DE3913182C2 - Beschichteter elektrolumineszenter Leuchtstoff - Google Patents
Beschichteter elektrolumineszenter LeuchtstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft beschichtete elektrolumineszente Leuchtstoffe oder Phosphore,
welche feuchtigkeitsbeständig sind und chemisch relativ träge sind. Mehr im Einzel
nen sind die Phosphore (Leuchtstoffe) mit einer Aluminiumoxidschicht beschichtet,
welche nicht aus Einzelpartikeln besteht und Konformationsbeschaffenheit aufweist.
Die Elektrolumineszenz pulverisiert Zinksulfidleuchtstoffe, welche in ein Isoliermaterial
eingebettet sind und durch ein elektrische Wechselfeld erregt werden, verschlechtert
sich von der anfänglichen Helligkeit in einer nahezu hyperbolischen Kurve. Die Halb
wertzeit ist erreicht, wenn die Helligkeits-Zeit-Kurve eine horizontale Linie überquert,
die bei der halben anfänglichen Helligkeit gezogen ist.
Es wird angenommen, dass die Verschlechterung oder Zerstörung elektrolumines
zenter Zinksulfidleuchtstoffe wegen einer Diffusion von Kupfer von den Fehlstellen
auftritt, welche in die Zinksulfidkristalle eindringen. Diese Diffusion verursacht eine
Erhöhung des elektrischen Widerstandes entlang den Fehlstellenlinien und eine re
sultierende Abnahme der Helligkeit.
Die Diffusion von Kupfer tritt wegen der Anwesenheit von Sulfidionen-Gitterlücken
auf, welche durch einen elektrolytischen Zerfall der Zinksulfidoberfläche bei Anwe
senheit von Wasser und einem elektrischen Feld entstehen.
Im "Journal of the Optical Society of America 43" (Heft 4), 1953, Seite 320 sind elek
trolumineszente Leuchtstoffe beschrieben, die entweder aus kupferaktiviertem Zink
sulfid oder kupfer- oder manganaktiviertem Zinksulfid bestehen.
"Journal of the Optical Society of America 43" (Heft 7), 1953, Seiten 590 bis 592 be
schreibt elektrolumineszenten Leuchtstoff aus kupferaktiviertem Zinksulfid-
Zinkselenid. Oberhalb und unterhalb der Leuchtstoffschicht befindet sich eine als
Dielektrikum eingesetzte weitere Schicht.
US-PS 44 42 136 beschreibt ein elektrolumineszentes Display mit Zinksulfid als Ma
terial für einen Leuchtstoff in Schichtform.
US-PS 45 85 673 beschreibt die Verwendung von Kalziumhalophosphatleuchtstoff
pulver mit einzelnen Leuchtstoffteilchen, die mit Aluminiumoxid beschichtet sind.
US-PS 25 86 304 beschreibt Aluminiumoxid beschichtete Elektrophosphore, z. B. sil
beraktiviertes Zinkkadmiumsulfid.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen beschichteten elektrolumines
zenten Leuchtstoff anzugeben, der eine erhöhte Halbwertzeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen beschichteten elektrolumineszenten Leuchtstoff mit
den Merkmalen des Anspruchs gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen beschichteten elektrolumineszenten Leuchtstoff ist die
Diffusivität der Kupferatome behindert. Die Beschichtung verleiht dem Leuchtstoff
Feuchtigkeitsbeständigkeit und relative chemische Trägheit. Der Vorteil der Erfindung
besteht dahin, daß Lampeneinrichtungen mit dem beschichteten elektrolumineszen
ten Leuchtstoff eine erhöhte Nutzlebensdauer aufweisen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung, zusammen mit ihren weiteren Zielen, Vor
teilen und Fähigkeiten, wird auf die folgende Offenbarung und den Anspruch in Ver
bindung mit der obigen Beschreibung einiger Aspekte der Erfindung Bezug genom
men.
Die beschichteten Leuchtstoffe der Erfindung sind elektrolumineszente Leuchtstoffe
mit einer Teilchengröße von 5 µm im Durchmesser bis zu etwa 80 µm im Durchmes
ser. Die typischsten Leuchtstoffe sind kupferaktiviertes Zinksulfid, kupfer- und man
ganaktiviertes Zinksulfid und kupferaktiviertes Zinksulfid-Zinselenid.
Die Beschichtung besteht aus Aluminiumoxid und weist gewöhnlich eine Dicke von
100 bis 400 Angström (10-40 mµ) auf. Die Beschichtungsdicke ist auf ähnliche Art
abgeleitet, wie in der US-PS 4 585 673 beschrieben.
Das Verfahren zur Beschichtung des Phosphors ist in der US-PS 4 585 673 offenbart
und beansprucht. Dieses Patent ist hier durch Bezugnahme einbezogen.
Das US-Patent 4 585 673 betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Schutzbe
schichtung auf die Oberfläche einzelner Leuchtstoffteilchen. Das Verfahren umfasst
das chemische Aufdampfen der Schutzbeschichtung auf einzelne Teilchen eines
Leuchtstoffpulvers, während die Leuchtstoffteilchen in einem Fließbett suspendiert
sind. Während des Verfahrens werden die Teilchen im Fließbett dem verdampften
Beschichtungs-Vorgängermaterial bei einer Temperatur ausgesetzt, welche niedriger
als die Zersetzungstemperatur des Vorgängermaterials ist, und das Vorgängermate
rial wird bei einer zweiten Temperatur zur Reaktion gebracht, um das gewünschte
Beschichtungsmaterial zu bilden, wobei die zweite Temperatur gleich oder höher ist
als die Temperatur, bei welcher das Vorgängermaterial reagiert, um das Beschich
tungsmaterial zu bilden.
