Papier am empfindlichsten ist.
An die zu verwendenden Reprographiepapiere wird meistens die Anforderung gestellt, daß die strahlungsempfindlichen
Stoffe durch normales Tageslicht möglichst wenig umgewandelt werden. Dies erleichtert
das Arbeiten mit diesen Papieren und stellt auch wenig Anforderungen an ihre Aufbewahrung. Da
das normale Tageslicht verhältnismäßig wenig Ultraviolettstrahlung enthält, besteht die beste Kombination
aus einem Papier, das eine Höchstempfindlichkeit für Strahlung mit <;iner Wellenlänge unter 400 ntn
hat, und einer Strahlungsquelle, die eine starke Ultraviolettstrahlung aussendet.
Wie bereits erwähnt, muß das zu kopierende Original die Strahlung entweder durchlassen oder reflektieren.
Es hat sich herausgestellt, daß viele Dokumente aus einem Papier hergestellt sind, das Ultraviolettstrahlung
verhältnismäßig schlecht durchläßt und/oder reflektiert. Deshalb muß in Anbetracht der
widersprechenden Anforderungen an Reprographiegeräte ein Kompromiß eingegangen werden; man benutzt
deshalb vorzugsweise lichtempfindliche Papiere, deren Höchstempfindlichkeit zwischen 380 und
440 nm liegt, und eine Strahlungsquelle mit einem Höchstwert der ausgesendeten Strahlung zwischen
diesen beiden Werten.
Im allgemeinen werden als Strahlungsquellen für Reprographiegeräte Niederdruck- oder Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen
mit einer auf einem Träger angebrachten Leuchtschicht verwendet, die einen großen Teil der in der Quecksllberdampfentladung
erzeugten Ultraviolettstrahlung in Strahlung mit längerer Wellenlänge umwandelt. Bei dieser
Umwandlung muß somit, wie vorstehend erörtert, der Höchstwert der ausgesendeten Strahlungsenergie vorzugsweise
im Wellenlängenbereich zwischen 380 und 440 nm liegen. Dies ist z. B. beim vic-benutzten Stoff
Kalziumwolframat (US-PS 23 12 267) der Fall. Der Wirkungsgrad der Umwandlung der Ultraviolettstrahlung
derQuecksilbcrdampfentladung in die Strahlung
mit einer Wellenlänge zwischen 380 und 400 nm ist
für diesen Stoff jedoch verhältnismäßig gering, weil das Emissionsspektrum sehr breit ist und somit viel
Strahlungsenergie bei Wellenlängen außerhalb dieses Bereiches emittiert wird. Außerdem ist das Absorp-
ao uonsspektrum der meisten lichtempfindlichen Papiere
erheblich schmaler als dieser Bereich. Aus diesen beiden Gründen wird nur ein verhältnismäßig geringer
Teil der gesamten vom Kalziumwolframat ausgesendeten
Strahlungsenergie für das empfindliche
»5 Papier ausgenutzt.
Ein anderer sehr viel verwendeter Leuchtstoff ist ein mit Blei aktiviertes Silikat von Strontium, Barium
und Magnesium (DT-PS 11 45 287). Das Emissionsspektrum dieses Stoffes bei Anregung durch die
Ultraviolettstrahlung einer Quccksilberdampfentladung ist nicht sehr breit und sonnt besser geeignet zur
Anpassung an das Absorptionsspektrum eines strahlungsempfindlichen Papiers; die maximale Emission
dieses Stoffes liegt jedoch bei 355 nm und ist deshalb weniger dazu geeignet, vom Papier der meisten Dokumente
durchgelassen oder reflektiert zu werden. Daß der Stoff dennoch viel benutzt wird, ist auf das
schmale Emissionsband und die starke Strahlung zurückzuführen.
Aus der DT-AS 11 54 215 ist ein Leuchtstoff bekannt,
der aus Strontiumaluminat besteht, das mit L;uropium(II)-oxyd aktiviert ist. Dieser Leuchtstoff
strahlt bei Anregung mit der Qoecksilberlinie 365 nm ein breitbandiges Spektrum mit einem Schwerpunkt
im Grünen bei etwa 520 nm aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leuchtstoff zu schaffen, der im blauen Teil des Spektrums bei 380
bis 440 nm leuchtet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Leuchtstoff der eingangs genannten Art gelöst, der
der Formel
BavSrvCa,EupAl12O19
entspricht,
entspricht,
wobei χ + y -^- ζ + ρ = 1
und 0,001 <p<0,l ist.
