200033. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sárgás-zöld tartományban világító fénypor előállítására, és az előállított fényport tartalmazó higanygőz-kisülőlámpa
1 HU 200033 B 2 A találmány ultraibolya és kék színű sugárzás hatáséra sárgászöld fénnyel világító cériummal (III) aktivált ritkafóldfém-aluminát fénypor előállítási eljárására és ezen fényport tartalmazó higanygőz-kisülőlámpára vonatkozik. A kisülőlámpákat már régóta alkalmazzák különböző, főképpen külső megvilágításokhoz. E fényforrásokban a látható sugárzás túlnyomó részét maga a higanygőz kisülés adja, azonban a látható sugárzás főleg a zöld és a sárga, valamint a kék és lila tartományba esik (1. ábra). Ezért ezen lámpák színvisszaadása nem kielégítő. A probléma áthidalására például a nagynyomású higanygöz-kisülólámpa külső üvegburájának belső felületére egy korrekciós fényporréteget visznek fel, amely abszorbeálja a higanygőz kisülés ultraibolya tartományba eső részét és átalakítja vörös tartományba eső sugárzássá, azaz a fénypor vörös tartományban világít. Ezt a megoldást ismerteti többek között az US 2 748 303. lsz. szabadalmi leírás, amelyben mangánnal aktivált magnézium-fluorgermanátot javasolnak korrekciós fényporként. A germánét fénypor nem volt elég stabil, ezért helyette Levin és társai az US 3 569 752. lsz. szabadalmi leírásban a három vegyértékű európiummal aktivált ittrium-vanadátot vagy -vanadát-foszfátot javasolták korrekciós fényporként. A 2. ábrán mutatjuk be az Eu (Ill)-mal aktivált ittrium-vanadát fényporral ellátott nagynyomású higanygőz-kisülőlámpa által kisugárzott fény látható spektrumát. A nagynyomású higanygőz-kisülőlámpa szinparamétereinek további javítására két úton indultak el: 1. ) A jól ismert háromsávos fénycsövekhez (kisnyomású higanygőzlámpa) hasonlóan kékben, zöldben és vörösben világító fényporok keverékéből alakították ki a korrekciós fényporréteget. Ezt a megoldást mutatja be például az US 4 431 942. lsz. szabadalmi leírás, amelyben korrekciós fényporként a 440- -470 nm tartományban világitó, kétvegyértékű európiummal aktivált stroncium-klórapatit vagy bárium-magnézium-aluminát, 520-560 nm tartományban világitó kétvegyértékű rézzel aktivált cink-szulfid vagy három vegyértékű cériummal aktivált kalcium-szulfid vagy három vegyértékű cériummal és három vegyértékű terbiummal aktivált kalcium-magnézium-aluminát és 605-630 nm tartományban világító, három vegyértékű európiummal aktivált ittrium-vanadát vagy -vanadát-foszfát fényporok keverékét javasolják a nagynyomású higanygőz-kisülölámpákhoz. A leirás szerint így a lámpa szinhőmérséklete 2700-2900 K-ra állítható be. A gyakorlatban azonban e megoldás nem terjedt el. 2. ) Két fényporból álló keveréket használnak korrekciós fényporként a nagynyomású kisülólámpához. A keverékben az egyik, a korábbi megoldásokból ismert vörösen világító vanadát vagy vanadát-foszfát, a másik pedig a higanygőz kisülésből eredő 435 nm-es sugárzást abszorbeáló és ennek hatására sárgás-zölden világító három vegyértékű cériummal aktivált ittrium-aluminát gránát. Ezt a megoldást mutatja be a M. Hoffman az US 4 034 257. lsz. szabadalmi leírásban, ill. Wyner és tsi az US 4 241 276. lsz. szabadalmi leírásban. Az először említett szabadalmi leírás szerint vörösben világító fényporként a mér ismert három vegyértékű európiummal aktivált ittrium-vanadát vagy vanadét-foszfátot javasolják és ehhez adalékként a fényporkeverék összmennyiségére számítva 5-30 tömegX három vegyértékű cériummal aktivált ittrium-aluminát gránátot ajánlanak. Az ajánlott gránát összetételét az alábbi képlettel lehet leirni Y(3-x)CexAlsOi2 és a képletben előnyösen 0,004 < x < 0,02. A másodszor említett szabadalmi leírás szerint a gránát fényporból 35-40 tömegX-nyit javasolnak a fényporkeverék összmennyiségére számítva. Ezzel a színhőmérséklet megtartása mellett a lámpa lm/W hatásfokát növelik. A 3. ábrán mutatjuk be az ilyen típusú lámpák által kisugárzott fény látható spektrumát. Az adalék fénypornak azaz a három vegyértékű cériummal aktivált aluminát gránátnak kettős szerepe van. Egyrészt abszorbeálja a higanygózkisülés 435 nm-es sugárzását, melynek következtében a lámpa szinpontja a fekete test vonalán alacsonyabb színhőmérséklet felé tolódik el és a lámpa színvisszaadása is javul, másrészt az abszorbeált sugárzás hatására gerjesztődik és 560 nm környékén világít, tehát az abszorbeált energiát előnyösen hasznosítja. A 435 nm-es sugárzást a gránátkristályba beépített cérium(III) ionok abszorbeálják, ezért a kék fény abszorpciója - bizonyos határig arányos a beépített cérium ion mennyiségével. Az alsó határt az szabja meg, hogy a hatás mutatkozzék. Az abszorpció növelése céljából azonban nem növelhető vég nélkül a beépített cérium ion mennyisége, van egy határ, amely fölött a cérium már nem épül be a rácsba, hanem külön fázist képez. A cérium mennyiségének ez a felső határa. Például a Journ of El. Chem. Soc. 1973. évi 69. kötetében a 278. oldalon közük, hogy nagyobb cérium mennyiségek esetén a CeA103 fázis megjelenik. Ez a fázis már kis mennyiségben is rontja a fénypor optikai tulajdonságait. Továbbá például a 194 649. lsz. HU szabadalmi leírásban, amely kisnyomású higanygöz-kisülólámpát ismertet, az olvasható, hogy a szóban forgó aluminátban 0,15 mól Ce(III)/mól gránát fölé nem lehet növelni a cérium koncentrációját, mivel az idegen fázisok megjelenéséhez vezet. Az elmondottak érvényesek a lantén ionra is, amely szintén nehezen építhető be a gránátrácsba és gyakran tapasztalható, és a saját 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
