Einsatzbereiche Seltener Erden in der Elektro- und ... · Einsatzbereiche seltener Erden in der Elektro- und Lichttechnik PfDThProf. Dr. Thomas Jü t lJüstel University of Applied

Einsatzbereiche seltener Erden in derEinsatzbereiche seltener Erden in derElektro- und Lichttechnik

P f D Th Jü t lProf. Dr. Thomas JüstelUniversity of Applied Sciences Münster

Trend 2013

Prof. Dr. T. Jüstel, University of Applied Sciences Münster, Germany Slide 1

Hamburg, den 05. Februar 2013

1 18Periodensystem - Lichttechnik

B5

B4

Li3ZnH

1

C6

O8

N7

F9 10

ZnHe2

1

2 13 14 15 16 17

18

1

2

Gruppeny

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31Al13BBe

19Na11Li

32Si

14C

34S

16O

33P

15N

35Cl17F

36Ar18Ne

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2

3

4

Mg12

20

57Y

39Sc

72Zr40Ti

73Nb41V

74Mo42Cr

75Tc43Mn

76Ru44Fe

77Rh45Co

78Pd46Ni

79

Ag47Cu

80

Cd48Zn

81

In49Ga

55Rb37K

82

Sn50Ge

84Te

52Se

83

Sb51As

85I

53Br

86Xe54Kr 4

5

Ca

Sr38

56La57

Hf72

Ta73

W74

Re75

Os76

Ir77

Pt78

Au79

Hg80

Tl81

BaCs55

Pb82 84

Bi83

At85

Rn86

Po

Ac89

RaFr87

6

7

56

88Rf104

Db105

Sg106

Bh107

Hs108

Mt109

Ds110

Rg111

Cn112

Ce58

Pr59

Nd60

Pm61

Sm62

Eu63

Gd64

Tb65

Dy66

Ho67

Er68

Tm69

Yb70

Lu71 6

Füllgaskomponente in Metallhalogenidampen Aktivator in Leuchtstoffen/Lasern

Th90

Pa91

U92

Np93

Pu94

Am95

Cm96

Bk97

Cf98

Es99

Fm100

Md101

No102

Lr103 7


Füllgaskomponente in Metallhalogenidampen Aktivator in Leuchtstoffen/LasernElektrodenkomponente Wirtsmaterialkomponente

Periodensystem - Elektrotechnik1 18y

B5

B4

Li3ZnH

1

C6

O8

N7

F9 10

ZnHe2

1

2 13 14 15 16 17

18

1

2

Gruppen

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31Al13BBe

19Na11Li

32Si

14C

34S

16O

33P

15N

35Cl17F

36Ar18Ne

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2

3

4

Mg12

20

57Y

39Sc

72Zr40Ti

73Nb41V

74Mo42Cr

75Tc43Mn

76Ru44Fe

77Rh45Co

78Pd46Ni

79

Ag47Cu

80

Cd48Zn

81

In49Ga

55Rb37K

82

Sn50Ge

84Te

52Se

83

Sb51As

85I

53Br

86Xe54Kr 4

5

Ca

Sr38

56La57

Hf72

Ta73

W74

Re75

Os76

Ir77

Pt78

Au79

Hg80

Tl81

BaCs55

Pb82 84

Bi83

At85

Rn86

Po

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RaFr87

6

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Db105

Sg106

Bh107

Hs108

Mt109

Ds110

Rg111

Cn112

Ce58

Pr59

Nd60

Pm61

Sm62

Eu63

Gd64

Tb65

Dy66

Ho67

Er68

Tm69

Yb70

Lu71 6

Energiespeichermaterialien Detektoren/KatalysatorenElektronikkomponenten Brennstoffzellen(komponenten)

Th90

Pa91

U92

Np93

Pu94

Am95

Cm96

Bk97

Cf98

Es99

Fm100

Md101

No102

Lr103 7


Elektronikkomponenten Brennstoffzellen(komponenten)Elektromotoren/Magnete Elektroden-/Leitermaterialien

Inhalt

1. Eigenschaften der seltenen Erden

2 S lt E d i d El kt d Li htt h ik2. Seltene Erden in der Elektro- und Lichttechnik

3. Substitutionsmöglichkeiten

4. Recyclingstrategien


5. Zusammenfassung und Ausblick

1. Eigenschaften der seltenen ErdenElektronkonfiguration der Metalle und ihrer Kationen

g

Metalle[Xe] La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 6s 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 25d 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 15d 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 14f 0 1 3 4 5 6 7 7 9 10 11 12 13 14 14