Der erfindungsgemäße Leuchtstoff läßt sich gut durch Ultraviolettstrahlung, die von einer Niederdruck-
oder Hochdruckquccksilberdanipfcntladungslanipc
ausgesendet wird, anregen und weist dabei ein Emissionsspektrum auf, in dem der größere Teil der
Lumineszenzenergie zwischen 380 und 440 nm abgestrahlt wird. Da auch der Umwandlungswirkungsgrad
sehr hoch ist, und zwar erheblich höher als der des Kalziuniwolframats und etwa gleich dem des aus
A τ DT-PS' 11 45 287 bekannten Silikats, sind Lamoen
mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff besser «eignet zur Anwendung in Reprographiegeräten in
Verbindung mit strahlungsempfindlichen Papierrten mit einer maximalen Absorption in diesem Beeich
da nunmehr sämtliche vorstehend erwähnten Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden. Außerdem
hat es f:rh herausgestellt, daß einige erfindungseemäße
Stoffe eine gute Temperaturabhängigkeit haben d. h., daß ihr Umwandlungswirkungsgrad bei
zunehmender Temperatur nur wenig abnimmt.
Pie Aluminate nur eines Erdalkalimetalls werden
erhalten, wenn in der vorstehenden Formel zwei der drei Parameter χ, y und ζ gleich Null gesetzt werden.
Die Eigenschaften dieser einfachen Aluminate unterscheiden sich etwas voneinander, insbesondere hinsichtlich
der Lage der maximalen Emission im Spektrum. Das Bariumaluminat, Ba1^EUpAl12O19, hat
den höchsten Umwandliingswirkungsgrad, die beste Temperaturabhängigkeit und eine maximale Emission
bei der längsten Wellenlänge, nämlich bei 435 nm. Ohne nennenswerte Beeinflussung der ersten zwei
Eigenschaften kann durch einen teilweisen Ersatz des Bariums durch Strontium und/oder Kalzium die
maximale Emission zur kürzeren Wellenlänge hin verschoben werden. Vorzugsweise wählt man jedoch
in der Formel χ nicht kleiner als 0,7.
Während die Strontium- und Kalziumaluminate im wesentlichen durch die 254-nm-Strahlung einer
Quecksilberdampfentladungslampe angeregt werden, hat es sich herausgestellt, daß Bariumaluminat auch
durch 365-nm-Strahlung gut angeregt wird. In Verbindung mit der guten Temperaturabhäneigkeit
macht dies das Bariumaluminat und die Aluminate mit verhältnismäßig hohem Bariumgehalt (x
> 0,7) sehr geeignet zur Verwendung bei Hochdruckquecksilbcrdampfentladungslampen.
Die Menge an zweiwertigem Europium kann zwischen den vorstehend angegebenen Grenzen variiert
werden, wird jedoch vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,05 gewählt. In diesem Bereich wird nämlich der
höchste Strahlungswirkungsgrad gefunden, wie nachstehend nachgewiesen wird.
Außrr den bereits erwähnten Vorteilen der erfindungsgemäßen
Leuchtstoffe sei noch erwähnt, daß die Stoffe sehr wenig empfindlich gegen Oxydation
sind. Dies ist sehr wichtig bei der Herstellung der Quecksilberdampfentladungslampen, weil diese während
der Fertigung häufig kurzzeitig einer Erhitzung in Luft auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur,
z. B. 600° C, ausgesetzt werden. Eine derartige Erhitzung
ist z. B. notwendig, wenn ein organisches Bindemittel benutzt wird, das nachher durch Erhitzung
entfernt werden muß.
Ein besonderer Vorteil des Leuchtstoffs gemäß der Erfindung ist ferner, daß in Quecksilberdampfentladungslampen
mit diesem Leuchtstoff erfolgreich eine Lichtreflexionsschicht aus Titandioxyd verwendet
werden kann. Die Verwendung einer derartigen Schicht in z. B. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen
ist bekannt. Diese Lichtrefiexionsschicht, die zwischen dem Träger des Leuchtstoffs
und dem Leuchtstoff angebracht wird, reflektiert die vom Leuchtstoff emittierte sichtbare Strahlung sehr
stark. Auf diese Weise lassen sich z. B. Lampen herstellen, bei denen die sichtbare Strahlung nach einer
Seite stark gesteigert ist. Die Anwendung eines derartigen Piinzips wäre auch bei Lampen für R:pK>graphiergeräte
sehr erwünscht. Werden jedoch Leuchtstoffe benutzt, bei denen die emittierte Strahlungsenergie
zu einem erheblichen Teil im ultravioletten Teil des Spektrums liegt, z. B. die vorerwähnten
bekannten Stoffe und insbesondere das Silikat von Barium, Strontium und Magnesirm, so hat die Verwendung
einer Titandioxydreflektorschicht wenig Sinn, weil die Reflexion des Titandioxyds für Ultraviolettstrahlung
gering ist. Dies gilt insbesondere für
ίο die Rutilmodifikation des Titandioxyds; diese reflektiert
eine Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als etwa 400 nm nahezu nicht. Die Reflexion der
Anatasmodifikation erstreckt sich etwas weiter, nämlich bis zu einer Wellenlänge von etwa 380 nm.
