DE969071C - Strom-Elektrolumineszenz-Lichtquelle - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 30. APRIL 1958

KLASSE 21 f GRUPPE INTERNAT. KLASSE H 05 b

E 9999 VIII c j 21 f

Karoly Jeges, Pecs (Ungarn)

ist als Erfinder genannt worden

Strom-Elektrolumineszenz-Liditquelle

Patentanmeldung bekanntgemadit am 30. Mai 1956

Patenterteilung bekanntgemadit am 17. April 1958

Die Erfindung· betrifft eine Lichtquelle, welche elektrische Energie unmittelbar in Lichtenergie umwandelt.

Aus der ungarischen Patentschrift 140 587 und aus der entsprechenden französischen Patentschirift 868180 ist eine Lichtquelle bekanntgeworden, welche einen aus i» hohem Grad) reinem kristallinem Karbid· bestehenden lichtdurchlässigen Körper aufweist, welcher fähig ist, unter dem unmittelbaren Einfluß eines elektrischen Stromes, welcher diurch den Körper fließt, Licht auszustrahlen, wobei der Strom eine wesentlich geringere Stärke aufweist, als es zum Glühen des besagte» Körpers notwendig wäre. Diese Erscheinung kanu als Strom-Elektrolumineszenzeflekt angesprochen werden und ergibt ein sogenanntes kalfes Licht. Dieses kalte Licht entsteht bei der besagten bekannten Anh ordnung dadurch, diaß der Strom durch, einen SiIizkmkarbidkristall (SiC) fließt, ohne diesen: Kristall praktisch; zu erwärmen.

Diese Erscheinung weist einen weiteren Weg, wirtschaftliche Lichtquellen, herzustellen· und¹ bildet die Grundlage für die Schaffung einer neuen Strom-Elektrol-umineszenz-Lichitquelle. Diese besteht aus einem Körper, der unter dem unmittelbaren Ei»- »5 nuß eines durch ihn geleitetem elektrischen Gleichoder Wechselstromes Licht ausstrahlt, wobei die durch den Körper fließende Stromstärke wesentlich kleiner ist, als sie zum Erhitzen des Körpers notwendig ware.

TW 964/13

Nach der Erfindung besteht der das. Licht ausstrahlende Körper aus elektrisch leitfähigem, kristallinem Zinndioxyd (SnO₂), welches oach Art eines Leuchtstoffes durch Spuren eines Zusatzes aktiviert ist. Es wurde gefunden, daß zur Erzeugung 'des· besagten Elektrolumineszenzeffektes sich insbesondere solche ZmndioxydkristaHe für den obigen Zweck eignen, welche eine dem natürlichen Kassiterit ähnliche kristalline Struktur aufweisen.

Mk solchen- Zinndioxydkristallen wurden Versuche dadurch angestellt, daß der Kristall zwischen einem Elektrodienpaar angeordnet wurde. Die eine der Elektroden war eine Metallnadel, deren Spitze den Körper des Kristalls berührte. Die andere Elektrode war als Halterung ausgebildet. Die Spannung wurde zwischen den zwei Elektroden angelegt. Unter dem Einfluß dies Stromes strahlte der-Kristall weißes Licht, und diese Erscheinung war insbesondere in der Umgebung der Nadelspitze zu beobachten. In großem Maße durchgeführte Versuche zeigten, daß 'die Lichtintensität· in den meisten Fällen von der Stromrichtung unabhängig war. Dennoch wurde· in bestimmten Falten eine Abhängigkek zwischen der Lichtintensität und der Stromriehtung beobachtet. In diesem letzteren Falle war die abgestrahlte Lichtmenge unter sonst gleichen Umständen größer, wenn der Strom vom Kristall gegen die Nadelspitze zu floß, d. h., wenn der Kristall an den positiven Pol der Stromquelle angeschlossen wurde. Die verschiedenen Spannungen, die bei diesen Versuchen· angewendet wurden, lagen zwischen 5 und 300 Volt, wobei die Stromstärke einige Mikroampere bis einige Milliampere betrug.

Versuche wurden auch mit einigen natürlichen Kristallen unternommen. Es wurde gefunden, daß von den bei diesen Versuchen benutzten natürlichen Kassiteritkristallen alle den besagten elektrolumineszenten Effekt zeigten', obzwar die Kristalle verschiedenen Vorkommen angehörten, also qualitative, quantitative und proportional verschiedene Verunreinigungen enthielten. Diese Beobachtungen bestätigen es, daß Verunreinigungen, die im Kristall vorhanden sind und diesen- leitend machen, eine wesentliche Rolle auch in bezug auf den Elektrolumkieszenzeffekt spielen. Zahlreiche der natürlichen Verunreinigungen, die im Kassiterit vorhanden sind, scheinen zur Erzeugung des· gewünschten Effektes geeignet zu sein. Dias Vorhandensein von Zinn oder Sauerstoff in Überschuß gegenüber der stöchiometrischen Formel SnO₂ des Kristalls scheint ebenfalls zur Erzeugung des Elektrolumineszenzeffektes wesentlich zu sein.

Drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind' in der Zeichnung beispielsweise angeführt.

Fig. ι zeigt in. Seitenansicht eine Lichtquelle gemäß der Erfindung, welche einen Sn O₂-Kristall zwischen zwei Elektroden angeordnet enthält,

Fig. 2 zeigt- eine zweite Ausführungsform, bei welcher feinzerkleinertes Sn,O₂-Pulvei zwischen zwei plattenförmigen Elektroden angeordnet ist. j Die dritte Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist im wesenlichen ähnlich der Ausfübrungsform gemäß Fig. 2. Die Abweichungen werden weiter unten, besprochen.

