DE3022117A1 - Erdalkali-substituierte cerium- magnesium-aluminat-phosphore - Google Patents
Erdalkali-substituierte cerium- magnesium-aluminat-phosphoreInfo
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Description
Λ-
Die Erfindung betrifft Aluminat-Phosphore, die im
ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums Strahlung abgeben, und bezieht aich insbesondere auf derartige
Phosphore, die Cerium und Erdalkalien enthalten, sowie auf Leuchtstofflampen, in welchen solche Phosphore enthalten
sind und die zur Hautbräunung benutzt werden.
in GB-PS 1 452 083 ist ein ultraviolettes Licht abgebender
Phosphor für eine Leuchtstofflampe offenbart, der die Zusammensetzung CeMgAl11O1 q und Magnetoplumbitstruktur hat.
In GB-PS 1 194 OH ist ein Phosphor offenbart, dessen Zusammensetzung CeAl11O18 ist und der Magnetopiumbitstruktur hat.
Wenn auch CeAl11O18 und CeMgAl-I1O1Q ähnliche Kristallstrukturen
haben, bo wird doch durch den Einschluß von Magnesium die UV-erregte Emissionsspitze von ca. 460 nm im Fall von
1O1Q auf ca. 370 nm bei CeMgAl11O1Q verschoben. Diese
Phosphore sind selbstaktiviert durch das Ce^ -Ion.
In seiner Untersuchung von Aluminaten mit Magnetoplumbit- oder B-Aluminiumoxidstruktur stellte der Erfinder der
US-PS 4 088 922 fest, daß durch teilweisen Ersatz des Ceriums durch Barium, Strontium oder Calcium die Temperaturabhängigkeit
der Emission der Cerium-Magnesium-Aluminate stark verbessert
werden kann. Die fcrdalkali-substituierten Cerium-Magnesium-Aluminate
sind also wirksamer als die Cerium-Magnesium-Aluminate in stark belasteten Leuchtstofflampen, die
mit Wandtemperaturen im Bereich von 2000C - 4000C arbeiten.
Solche Erdalkali-substituierten Cerium-Magnesium-Aluminate sind in US-PS 4 088 922 offenbart.
In US-PS 4 153 572 sind UV-abgebende Yttrium-substituierte
Magnesium-Aluminat-Phosphore beschrieben, deren Emissio nen optimal sind für die Psoriasis-Behandlung.
Es ist bekannt, daß gewisse Ionen, wie Pe^+ und Ti ,
wenn sie im Kronglas von Leuchtstofflampen enthalten sind,
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die Absorption schädlicher, im TJV B Bereich abgegebener, Sonnenbrand
hervorrufender Strahlung bewirken, so daß gewisse Phosphore in solchen Lampen benutzt werden können, auf die
sonst wegen ihrer unerwünscht hohen Energieabgabe in diesem Bereich verzichtet werden müßte. Allerdings haben derartige
energieabsorbierende Stoffe im Glas auch die Tendenz, Energie im UV A Bereich zu absorbieren, so daß sie die gesamte Hautbräunungsfähigkeit
der Lampe reduzieren.
Gemäß der Erfindung ist festgestellt worden, daß gewisse Erdalkali-subatituierte Cerium-Magneeium-Aluminat-Phosphore
eine optimale Energieabgabe innerhalb des UV A Bereichs und eine minimale Energieabgabe innerhalb des UV B Bereichs haben,
so daß diese Phosphore für Leuchtetofflampen geeignet sind, die zum Hautbräunen verwendet werden. Derartige Phosphore
werden durch folgende Molekularformel dargestellt:
A1Ii0Ie,5+3/2(x+y)+2,
worin R = Ba, Sr, oder Ca
χ = 0,80-0,95
y = 0,02-0,15,
ζ = 0,80-1,0, und
B = 0-0,5
χ = 0,80-0,95
y = 0,02-0,15,
ζ = 0,80-1,0, und
B = 0-0,5
Lampen, die solche Phosphore enthalten, haben eine verbesserte Energieabgabe im UV A Bereich und eine verringerte Energieabgabe
im UV B Bereich im Vergleich mit Lampen, die Phosphorzusammensetzungen gemäß dem Stand der Technik enthalten.