»5 In einer Quecksilberdampfentladungslampe mit
dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff kann demgegenüber eine reflektierende Titandioxydschicht Verwendung
finden, insbesondere eine Schicht aus Titandioxyd der Anatasmodifikation, weil die Strahlung
ao des Leuchtstoffes wenigstens größtenteils noch in den
Reflexionsbereich des Titandioxyds fällt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier Tabellen, eines Herstellungsbeispiels und einer Zeichnung
näher erläutert.
Heibtellungsbeispiel
Aus den ;n Spalte IV der Tabelle I angegebenen Stoffen und den in Spalte V angegebenen Mengen wird
ein Gemisch hergestellt. Dieses Gemisch wird während 2 Stunden auf 1100 bis 12500C erhitzt. Nach
Abkühlung des erhaltenen Brennprodukts wird dieses gemahlen und dann während 2 Stunden auf 1300 bis
1500° C erhitzt. Die Erhitzung erfolgt beide Male in
einem Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff. Das Verhältnis Stickstoff Wasserstoff ist dabei nicht kritisch;
ein Verhältnis von 20 :1 hat sich z. B. als sehr gut brauchbar erwiesen. Der Wasserstoff dient zur
Reduktion des dreiwertigen Europiums zu zweiwertigem Europium. Nachdem das erhaltene Reaktionsprodukt nach der zweiten Erhitzung abgekühlt ist,
wird es gemahlen und erforderlichenfalls gesiebt. Es ist dann verwendungsfähig.
Spalte Vl der Tabelle I zeigt, den Quantenwirkungsgrad
q in Prozent. Die aufgeführten Prozentsätze geben den Wirkungsgrad dei Umwandlung der absorbierten
anregenden Quanten an. Um ein Maß für die Lichtausbeute der Leuchtstoffe zu erhalten, muß
der Quantenwirkungsgrad mit dem Absorptionsfaktor multipliziert werden. Der Absorptionsfaktor wird
gleich 100 - r gesetzt, wobei r den Reflexionsfaktor (in Prozent) darstellt.
Der Reflexionsfaktor ist als ein Prozentsatz in der Spalte VII angegeben. Die relative Lichtausbeute
(r. L.) der Leuchtstoffe, wie sie in der Spalte VIII aufgeführt ist, ergibt sich aus der Gleichung
r.L. - q
100 - r ~~100
In der Spalte IX ist die Wellenlänge des Maximums
des Ilmissionsbatules für die unterschiedlichen Stoffe
in nm angegeben.
65 In der Spalte III wird auf die Kurven der F i p. der Zeichnung hingewiesen.
Alle Messungen wurden bei Anregung mit Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm vorgenommen.
I II
Bei- Formel spiel
πι | IV V | VI | VII | VIII | IX |
Num | Zusammensetzung | Quan- | Reflex | Relative | Wellen |
mer der | des Brenngemisches | tenwir- | ions | I.icht- | länge /. |
Kurve | in g | kungs- | faktor r | aus- | des Maxi |
der | grad ι; | beute | mums de | ||
Spek- | Emissi | ||||
Iralver- | onsban | ||||
tcilung | des | ||||
in Fig. 2 |
C.'o)
(nm)
A Ba007Eu^03Al12O1
D Ban.TS5Sro.i9äEun.nS A1i2°)
F Ba0.MSr0.4«EU0.n2A112°in
G Ba04nCa049Eu0nJAl12O19
BaCO., | 0,641 |
Eu2O1, | 0,018 |
Al(OH)n | 3,119 |
SrCO3 | 0,480 |
Eu2O-, | 0,012 |
Al(OH)., | 3,119 |
CaCO., | 0,327 |
Eu2O., | 0,012 |
Al(OH)., | 3,119 |
BaCC3 | 0,518 |
SrCO1 | 0,096 |
Eu2O3 | 0,012 |
Al(OH)3 | 3,119 |
BaCO3 | 0,518 |
CaCO, | 0,066 |
Eu2O3 | 0,012 |
Al(OH)3 | 3,119 |
BaCO, | 0,323 |
SrCO3 | 0,240 |
Eu2O1 | 0,012 |
Al(OH)3 | 3,119 |
BaCO3 | 0,323 |
CaCO3 | 0,163 |
Eu2O3 | 0,012 |
Al(OH), | 3,119 |
BaCO, | 0,216 |
SrCO3 | 0,160 |
CaCO3 | 0,109 |
Eu2O3 | 0,012 |
Al(OH), | 3,119 |
55
40
40
55
55
35
35
35
25
22
20
22
22
16
16
16
435
395
412
430
430
418
420
410
Hu-Gchalt ρ q\n "«
0.001
0 005
r.L.
