Люминофор

Люминофор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о11996427

Союз Советскин

Сфциалистических

Республик

: (61)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 27 ° 06.80 (2!) 2955555/23-26 с присоединением заявки N9— (23) ПриоритетОпубликовамо 15.02.83. Бюллетень Hо 6

Дата опубликования описания 15.02,83 (И) М. Кд.з

С 09 К 11/465

Государственный квинтет

СССР по девам изобретений н открытий (331 УДК 621. 3. 032. .35.661. .&62.22 (088.8) (72) Авторы изобретения

П.И.Быковский и В.П.Иорозов

Кубанский государственный университ (71) Заявитель

:(54) д@ ИНОфОр

Изобретение относится к технике люмииесцирующих веществ, в частности к алюминатным люминофорам, которбте находят применение в светотехни- ке для изготовления люминесцентных ламп, экранов, а также в квантовой электронике и оптоэлектронике, на пример для твердотельных лазеров.

Известны люминофоры на основе соединений редкоземельных элементов, активированных европием, например типа

1ЧО, . Ен, 1 0з5 ° Eu, 66 0. ° Eu, Еа. 0 в хЕц. Достаточно эффективным известным люминофором из укаэанных является оксид иттрия, активированный европием 0 ° Eu $1).

Однако оксид иттрия является дорогостоящим, а современные методы,очистки его от различных примесей и, прежде всего от редкоземельных элементов, не обеспечивают требуемого качества этого люминофора.

Наиболее близким к.предложенному является люминофор:на основе гексагонального алюмината металла, выбранного из группы,. включающей редкоземельные металлы Еа, Се, ТЬ, 0у, и содержащий также .в составе И90 и/или ЕпО„ и/или ВеО в мольном количестве более нуля, но менее 0,6. Данный люминофор содержит один или более активатор из группы элементов, включающей Eu, Pb, Tl Се, Tb, Оу. Европий в качестве активатора в составе люминофора используется в двухвалентном состоянии.

Данный люминофор получают прокаливанием исходной шихты.соединений составляющих компонентов в несколько стадий в течение примерно б ч при 12001600 С в контролируемой восстановительной атмосфере, получаемой прокачкой азотно-водородной смеси через рабочий объем печи L2 ).

Недостатком данного люминофора является. малая концентрация активных ионов европия, определяющих в основном интенсивность свечения люминофора, которая находится преимущественно в.сине-голубой цветовой области.

Кроме того, данный люминофор имеет невысокую термо- и радиационную стабильность. Относительно низкая термостабильность такого люминофора (85%) обусловлена необратимым окислением ионов Еи + до Енз+ при нагре- ванин на воздухе. Этим же частично обусловлена и невысокая температура .половинноого тушения люминесценции (тцо =135 С).

996427

Целью данного изобретения является повышение термостабильности и интенсивности красной люминесценции люминофора на основе гексагонального алюмината лантана и магния и/или цинка, активированного европием, и упрощение процесса его получения.

Поставленная цель. достигается тем, что люминофор на основе алюмината ,лантана и магния и/или цинка, активироваиного европием,содержит европий в трехвалентном состоянии, сверхстехиометрический оксид алюминия

Аl а при соотношении компонентов согласно следующей формуле в мольных долях:

1 а,11 Еи<89> Еп,1 11 A 1<<0 + пА1 0>, где Осх<1, О, 0,5 ую1,б; Осп 3, Предлагаемый люминофор дает интенсивную оранжево-красную люминесцен. ию с Х, о,„ =611 нм. Era люминесцентные и физические характеристики лучше известного, что обусловлено использованием в качестве активатора трехвалентного европия, имеющего высокую термостабильность, а также введением допол-. нительно оксида алюминия, способствующего образованию более совершенных микрокристаллов гексаалюмината.Оксид алюминия в сверхстехиометрическом количестве способствует также более быстрому и полному твердофазному синтезу гексаалюмината, что существенно уменьшает время прокаливания шихты и в определенной мере снижает температуру прокаливания и таким образом 34 упрощает процесс получения люминофора.

Кроме того, избыто% А1<О> Увеличивает выход конечного продукта.

Замена до 50Ъ ионов магния ионами цинка существенно.не влияет на свой- 4Q ства люминофоров, но при этом моно кристаллы гексаалюмината становятся более изометричными.