Kationen[Xe] La3+ Ce3+ Pr3+ Nd3+ Pm3+ Sm3+ Eu3+ Gd3+ Tb3+ Dy3+ Ho3+ Er3+ Tm3+ Yb3+ Lu3+

Ce4+ Pr4+ Nd4+ Sm2+ Eu2+ Dy4+ Tm2+ Yb2+

Tb4+

4f 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Elektronenkonfiguration ml -3 -2 -1 0 1 2 3 -2 -1 0 1 2 0 -1 0 1 z.B. von Gd3+/Eu2+/Tb4+ [Xe]

Ce3+ Yb3+ Pr4+ Nd4+ Tb4+ Dy4+ Sm2+ Eu2+ Tm2+ paramagnetische Ionen

4f 5d 6s

6p


Ce3 - Yb3 , Pr4 , Nd4 , Tb4 , Dy4 , Sm2 , Eu2 , Tm2 paramagnetische IonenGd0, Tb0, Dy0 ferromagnetische Ordnung (TC < RT)

1. Eigenschaften der seltenen ErdenMagnetische Eigenschaften

g

10

11

Als Kationen stark paramagnetisch- Gd3+ Magnetische Kontrastmittel [Gd3+(dota)]- Dy3+/Ho3+ Maximales magnetisches Moment 5

6

7

8

9

eff [µ

B]

Dy /Ho Maximales magnetisches Momentaller Elementkationen ~ 10.6 µB

- Zum Vergleich: Fe3+/Mn2+ µeff = 5.9 µB1

2

3

4

5µ e

Als Metalle bzw. Legierungen ferromagnetisch- Gd/Tb/Dy

La3+ Ce3+ Pr3+ Nd3+Pm3+Sm3+Eu3+Gd3+Tb3+ Dy3+Ho3+ Er3+ Tm3+Yb3+ Lu3+0

- Nd2Fe14B- SmCo5 und Sm2Co17

Als Baustein ferromagnetischer Materialien- Y3Fe5O12 „YIG“- Gd Fe O GdIG“ Ferromagnetische Ordnung


- Gd3Fe5O12 „GdIG Ferromagnetische Ordnungin 4f Ferromagneten

1. Eigenschaften der seltenen ErdenMagnetische Eigenschaften

g

Wichtige Kennzahlen magnetischer Werkstoffe: - Koerzitivfeldstärke Weich- bzw. hartmagnetische Materialien- Energiedichte KonversionseffizienzEnergiedichte Konversionseffizienz

Legierung Koerzitivfeld-stärke Hc [kA/m]

Typ. Energiedichte (BH)max [kJ/m3]

Stahl (0.9% C, 1.0% Mn) 4 1.6Martensitischer Stahl (9% Co) 11 3.3AlNiCo (21% Ni 12% Al 5% Co Fe) 35 11AlNiCo (21% Ni, 12% Al, 5% Co, Fe) 35 11CuNiFe (60% Cu, 20% Fe, 20% Ni) 44 12SrFe12O19 260 29SmCo5 760 200Sm2Co17 720 250Nd Fe B:Dy Pr 880 360


Nd2Fe14B:Dy,Pr 880 360

1. Eigenschaften der seltenen ErdenOptische Eigenschaften - Absorption

g

La La2O3 Hochbrechende Gläser z.B. für Linsenin Kameralinsen oder Teleskopen

Ce Ce2O3/CeO2 UV-Filter in Lichtquellen etc.

Pr Pr O /PrO FarbfilterPr Pr2O3/PrO2 Farbfilter

Nd Nd2O3 Farbfilter100

60

70

80

90

100

n [%

]

10

20

30

40

50

[Xe]4f2 -[Xe]4f15d1

1D2

Ref

lect

ion

3P03P1

3P2


250 300 350 400 450 500 550 600 650 7000

[Xe]4f 5d

Wellenlänge [nm]

1. Eigenschaften der seltenen ErdenOptische Eigenschaften - Lumineszenz

g

1

UV

E T f

2

Energy Transfer

Eu3+Tb3+Eu2+

400 500 600 700Wavelength [nm]

Ln3+ Tausende Energieniveausund entsprechend viele optischeÜ

Wavelength [nm]


Übergänge im UV, VIS und NIR-Bereich

1. Eigenschaften der seltenen Erdeng

4f75d1

Vereinfachtes Energieniveauschema einiger Lanthanoidionen254 nm

4f65d1

4.0x1045d1

4f72p-1

6P7/2

6I7/2

Typische LinienemitterPr3+ SzintillatorenNd3+ LaserSm2+/3+ Detektoren

3.5x104

4f65d1

5D3

cm-1

] 5D3

7/2 Sm Detektoren Eu3+ FluoreszenzlampenGd3+ UV-LampenTb3+ FluoreszenzlampenD 3+ Si h h it i i ht