Die Lichtquelle gemäß Fig. 1 besteht aus einem kristallinen SnO₂-Körper 5. Dieser Kristall ist zwischen einer nadelf örmigen Elektrode 6 und einer zweiten Elektrode 7 angeordnet. Die Spitze der nadeiförmigen Elektrode 6 drückt gegen den Kristall 5. Die zweite Elektrode 7 dient als Halterung für den Kristall. Die Stromzuführungen 8 und 9 sind einerseits mit der Nadel 6, andererseits mit der Halterungselektrode 7 verbunden. Die Lichtquelle kann sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom gespeist werden.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, welche für praktische Zwecke geeigneter erscheint, ist in Fig. 2 dargestellt. Dort sind· mit dem Bezugszeichen io_ol und 10& zwei Plätten bezeichnet, die ails Elektroden dienen und in einem aus isolierenden Material hergestellten Rahmen 12 angeordnet sind. Mit djgm Bezugszeichen 13 ist das fekizerkleinerte Pulver des SnO₂-Kristalls bezeichnet, welcher vorteilhaft ein Kristall der Kassiterittype ist. Dieses Pulver füllt den Raum zwischen den zwei Elektroden io_ö und io_ö. I4a und 140 sind die Stromzuführungen der beiden als Elektroden dienenden Platten. Im go Sinne der Erfindung ist eine der Platten' io_a und io₆ aus Metall oder irgendeinem anderen leitenden Material, die zweite Platte aus einem durchsichtigen und elektrisch leitenden Material hergestellt. Solche durchsichtige, elektrisch leitende, also dem vorliegenden Zweck entsprechende Stoffe sind z. B. das sogenannte elektrisch leitende Glas oder ein elektrisch leitender Kunststoff. Wenn erwünscht, so können· beide der besagten Platten aus durchsichtigem Stoff hergestellt werden. Das ekktrolumineszente Licht wird vom kristallinen Stoff sowohl unter dem Einfluß eines Wechselstromes als auch unter dem Einfluß eines Gleichstromes erzeugt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bestehen die Platten I5_a und 15^ aus elektrisch, nichtleitendem Material-, z. B·. Glas, oder nichtleitendem Kunststoff, wobei mindestens die eine der Platten durchsichtig ist. Beide Platten sind an ihrer dem feimzerklekierten SnO₂-Pulver 13 zugekehrten und so berührenden Seite mit einem dünnen elektrisch leitenden Überzug 11 versehen, wobei dieser Überzug in an sich bekannter Weise mindestens aus einem der nachstehend angeführten elektrisch leitenden Stoffe besteht: amorphes Zinndioxyd, Kadmiumoxyd od. dgl. Der an der durchsichtigen Platte angebrachte Überzug muß ebenfalls durchsichtig sein. An Stelle eines solchen Überzuges kann in an sich bekannter Weise auch ein Drahtnetz angeordnet werden. Die elektrischen Zuleitungen i5₀ und i5₆ sind mit den besagten leitenden iao Überzügen bzw. Drahtnetzen verbunden. Unter dem Einfluß eines Wechselstromes oder Gleichtromes leuchtet die Anordnung mit weißem Licht.

Die Anordnung nach, der Erfindung kann natürlich in von den oben angeführten Beispielen abweichenden Ausführungen hergestellt werden. Die

Erfindung macht es möglich, leuchtende Körper mit geringer Leuchtkraft und großen Ausmaßen, z. B. in Ausmaßen von einigen Quadratmetern herzustellen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι . Strom-Elektrolumineszenz-Lichtquelle, bestehendi aus einem Körper, der unter dem unmittelbaren Einfluß eines durch ihn geleiteten elektrischen Gleich- oder Wechselstromes Licht ausstrahlt, wobei die durch, den Körper fließende Stromstärke wesentlich kleiner ist, als sie zum Erhitzen des Körpers notwendig wäre, dadurch gekennzeichnet, daß der das Licht ausstrahlende Körper aus elektrisch lekfähigem kristallinem Zinndioxyd (SnO₂) besteht und nach Art eines Leuchtstoffes durch Spuren eines Zusatzes aktiviert ist.
2. 2. Lichtquelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrdümineszierende Zinndioxyd! die Kristallstruktur des Kassiterits oder eine ähnliche Struktur zeigt.
3. 3. Lichtquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinndioxyd entweder durch Spuren von Zinn oder diurch Spuren von Sauerstoff, die es in einem das stöchiometrische Verhältnis übersteigenden Maß enthält, aktiviert ist.
4. 4. Lichtquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Zinndioxyd als feinzerkleinertes Pulver zwischen zwei elektrisch leitenden Platten angeordnet ist, von welchen mindestens eine Platte aus durchsichtigem leitendem Material besteht.
5. 5. Lichtquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen Platten entweder aus elektrisch leitendem organischem Kunststoff oder aus Glas mit einem elektrisch leitenden Überzug bestehen und an ihnen die Stromzuführungen angeschlossen· sind.
6. 6. Lichtquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Überzüge in an sich bekannter Weise aus amorphem Zinndioxyd oder Kadmiumoxyd oder einer Mischung beider hergestellt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften 5
   Physical Review, Bd. 87 (Juli 1952), S. 151,152.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 528/426 5.56 (709 964/13 4.58)