89 | 3 |
79 | 9 |
65 | 21 |
55 | 25 |
45 | 22 |
20 | 14 |
In ikr
>i nid H.i
>i nid H.i
25 45 60 55 40 17
Tabelle II ist für die Verbindung mit der
.,Πιι,,ΛΙ,/),., die AhhMnmnkeit des Ouanlenwirkungsgrades,
der Reflexion und der relative Lichtausbeute vom Europiumgehalt dargestellt (säm
liehe Messungen wurden bei Anregung mit ein Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm durcl
geführt). Es zeigte sich, daß mit zunehmendem Eun piumgehalt der Quantenwirkungsgrad zunächst τ
nimmt und dann abnimmt. Bei zunehmendem ρ wii die Reflexion kleiner und somit die Absorption gri
ßcr. Bei Werten für ρ von weniger als 0,001 sind d
Quantenwirkungsgrad und die Absorption so gerin daß die Stoffe nicht mehr praktisch brauchbar sin
Stoffe mit der höchsten relativen Lichtausbeute habi Werte von ρ zwischen 0,01 und 0,05. Die Spcktn
Verteilung der emittierten Strahlung ist nahezu unabhängig vom Europiumgehalt.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 schematisch eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe,
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Strahlungsintensität der Stoffe A bis H der Tabelle I sowie
zweier bekannter Stoffe in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Strahlungsintensität der Stoffe A bis G mit der
Temperatur.
In F i g 1 ist 1 die Wand einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe.
An dem Ende der Lampe befinden sich Elektroden 2 und 3, zwischen denen sich im Betrieb der Lampe die Entladung ergibt.
Die Wand 1, die z. B. aus Glas besteht, ist innen mit einer Leuchtschicht 4 überzogen, die den Leuchtstoff
enthält. Der Leuchtstoff ist auf eine der üblichen Weisen auf der Wand 1 angebracht.
In der graphischen Darstellung der F i g. 2 stellt die gestrichelte Kurve 9 die Spektralenergieverteilung
des bekannten mit Blei aktivierten Silikats von Barium, Strontium und Magnesium und die gestrichelte
Kurve 10 die des bekannten Kalziumwolframats dar. as
Diese Kurven dienen zum Vergleich sowohl für die Spektralverteilung als auch für die Intensität der Lumineszenzstrahlung.
Die maximale Intensität der Kurve 9 ist dabei gleich 100 gesetzt. Die Kurven 1 bis 8 beziehen sich auf die Stoffe A bis H der Tabelle
I. Wie deutlich aus der Figur hervorgeht, haben derartige Leuchtstoffe im Vergleich zum bekannten
Silikat eine viel günstigere Lage der maximalen Emission im Spektrum, während sie im Vergleich mit dem
bekannten Wolfram viel höhere Scheitelwerte und einen schmaleren Emissionsbereich aufweisen.
In der graphischen Darstellung der Fig. 3 stellen
die Kurven 1 bis 7 die Temperaturabhängigkeit der Strahlungsintensität für die Stoffe A bis G der Tabelle
I dar. Als Abszisse ist die Temperatur in 0C aufgetragen.
Die maximale Intensität ist für jede Kurve gleich 100 gesetzt. Aus der Figur geht hervor, daß
das Bariumaluminat und die Aluminate mit verhältnismäßig viel Barium eine sehr gute Temperaturabhängigkeit
haben und bei etwa 250° C noch eine Intensität der Lumineszenzstrahlung gleich der Hälfte
des Höchstwertes aufweisen. Zum Vergleich diene, daß die Intensität des bekannten Kalziumwolframats
bereits bei 75° C auf die Hälfte des Wertes bei Zimmertemperatur abgefallen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Leuchtstoff für eine Quecksilberdampf entladungslampe, der ein mit zweiwertigem Europium
aktiviertes Erdalkalialuminat ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff der
Formel
Applications Claiming Priority (2)
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NL6715823 | 1967-11-22 | ||
NL6715823A NL6715823A (de) | 1967-11-22 | 1967-11-22 |
Publications (3)
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DE1806751B2 DE1806751B2 (de) | 1976-08-12 |
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