Leuchtstoff

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Als Leuchtstoff werden allgemein feste Stoffe bezeichnet, die durch Anregung mit kurzwelligem Licht bis ins Ultraviolett oder Elektronenbeschuss sichtbares Licht erzeugen. Die Bezeichnung Phosphore (plural) leitet sich aus dem englischen Wort phosphor für Leuchtstoff ab. Die Bezeichnung Leucht-„Phosphor“ ist jedoch missverständlich, da Leuchtstoffe keinen elementaren Phosphor enthalten. Die richtige Bezeichnung für Leuchtstoffe ist das im russischen und französischen Sprachraum verwendete Wort Luminophor.

Grundlagen

Die Leuchterscheinungen beruhen auf der Fluoreszenz (sofortige Lichtemission bei kurzwelliger Beleuchtung), der Phosphoreszenz (zeitverzögerte Lichtemission nach kurzwelliger Beleuchtung) und der Kathodolumineszenz (Lichtaussendung bei Elektronenbeschuss).

Leuchtstoffe sind oft anorganische, kristalline Stoffe, welche durch gezieltes Einbringen von Störstellen in die Kristallstruktur eine technisch verwertbare Lichtausbeute erbringen. Es sind Reinheitsgrade der Ausgangsstoffe von bis zu 99,9999 % erforderlich.

Die Leuchtstoffe basieren meist auf Oxiden oder Sulfiden wie Zinkoxid, Zinksulfid, Zink-Cadmium-Sulfid und Zink-Sulfid-Selenid) sowie Silicaten wie z. B. Willemit und Zinkberylliumsilicat. Zinksulfid wird auch in selbstleuchtenden Radioaktiven Leuchtfarben eingesetzt.

Das Dotierungselement bestimmt die Leuchtfarbe, Beispiele:

  • ZnS:Mn → orangerot
  • ZnS:Ag → blau
  • ZnS:Cu → Grün
  • ZnS:Ln → je nach eingesetztem Lanthanoid andere Farbe von rot bis blau-grün

Wichtige Elemente sind auch die Lanthanoide Europium (Eu) und Terbium (Tb) [1]: Europium(III)-dotiertes Y2O2S dient in Farb-Bildröhren als roter Leuchtstoff, Eu3+-dotiertes Y2O3 erzeugt in Energiesparlampen und anderen Fluoreszenz-Gasentladungslampen den roten Spektralanteil. Terbium-dotiertes Gadolinium-Oxidsulfid Gd2O2S wurde als grüner Leuchtstoff in Radarbildschirmen verwendet.

Parameter, wie Lichtfarbe von Fluoreszenz und Phosphoreszenz, Nachleuchtdauer und Effizienz, sind nicht nur von den eingesetzten Stoffen abhängig, sondern auch von deren Bearbeitung (Glühen, Mahlen, Abschrecken, atmosphärische Einwirkungen während dieser Vorgänge).

Anwendungen

  • Schirmbeschichtung der Kathodenstrahlröhre (CRT) in Fernsehern, Oszilloskopen, Monitoren (Kathodolumineszenz)
  • Innenbeschichtung von Leuchtstofflampen und Leuchtröhren für die Farben Weiß und andere Farben (Fluoreszenz)
  • Tagesleuchtfarben (Sicherheitskleidung, Textmarker): leuchtet unter Ausnutzung des Blauanteiles des Tageslichtes (Fluoreszenz)
  • Sicherheitsmerkmale auf Geldscheinen und Wertpapier (Fluoreszenz)
  • Im Dunklen nachleuchtende Sicherheitsschilder und Deko-Objekte (Phosphoreszenz)
  • Fluoreszenzmarker zur Untersuchung biologischer Vorgänge (Anregung durch Ultraviolett), etwa Fluorescein

Weitere lichtaussendende feste Stoffe werden im Allgemeinen nicht als Leuchtstoff bezeichnet, zu deren Prinzipien der Lichtemission siehe auch unter Lumineszenz und Leuchtfarbe.

Siehe auch

  • Elektrolumineszenz

Literatur

  •  Werner Espe: Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik. 3: Hilfswerkstoffe, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1961.

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Leuchtstoff – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/metalle_7_1.html

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