3.0x104

2.5x104460 nm

nerg

ie[c 5D2

5D15D0

5D4Dy3+ Sicherheitseinricht.Ho3+ Laser Er3+ GlasfaserTm3+ Plasmadisplays

2.0x104

1.5x104

460 nm

En

7F 2 10

Tm PlasmadisplaysYb3+ Laser

Typische BandenemitterC 3+ LED UV L

1.0x104

0.5x104

Eu3+

5 423

1 00.0 8S7/2

2F7/2

2F5/2

7F6

Eu2+Ce3+ Gd3+ Tb3+

54

23

7F68S7/2

Ce3+ LEDs, UV-LampenPr3+ DetektorenNd3+ UV-LampenEu2+ LEDs


4f6 4f74f1 4f7 4f8Eu LEDsYb2+ Laser[Xe]

2. Seltene Erden in der Elektrotechnik

Bedeutende elektrotechnische Werkstoffe und deren Anwendungen

SupraleiterHartmagnete Thermistoren

g

Ionenleiter

NMR-GeräteMotoren, GeneratorenLautsprecher, Mikro-phone Telefone Kopf-

TemperatursensorenBrennstoffzellen

Teilchenbeschleuniger

Fusionsreaktoren

phone, Telefone, Kopf-hörer, Hörgeräte

Magn. KupplungenSensoren

Einschaltstrom-begrenzer

Lambda-Sonden

Sensoren

SQUIDsSchwebebahnen

HebevorrichtungenSpannungs-

stabilisatoren

(La.Ba)2CuO4

Nd2Fe14BSmCo5

LaCoO3:SrCeO2:SmZrO2:Y


YBa2Cu3O7Sm2Co17 Sm2O3-Tb2O3LaCeO3:Ba

2. Seltene Erden in der Lichttechnik

Grundlegende physikalische Prozess der Lichterzeugung

Thermische Strahlung

Nieder- und Hoch-druckgasentladungen

Elektro-lumineszenz

Chemische Oxidation

g y g g

Strahlung druckgasentladungen lumineszenz

Glühstrümpfe: 99% ThO2 +

1% CeO

Oxidation

Glüh- und Halogen-lampen

Na- und Hg-DampflampenMetallhalogenidlampen

Anorganische LEDs und OLEDs

1% CeO2

El kt d S 3+ Y3+ K i h LiZündsteine:

Mischmetall =30% Fe + 70% La-Sm

Glasadditive: La2O3 / Ce2O3

Elektroden: Sc3+, Y3+

Gasfüllungen:DyI3, HoI3, TmI3

Leuchtstoffe

Keramische Linsen:Y, La, Gd, LuLeuchtstoffe


2. Seltene Erden in der LichttechnikLichtausbeute einer Lichtquelle Emission von Linien oder

schmaler Banden durchEu2+ Tb3+/Mn2+ Eu3+/Mn4+

• Stark abhängig vom Emissionsspektrum

• Das Optimum liegt bei 555 nm ]

Eu Tb /Mn Eu /Mn

Das Optimum liegt bei 555 nm– V() = 683 lm/W (= 100%)

Li ht t cy[ l

m/W

• Lichtstrom– 1000 lm bei 555 nm

erfordert 1.5 W Strahlung

sef

ficie

nc

– Glühlampe mit P = 80 Wd.h. 12.5 lm/W (~ 2-3%)~ 97% IR-Strahlung Lu

min

ous

% g

• Blaue und rote StrahlungV() < 70 lm/W (~10%)

[ nm ]

L


1

– V() < 70 lm/W (~10%)

2. Seltene Erden in der LichttechnikStrahlung der Gasentladung

GewünschtesSpektrum KappeGlaskolben pp

Leuchtstoff-schicht

angeregtesHg-Atom Elektronen

Elektrode

Gasentladung UV-Strahlung sichtbares LichtSE L ht t ffSE-Leuchtstoffe

Reinigung Desinfektion B l ht


Reinigung Desinfektion Beleuchtung

2. Seltene Erden in der Lichttechnik

0,35

P = 36 W

Spektrum einer Dreibandenlampe

0 25

0,3

m]

VLaPO4:Ce,Tb P = 36 W

Prad / P 60%Prad,vis / P 30%

0,2

0,25

ät [W

/nm

Y2O3:Eu

0 1

0,15

nten

sitä BaMgAl10O17:Eu

Hg-

0,05

0,1In Linien

0350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

[nm]


