189205. lajstromszámú szabadalom • Luminescens ernyő
1 189 205 2 tartalmú aluminátoknak az emissziós sávszélessége a tiszta bárium-alumináthoz viszonyítva kismértékben szélesebb, és kismértékben eltolódik a rövidebb hullámhosszak felé (25 mól% stronciumnál a maximális emisszió hozzávetőlegesen 460nm-re esik, és a félérték sávszélesség megközelítően 90 nm). A báriumot 25 mól%-ná1 nagyobb mennyiségű stronciummal nem lehet helyettesíteni, mivel az ilyen nagy mennyiségű stroncium már nem épül be a kristály rácsszerkezetébe, és ezért túlságosan nagyszámú járulékos fázis keletkezik. Megjegyzendő, hogy viszonylag kis mennyiségű, egy vagy több járulékos fázis (például legfeljebb mintegy 25 súly% mennyiségben) nem szükségszerűen zavaró. Azt találtuk viszont, hogy egy olyan alkáli-földfém, mint például a kalcium, ebben az új rácsszerkezetben csak nyomokban fordulhat elő. Ugyanis már kis mennyiségű kalcium jelenléte esetén is (például 5 mól%) nagyobb részben keletkeznek a kívánt fázistól eltérő fázisok. A tiszta kalcium- és stronciumaluminátok az új kristályszerkezetet nem képesek kialakítani. Az aktivátorként alkalmazott europium az alkáli-földfém egy részét helyettesíti a kristályrácsban, és a kristályszerkezet ily módon fenntartható. Az új aluminátokban az alkáli-földfémnek (vagyis a báriumnak, esetleges stronciumnak és az alkáli-földfémet helyettesítő európiumnak) az alumíniumhoz képesti mólaránya (1 : 5)—(1 : 10) tartományba eshet. Ezt a tartományt egyrészről az Al203-nak a kristályszerkezetben lehetséges oldóképessége, másrészről a kismennyiségben keletkező, nem zavaró járulékos fázisok szabják meg. Ezen a tartományon kívül túlságosan nagy mennyiségben keletkeznek járulékos fázisok. Ha a találmány szerint előállított aluminátban az európium mennyiségét jellemző p értéke kisebb mint 0,005, akkor valójában csak nagyon kis fényfluxust kapunk, mivel a gerjesztő energia elnyelése túlságosan kicsi; míg, ha a p értéke 0,25 fölé kerül, akkor a koncentrációs kioltás következtében csökken a fényfluxus. A legnagyobb fényfluxust olyan luminescens ernyőkkel érhetjük el, amelyeknél a p értéktartománya következő: 0,02<p<0,10, és a q értéktartománya az alábbi: 7<q<9. Ezek az ernyők valójában olyan aluminátot tartalmaznak, amelynek európium-tartalma (p) optimális, és az alkáli-földfémek az alumíniumhoz képesti aránya is optimális a kívánt aluminát fázis kialakulásához, és ezért ezekkel az értékekkel jellemzett aluminátokat alkalmazzuk előnyösen. A találmány szerinti luminenscens ernyőhöz használható két vegyértékű európiummal aktivált, luminescens alkáli-földfém-aluminátot a találmány szerint, általában egy magas hőmérsékletű szilárdtestreakciója segítségével állíthatjuk elő. A kiinduló keverék oxidokat vagy a kívánt elemeknek oxidjait eredményező vegyületeket tartalmazza, olyan arányban, amely alkalmas a kívánt összetétel kialakulásához. Ezt a reakciót gyengén redukáló atmoszférában kell lefolytatni (például 1-10 térfogat% hidrogént tartalmazó nitrogénben). Azt találtuk, hogy a reakcióhőmérséklet nagyon fontos a kívánt aluminát fázis kialakulásához. Ez a hőmérséklet 1100 °C és 1400 °C értékek között kell, hogy legyen. Folyasztó-sónak vagy adalékanyagnak a használata (például a szükséges bárium mennyiségének egy része lehet bárium-fluorid) nagyon kívánatos. A luminescens aluminát előállítására egy előnyös eljárás szerint összekeverünk bárium-oxidot, amelyet legfeljebb 25 mól%-ig helyettesíthetünk stroncium-oxiddal, alumínium-oxidot és európiumoxidot vagy olyan vegyületeket, amelyek hevítés hatására ilyen oxidokká alakulnak, olyan arányban, hogy az alkáli-földfémnek az alumíniumhoz képesti mólaránya 1 : 5 és 1 : 10 között legyen ehhez a keverékhez bór-oxidot vagy olyan bórvegyületet adagolunk, amely hevítés hatására bór-oxiddá alakul, és a bór mennyisége az alumínium 1 móljához viszonyítva 0,002-0,05 mólnyi; ezt a keveréket gyengén redukáló atmoszférában, 1100oC és 1400 °C közötti hőmérsékleten hevítjük, majd a kapott terméket lehűtés után vízzel mossuk. Azt találtuk, hogy a bór-oxid (vagy például bórsav) elősegíti az aluminát fázis kialakulását; míg az aluminát kialakulása adalékanyag nélkül nagyon nehezen jön létre, már nagyon kis mennyiségű bór alkalmazása (alumínium mólonként 0,002 mólnyi bór) azt eredményezi, hogy az aluminát viszonylag könnyen kialakul. Azt tapasztaltuk azonban, hogy az alkalmazott bór mennyisége nem lehet túlságosan nagy (nem több, mint alumínium mólonként 0,05 mólnyi), mivel ezeknél nagyobb mennyiségek ismét nem-kívánt vegyületek létrejöttét segítik elő. A fentiekben ismertetett eljárás szerint hevítéssel állítjuk elő, az előnyös luminescens tulajdonságú terméket, majd a termék lehűtése után a bőrt legalább nagy részben ismét eltávolítjuk vizes mosással. Ezzel a mosókezeléssel a végtermék emittáll fényfluxusa nagyobb lesz. Az így mosott luminescens aluminátok általában csak nagyon kis mennyiségű bőrt tartalmaznak. A találmány szerinti luminescens ernyőt előnyösen kisnyomású higanygőz kisülési lámpákban használhatjuk, mivel az új luminescens aluminátnak az ilyen lámpákhoz különösen előnyös emissziója van, és mivel az nagyon jól gerjeszthető higanygőzre jellemző ultraibolya fénnyel (hozzávetőleges hullámhossz 254 nm). Ezekben a lámpákban a luminescens ernyő előnyösen zöld luminescens és piros luminescens anyagot is tartalmaz. Ezeknek a luminescens anyagoknak az együttes alkalmazása az új alkáli-földfémalumináttal valójában egy olyan lámpát eredményez, amelynek három emissziós sávja van. Ezek a lámpák általános világítási célokra nagyon előnyösek, mivel a nagy fényfluxus kombinálódik a jó színvisszaadási indexszel. Egy ilyen, nagyon előnyös lámpát az jellemez, hogy a zöld luminescens anyag terbiummal aktivált cérium-magnézium-aluminát, és a piros luminescens anyag három vegyértékű európiummal aktivált ittrium-oxid. Ezek a luminescens anyagok önmagukban ismertek, és nagy fényfluxusuk van, amelyeknek az emissziós sávjai nagyon alkalmasak. Az új kék luminescens aluminát alkalmazása ezekben a lámpákban azt az előnyt eredményezi, hogy a lámpák színvisszaadási indexe sokkal jobb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