Добавка в шихту оксида алюминия сверх стехиометрии несколько умень- 45 шает яркость люминофора и концентрацию ионов европия, но при этом снижает его себестоимость и время прокаливания шихты.

Введение в предлагаемый люминофор 50 более 3 моль оксида алюминия приводит к дальнейшему спаду яркости, что обусловлено "разбавлением" гексаалюмината слаболюминесцирующей фазой .ot .-A2 О » х Eu . Кроме того, большой избыток 55 окиси алюминия может привести к образованию других алюминатов, имеющих иной состав, структуру и свойства.

Поэтому оптимальным является введение избыточной окиси алюминия в количест-Щ ве 2-3 моль на формальную единицу люминофора.

Микрокристаллы люминофора

La Еи, !11 7п 1 „ 0„ имеют формУ правильйпх гексагойальйых пластин.

Их размеры легко регулируются содер- жанием плавня в шихте. Так при

2-3 вес.% плавня AlF> люминофор на

80-90% состоит иэ гексагональных пластинок размером 5-15 мкм и толщиной 1-2 мкм. При 10 20 вес.% кристаллики увеличиваются до 70-100 мкм. Правильная гексагональная форма кристаллов, полученного люминофора, высокая концентрация активаторов, узкополосный спектр возбуждения и люминесценции - ace эти свойства открывают ши;рокие возможности применения таких )конокристаллов в новых направлениях: интегральной оптики.

В системе La4 x Eu

1 ионами европия и получение нового гексаалюмината ЕиМ9Л1И 0 9, Структура спектра люминесценции обусловленная в основном переходами Оо - РУ слабо зависит от вариаций состава предлагаемого люминофора.

Область максимального фотовоэбуждения 380-410 нм совпадает с коротковолновым краем спектра солнечной радиации в поверхности Земли. Эта часть солнечной энергии не используется современными фотоэлектрическими преобразователями, поэтому предлагается трансформировать ее в более длиноволновое излучение с помощью люминесцентных конверторов света.

Спектрально-люминесцентные свойства предлагаемого люминофора позволя ет рекомендовать его в качестве та кого конвертора.

Полученный люминофор дает яркое оранжево-красное свечение при aosбужденни в области интенсивных линий ртутных ламп высокото давления. Поэтому он может найти применение в качестве люминофора для ртутных ламп типа ДРЛ с улучшенной цветопередачей.

Пример 1. Окислы лантана

77,4 г, европия 4,4 г, магния 20,2 г, алюминия 280,4 r и фторид алюминйя

11,5 r перемеижвают в шаровой мельнице 3 ч. Полученную шихту прокаливают на воздухе при 1200 С 4 ч.

Получают люминофор, соответствующий формуле La>>z-Eu®< MqA)„0<> .

Пример 2. Окислы лантана

5,70 г, европия 2,64 г, магния 2,02 r, алюминия 28,04 г и фторид алюминия

1,15 г перемешивают в ступке из оргстекла 2 ч. Прокаливают на воздухе при 1300 С 2 ч. Полученный люминофор соответствует формуле La+ Eu . И9Л1 О:, 1 ОЪ 9 Ã1 М

Пример 3. Окислы лантана5,70 г, европия 2,64 г, магния 1,01 1, цинка 2,03 r, алюминия 28,04 г и фторид алюминия 0,90 г перемешивают в ступке из оргстекла 2,5 ч. Прокаливают при 1400 С 1 ч.

Получают люминофор соответствующий

Формуле La > Eu >MgoSZn>

996427

Таблица 1

В (600), T 50, В (УФ), а ас В

Л

eaaa, т

Состав люминофора нм

Известный аИ9.А144 .О: .: Eu

2+

Предлагаемый .

LaHgAI О -" Eu +3A I<03 456 даат "а "9 А4 0 9

611

Lа: Еu0> Hg-А l 09+2АI+Q 611

Là Eu HgAI О +3AI О 611

0,7 0)Ъ Н 49 2 Ъ

1400

135 95

1400

140 96

160 96

1300

1300

165 98

100 1300

165 100.99

П р и м е ч а н и я. -В (600}= +-100%, где В, - исходная ннтенсивность люмиВ

1: несценции при комнатной темпбратуре, Вт.— интекснвкость после прогрева ллюмйнофора на воздухе при 600 С в.течение 15 мнн, .-T - температура, нри которой В уменьша. ется вдвое, В (УФ)=«- 1004, где В - интенсивность после.

УФ-облучения в течение 10 ч.