Gegenwärtig gehen die Bestrebungen hauptsächlich dahin, neue Phosphore zu entwickeln, die eine maximale Energieabgabe
im Hautbräunungsbereich des elektromagnetischen Spektrums, d.h. von 315 - 400 nm haben, der als UV A Bereich bezeichnet
wird, im Gegensatz zu einer Energieabgabe im Sonnenbrand hervorrufenden Bereich unterhalb von 315 nm, dem sogenannten
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302211?
UV B Bereich. Ein im Handel erhältlicher Phosphor, der gegenwärtig
zur Hautbräunung verwendet wird, ist BaSi2Oc-IPb. Es
werden jedoch Phosphore mit höherer Abgabe im UV A Bereich und geringerem Strahlungsabfall benötigt.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten, auch unter Hinweis auf ein Beispiel näher
erläutert.
Phosphore gemäß der Erfindung lassen sich ohne weiteres
durch Mischen der nötigen Mengen geeigneter Ausgangsstoffe sowie durch Brennen in einer reduzierenden Atmosphäre bei erhöhter
Temperatur während einer mäßigen Zeitspanne zubereiten. Die Dauer und Temperatur sowie die reduzierende Atmosphäre
sind nicht von entscheidender Bedeutung; bevorzugt wird jedoch ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff oder Wasserstoff,
ein Temperaturbereich von 145O0C - 175O0C und eine
Dauer von 1-5 Stunden. Die jeweiligen Ausgangsstoffe sind auch nicht von entscheidender Bedeutung, sollten aber natürlich
so gewählt sein, daß sie während des Brennens die nötige Zusammensetzung ergeben. Geeignet sind Verbindungen, die beim
Erwärmen zu Oxiden, z.B. Hydroxiden, Carbonaten, Sulfaten, Nitraten usw. zerfallen. Bevorzugte Ausgangsstoffe sind
Al(OH),, MgO, BaO oder BaP2* CeO2 oder CeP,. Die gegenwärtig
besonders bevorzugte Zusammensetzung hat etwa folgende Molekularformel:
Ge0,90 Ba0,05 ^1,0 A111°18,925
Beispiel
Zubereitung von Ce0190Ba0^05Mg1 ^0Al1 Λ O1
Zubereitung von Ce0190Ba0^05Mg1 ^0Al1 Λ O1
Es werden 2,330 g CeO2, 0,632 g MgO und 0,135 g BaP,
mit 13,470 g Al(OH), gemischt. Das Gemisch wird 4 Stunden bei einer Temperatur von 155O0C in einer dissoziierten Ammoniakatmosphäre
(75 Vol.-# N2, 25 Vol.-# H2) gebrannt. Der dabei
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entstehende Phosphor der oben genannten molaren Zusammensetzung
liegt im wesentlichen in hexagonaler Magnetoplumbitphase vor und hat bei Verwendung in einer normalen 40 W Fluoreszenzlampe
eine Emissionsintensitätsspitze "bei ca.
349 mn. Die Energieabgabe der Lampe nach 100 Stunden Betriebszeit ist wie folgt:
Wattabgabe unterhalb 315 nm (UY B)-O,15
Wattabgabe zwischen 315 und 400 mn (UV A)-11,20
Strahlungsabgabe nach 100 »Stunden (#) - 97,9.
Strahlungsabgabe wird definiert als das Verhältnis zwischen der Energieabgabe im UV A Bereich der Lampe, dividiert durch
die anfängliche Energieabgabe der Lampe, z.B.: Strahlungsabgabe nach 100 Stunden (#) =
Energieabgabe nach 100 Stunden
Energieabgabe nach 0 Stunden
χ 100
In der beigefügten Tabelle sind Lampendaten für diesen und andere erfindungsgemäße Phosphore im Vergleich zu Phosphorzusammensetzungen
gemäß dem Stand der Technik aufgeführt. Alle Lampendaten beziehen sich auf Niederdruck-Quecksilberdampflampen,
bei denen die spektrale Durchlässigkeit des Lampenglases von ca. 90</o bei ca. 350 nm auf nahezu 0 bei ca. 270 nm
abnimmt. Es ist also klar, daß ein Teil der UV A Strahlung und ein beträchtlicher Teil der UV B Strahlung des Phosphors
vom Lampenglas absorbiert wird. Die angegebenen Daten beziehen sich auf die Lampen und nicht auf die Phosphore. Einige
?\inkte in der Tabelle sollten näher erläutert werden. Zunächst neigen die erfindungsgemäß hergestellten Phosphore nach 100
ietriebsstunden eine Energieabgabe im UV A Bereich, die gegenüber den Hochtemperatur-Phosphoren gemäß US-PS 4 088 922 vergleichbar
bis höherwertig ist. Allerdings haben die Hochtempera tur-Phosphore, die eine vergleichbare UV A Energieabgabe haben,
auch eine unerwünscht hohe Energieabgabe im UV B Bereich, in dem Sonnenbrand entsteht. Zweitens haben die Phosphore
gemäß der Erfindung eine bessere Energieabgabe im UV A Bereich
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gegenüber den übrigen untersuchten Phosphoren gemäß dem Stand der Technik, einschließlich dem Yttrium-aubstituierten Cerium-Magnesium-Aluminat
gemäß US-PS 4 153 572, dem Cerium-Magnesium-Aluminat
gemäß (JB-PS 1 452 083 und dem handelsüblichen normalen bleiaktivierten Bariumsilicat-Phosphor. Drittens haben
die Phosphore gemäß der Erfindung einen geringeren
Strahlungsabfall nach 100 Betriebsstunden im Vergleich zum Oerium-Magnesium-Aluminat gemäß GBPS
1 452 083 und dem normalen handelsüblichen, bleiaktivierten Bariumsilicat-Phosphor.