Die Vorgängermaterialien für die Aluminiumoxidbeschichtung entsprechen der Be
schreibung in der US-PS 4 585 673.
Die Beschichtung besteht nicht aus Einzelpartikeln und besitzt Konformationsbe
schaffenheit. Konformation bedeutet, dass die Submikronmerkmale der Phosphorteil
chen in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie reproduziert werden. Die
Beschichtung besitzt die gleichen physikalischen Merkmale, wie in der US-PS 4 585
673 beschrieben.
Zur vollständigeren Darstellung der Erfindung wird das folgende nicht als beschrän
kend anzusehende Beispiel vorgestellt.
Um die Beständigkeit des beschichteten Leuchtstoffs der Erfindung gegen Feuchtig
keit und chemische Zerstörung zu zeigen, werden die folgenden Versuche zum
Zweck des Vergleichs an beschichteten Zinksulfidleuchtstoffen und unbeschichteten
Leuchtstoffen durchgeführt.
Etwa 10 g Leuchtstoff wird in eine 30-ccm-Glasflasche mit einer Plastikkappe einge
legt. Etwa 4 Tropfen einer H2O-HCl-Lösung werden in verschiedenen Säurekonzen
trationen in den Phosphor gemischt. Ein Stück Bleiazetatpapier wird zu einem W ge
faltet und über den Leuchtstoff gehängt. Das Papier wird mit etwa 2 Tropfen Wasser
befeuchtet. Der Behälter wird mit der Kappe abgedichtet, das Gefäß wird mit Alumini
umfolie bedeckt und etwa 24 Stunden lang bei Zimmertemperatur stehen gelassen.
Wenn sich H2S entwickelt, schwärzt sich das Bleiazetatpapier in gewissem Grad.
In den folgenden Versuchen werden einer Menge von etwa 10 g des unbeschichteten
Leuchtstoffs etwa 4 Tropfen der folgenden H2O : HCl-Lösung (Tropfen : Tropfen) hinzu
gegeben. Das Bleiazetatpapier wird mit etwa 2 Tropfen Wasser befeuchtet.
- 1. # Ergebnis nach 24 Stunden
- 2. 1 50 : 1 selbst an der Außenseite der Flasche schwarz
- 3. 2 100 : 1 nur an der Innenseite der Flasche schwarz
- 4. 3 200 : 1 braun
- 5. 4 400 : 1 weiß
Die folgenden Versuche werden an dem beschichteten Leuchtstoff der Erfindung
durchgeführt: Es werden etwa 10 g Leuchtstoff verwendet. Es werden etwa 4 Tropfen
Säurelösung (Tropfen : Tropfen) verwendet. Das Bleiazetatpapier wird mit 2 Tropfen
Wasser befeuchtet.
- 1. # Ergebnis nach 24 Stunden
- 2. 5 10 : 1 hellbraun
- 3. 6 50 : 1 weiß
- 4. 7 100 : 1 weiß
- 5. 8 200 : 1 weiß
- 6. 9 400 : 1 weiß
Es ist zu sehen, dass der beschichtete Leuchtstoff der Erfindung eine größere Be
ständigkeit gegen chemische Zerstörung zeigt, wie durch die weiße oder helle Farbe
des Leuchtstoffs gezeigt, wenn er mit der korrosiven Säurelösung in Kontakt ist, im
Gegensatz zu den unbeschichteten Phosphoren, welche bei Kontakt mit Säure
schwarz werden, was chemische Zerstörung anzeigt.
Da der beschichtete Leuchtstoff gegen chemische Zerstörung beständig ist, kann
angenommen werden, dass der beschichtete Leuchtstoff gegen Feuchtigkeit be
ständig ist. Um weiter zu beweisen, dass der beschichtete Leuchtstoff gegen Feuch
tigkeit beständig ist, werden die Materialien bei der Herstellung von Versuchslampen
verwendet. Die folgenden Daten werden vorgelegt für Lampen mit dem beschichteten
Leuchtstoff der Erfindung gegenüber dem gleichen Leuchtstoff in unbeschichtetem
Zustand.
Die Halbwertzeit ist hier definiert als die Zeit in Stunden, die zum Erreichen der hal
ben anfänglichen Helligkeit benötigt wird.
Es ist zu sehen, dass der beschichtete Leuchtstoff eine größere Lebensdauer auf
weist als der unbeschichtete Leuchtstoff. Der Grund für diese verbesserte Lebens
dauer liegt in der Feuchtigkeitsbeständigkeit.
Claims (1)
- Beschichteter elektrolumineszenter Leuchtstoff, der aus der Gruppe kupferaktiviertes Zink sulfid, kupfer- und manganaktiviertes Zinksulfid und kupferaktiviertes Zinksulfid-Zinkselenid ausgewählt ist und einzelne Teilchen einer Teilchengröße von 5 µm bis 80 µm Durchmesser umfasst, wobei die einzelnen Teilchen eine zu der Oberflächenstruktur der Leuchtstoffteilchen konforme Beschichtung aus Aluminiumoxid aufweisen, die nicht aus Einzelpartikeln besteht und eine Dicke von 10 bis 40 nm besitzt.
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