[nm]Einsatz von Linienemittern Lichtausbeute 100 lm/W, Farbwiedergabeindex ~ 85

2. Seltene Erden in der Lichttechnik - LeuchtstoffeGlobaler Markt für Leuchtstoffe 2006

Anwendung Volumen (~ 20000 t) Wert (~ 580 Mill. US$)

Fluoreszenzlampen 66% 49%Fluoreszenzlampen 66% 49%

Kathodenstrahlröhren 23% 14%

Plasmafernseher 2% 7%

LCD-Fernseher 6% 21%LCD-Fernseher 6% 21%

Andere 3% 9%

Quelle: Rhodia 2007

• Der Beleuchtungssektor hat den höchsten Bedarf and SE-Leuchtstoffen


Der Beleuchtungssektor hat den höchsten Bedarf and SE Leuchtstoffen• Der Marktwert für Leuchtstoffe für PDPs und LCDs ist besonders hoch

2. Seltene Erden in der Lichttechnik - LeuchtstoffeEntwicklung des Leuchtstoffmarktes von 2006 bis 2011

Anwendung Marktwert 2006 Marktwert 2011 (610 Mill. US$)

Fluoreszenzlampen 49% 54%Fluoreszenzlampen 49% 54%

Kathodenstrahlröhren 14% 7%

Plasmafernseher 7% 7%

LCD-Fernseher 21% 23%LCD-Fernseher 21% 23%

Andere 9% 9%

Quelle: Rhodia 2007

• Der Markt für Leuchtstoffe für Fluorezenzlampen wächst langsam


Der Markt für Leuchtstoffe für Fluorezenzlampen wächst langsam• Kathodenstrahlröhrenleuchtstoffe zeigen einen starken Nachfrageeinbruch

2. Seltene Erden in der Lichttechnik - LeuchtstoffeProduktion von SE-Leuchtstoffen in China [t]

Jahr 2005 2006 2007

Trichromatische FL-Leuchtstoffe 2500 3200 6400

Kathodenstrahlleuchtstoffe 1650 1300 1000Kathodenstrahlleuchtstoffe 1650 1300 1000

Nachleuchtpigmente 1500 1195 900

Andere Leuchtstoffe - 175 180

Summe 5650 5870 8480

Quelle: CREIC Nov 2008


2. Seltene Erden in der Lichttechnik - LeuchtstoffeRezente Markttreiber

Beleuchtung• Glühlampenverbot in der EU• Erhöhung der Energieeffizienz wird von Regierungen• Erhöhung der Energieeffizienz wird von Regierungen,

wie Kuba, China, Indien, Australien, USA etc. gefördert• Ersatz von Halophosphatlampen durch

trichromatische Lampen (Eu2+ Tb3+ Eu3+)trichromatische Lampen (Eu2 , Tb3 , Eu3 )• Reduktion der Hg-Dosierung• Hg-Verbot in 2020? (Genf, Januar 2013)

Bildschirme• Extinktion der Kathodenstrahlröhren• Starkes Wachstum von PDPs und vor allem LCDs• Zunahme der Bildschirmdiagonalen (40 65) inch TV • Einsatz von LEDs in der LCD Hintergrundbeleuchtung


Einsatz von LEDs in der LCD Hintergrundbeleuchtung

2. Seltene Erden in der Elektrotechnik - MagneteSe te e de de e t otec ag ete

• Steigender Einsatz von Elektromotoren in der Automobilbranche> 25 St ll t F h> 25 Stellmotoren pro FahrzeugElektrischer Antrieb/Bremsen

• Festplatten (HDDs)Magnete: 2 wt-% der HDDMagnete: 2 wt-% der HDDSelt. Erden: 0.6 wt-% der HDD

• Windkraftanlagenoff-Shore: 650 kg Nd/Anlageoff Shore: 650 kg Nd/Anlage~ 100 kg/MW Leistung


3. Substitutionsmöglichkeiten - LeuchtstoffeBeispiel: Grüner Leuchtstoff für Fluoreszenzlampen und Plasmafernseher

g

Spektrale Komponenten

mit Tb3+-Leuchtstoffen mit Mn2+-Leuchtstoffen

0,8

1,0BaMgAl10O17:Eu

0,8

1,0(Y,Gd)BO3:TbBaMgAl10O17:Eu

0 4

0,6

,

ativ

e In

tens

ität

(Y,Gd)BO3:Eu

0 4

0,6

,

ativ

e In

tens

ität

(Y,Gd)BO3:Eu

0,2

0,4

Rel

a

Zn2SiO4:Mn0,2

0,4

Rel

a

Status: Tb3+ Leuchtstoffe: LaPO4:Ce,Tb; CeMgAl11O19:Tb, (Y,Gd)BO3:Tb

400 450 500 550 600 650 700 7500,0

2 4

Wellenlänge [nm]400 450 500 550 600 650 700 750

0,0

Wellenlänge [nm]