В табл.2 представлены основные во-красным свечением, имеющих извест3,характеристики люминофоров с оранже-,ный и предлагаемы составы.

5

Пример 4. Окислы европня

8,80 г магния 2,02 г алюминия 28,04 r и фторид алюминия 4,00 г перемешивают в ступке 2 ч. Прокалывают при

1200 С.4 ч.

Получают гексаалюминат EuHgAI.t О S с максимальной концентрацией ионов

Ки, кристаллы которого имеют, форму гексагональных пластинок размером до.100 мкм.

Пример 5. Окислы лантана Щ

57,0 г, европия 26,4 г, магния 20,2 г, алюминия 433,0 г и фториды лития 11,5 г и . и алюминия 11,5 г перемешивают в шаровой мельнице 2 ч. Прокаливают при .1300 С 1,0 ч. . 15

Получают люминофор соответствующий формУле 1.аО Eu»@ Hg А),» 0 + 3АЩ.

Люминофоры, соответствующие формулам La Eu < Hg- А » О,у, L Eu Hg к 20 А1 0 9 „La++ EuIIg-HgAI@ 0 » и

LaO> Еазом. Ид. А )к 0 » +2 A 1 0, получают анапогичными способами.

В табл.1 приведены светотехнические параметры и условия синтеза известного -н предлагаемого люминофоров

Технико-зкономическое преимущество данного изобретения определяется меньшей себестоимостью предлагаемого люминофора по сравнению с известным при улучшенных характеркстиках его оранжево-красной люминесценции. По своим светотехническим характеристикам предложенный люминофор имеет широкую техническую базу примвнения в качестве конвертора света, повышающего КПД фотоэлектрических преобразо-. вателей, люминофора для ртутных ламт типа ДРЛ, конструктивного элемента мозаичных экранов s интегральной оптике.

Кристаллы получекного люминофора, как высококоицентрированного материала со слоистой структурой и совершенной спайностью, могут найти также применение в качеотве активных сред твердотельных микролаэеров.

996427

Т а.блица 2

Себестоимость 1 кг, руб

Люми н офор

Концентрация ионов европия

10 9 см

Состав отн.%

Известный

3<0 Eu (3 молЛ1) (Предлагаемый

100 4,3 Еи - Mg ° Al 0

Еи; Ид ° А1„0

Еи Мд Аl 0

Eu МдА1И 0 9 !

ЕидВ И9 Al . 0 ,1,1 19

Е и ™ 9 А 141 0

75 15

103 30

110 90

108 150

La

La

6 7

120

La«

L.a .

О,к

240

262

310

107 90

Еи Ид Zn 5 А1 019 ор ор

Е иОЪ ™ я А l " O +2 А 1а РЭ

Е и, : M g . А 1„ 01 +3 А 1, 0

109 70

100 67

П р и м.е ч а н и е. Используют следующие химические ре активй l

La<0 (ТУ 48-4-184-72) 1а 0-1 ЦЕНа 1 КГ 27

Еи» 0 (ТУ 48-4-194-72) !ЕЬ.0-1 То же 900 руб

3 0 (ТУ-48-4-191-72) Um 0-1 -" 700 руб

А 1 0 (ТУ-6-09-20-89-77) .хч. для спекания (HPEA)

То же 30 руб

Mg0 (ту-6-09-841-76) хч для люминофоров 2,6 руб

zno (МРТУ 6-09-1604-64) То же . 6 2 руб

Формула изобретения .45 ношении компонентов согласно следую-. щей форйуле в мольных дозах:

Люминофор на основе гексагоиально го алюмината лантана и магния и/или

А1 0-+nÀ1 0 цинка, активированного европием, о т где О хс1,0; -0,5ФУФ 1,0; Осиа 3. личающийся тем, что, сце- Источники информации, лью повышения термостабильности H нн- принятые во внимание llpH экспертизе тенсивности красной люминесценции и . . 1. Гайдук М.И. и др. Спектры люмй:упрощения процесса получения, он со- несценции европия. М., "Наука", 1974, держит европий в трехвалентном состо- с. 120, янин и дополнительно сверхстехиометри- 2. Патент .Англии 19 1452083, ческий оксид алюминия А1 О5 при соот- кл. С 4 5 опублик. 1976.

Составитель Л.Романцева

Редактор И.митровка Техред М.Гергель

Корректор A,Ôåðåíö

Заказ 839/36 Тираж 637 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ю

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4