Die erfindungsgemäßen Erdalkali-substituierten Cerium-Magnesium-Aluminat-Phosphore
haben eine optimale Energieabgabe im UV A Bereich (im Hautbräunungsbereich ) des elektromagnetischen
Spektrums und eine minimale Energieabgabe im UV B Bereich (dem Sonnenbrandbereich) des elektromagnetischen
Spektrums und eignen sich infolgedessen für Leuchtstofflampen
zur künstlichen Hautbräunung.
$ß0062/071 7
ο
ο
(O
quelle
Zusammensetzungs- und 4o W Niederdrut-k-^uecksilberdampflampendaten
für verschiedene Phosphore zur Hautbräunung
Zusammensetzung
Emissions- | Energy in nacn 100 |
Watt Sta. |
Strahlungsabgabe nach |
spitze (nm) |
(UVB)
315nm |
(UVA)
315-400nm |
100 Ctd. |
349 | G, 14 | 10,2 | 96,6 |
349 | 0,14 | 10.5 | 96,9 |
349 | C. 15 | 11.2 | 97,9 |
349 | 0,15 | 10.5 | 96,9 |
340 | 0,64 | 10,7 | 94,3 -^ |
344 | C,23 | 10,9 | 96,0 |
349 | C. 15 | 8,9 | 97,0 |
362 | 0.12 | 7,2 | 93,3 |
348 | 0,12 | 9,3 | 96,1 |
iTrf in dung
O it
O
O
US-PS 4 088 922
US-FS 4 153 572
GB-PS
452 083
normaler handelsüblicher Haut
bräun ung s Phosphor
Ce.90Sr
Ce. 90Ba. 05^1.0A1Il0Ie. 9
Ce .95Ba05Mg1 a
Ce
Ce
.74Ba.05M8.79Alll°18.4
Ce.61M2.61A1ll°18.0
Ce.61Y.15Mg.61A1ll°18.2
Ce1.0Mg1.0Alll°19
BaSt2O5:Pb
0,06
0,15
5,5
8,4
90,0
76,9
3Q22117
Zusammenfassung
Erdalkali-substituierte Cerium-Magnesium-Aluminat-Phosphore
der Molekularformel
Ceo,90^0,05^1,oAlll°l8,925
eine optimale Energieabgabe innerhalb des UV A Bereichs (des Hautbräunungsbereichs ) des elektromagnetischen
Spektrums und eine minimale Energieabgabe innerhalb des UV B Bereichs(des Sonnenbrandbereichs)
des elektromagnetischen Spektrums und eignen sich folglich für Leuchtstofflampen zur künstlichen
Hautbräunung.
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Claims (2)
1. Erdalkali-substituierter Cerium-Magnesium-
Aluminat-Phosphor mit hexagonaler Magnetopiumbitstruktur
und folgender Molekularformel j
CexRy(Mei-BZnB)zA1ll°l6+3/2(x+y)+z,
worin χ = o,8o - o,95 y = o,o2 - o,15 ζ = o,8o - 1, ο
und R aus der aus Ba, Sr und Ca bestehenden Gruppe ausgewählt
ist.
2. Phosphor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Molekularformel etwa folgende ist ι
Ce n Ba cMg, Al,, 0, ß n„c
o,9o o,o5 l,o 11 10,925
030062/0717
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