4 g 11 19 ( ) 3Alternativen: Mn2+ Leuchtstoffe: Zn2SiO4:Mn; BaMgAl10O17:Mn

3. Substitutionsmöglichkeiten - LeuchtstoffeReduktion der Menge wertvoller SE-Leuchtstoffe pro Lampe durchSubstitution oder Mischung mit SE-freien Leuchtstoffen

g

• Halophosphate um SE-aktivierte RGB Michungen zu ersetzen?• Eu2+ dotierte ortho-Silicate an Stelle von LaPO4:Ce,Tb?• Mn2+ dotierte ortho-Silicate an Stelle von LaPO4:Ce,Tb?Mn dotierte ortho Silicate an Stelle von LaPO4:Ce,Tb?• Pr3+ dotierte Aluminate um Y2O3:Eu zu ersetzen?

Konsequenzen der o.g. Maßnahmen0,8

1,0

Ba2SiO4:Eu (Ba,Sr)2SiO4:Eu Sr2SiO4:Eu(Sr Ca)2SiO4:Euu.

)

Emissionsspektren einiger ortho-Silicate

• Reduzierte Energieeffizienz• Reduzierte Lebensdauer• Geringere thermische Stabilität 0 4

0,6

,

(Sr,Ca)2SiO4:Eu

on n

tens

ity (a

.ug

• Geringere Farbpunktstabilität

0 0

0,2

0,4E

mis

sio


400 500 600 700 8000,0

Wavelength [nm]

3. Substitutionsmöglichkeiten - MagneteErsatz für Nd2Fe14B, SmCo5, Sm2Co17

g g

• Dauermagnete auf Basis von Eisenoxiden mit Zusätzen anderer Oxide? Problem: Faktor zehn kleineres Energieprodukt (BH)max als SE-Magnete. In vielen Motor- und Generatoranwendungen nicht einsetzbar! In vielen Motor und Generatoranwendungen nicht einsetzbar!

• Nanoskalige Fe/Co-Verbindungen?Nano Stäbchen die sich magnetisch ordnen und in einer Matrix zuNano-Stäbchen, die sich magnetisch ordnen und in einer Matrix zu ferromagnetischen Domänen fixiert werden Technologisch sehr anspruchsvoll

• Neuartige Molekulare Magnete?Bsp.: [Mn12O12(CH3COO)16(H2O)4]·2CH3COOH·4H2O„Mn12ac“ggf. langfristig


4. RecyclingstrategienMotivation

y g g

• Stark steigende Nachfrage nach SE(2003: 85 kt, 2010: 136 kt, 2016: 200 kt)

– Katalysatoren 25%y– Glas + Keramik 20%– Batterien 13%– Legierungen 10%g g– Magnete 25%– Leuchtstoffe 6%

• China ist quasi Monopolist (97%), besondersbei den schweren SE Elementen, d.h. Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

Quelle: U.S. Geological Survey

• EU Gesetzgebung:“Waste Electrical and Electronic


Equipment Directive (WEEE)”

4. RecyclingstrategienBeispiel: Recycling von Fluoreszenzlampen (kompakte and Röhren)

y g g

Situation in Deutschland• 240 Mill. Fluoreszenzlampen/Jahr• Das entspricht 600 t Leuchtstoff oder etwa 2 5 g Leuchtstoff / Lampe• Das entspricht 600 t Leuchtstoff oder etwa 2.5 g Leuchtstoff / Lampe

(Quelle: Statistisches Bundesamt)

“End-of-life” Lampen• Rückfluss vom Endverbraucher ~ 10 – 20%• Endlagerung der Lampen zurzeit noch die dominierende Strategie

Patentsituation• ~ 10 Patente für die Rückgewinnung der SE (DE oder EP Patente)

10 P t t fü d R li Fl l


• < 10 Patente für das Recycling von Fluoreszenzlampen

4. RecyclingstrategienBeispiel: Recycling von Fluoreszenzlampen (kompakte and Röhren)

y g g

Ziel• Rückgewinnung der schweren SE-Elemente Y, La, Ce, Eu, Gd, Tb als Oxide• Hohe Reinheit (99.99%) für die Produktion neuer Leuchtstoffe erforderlich• Niedrigere Reinheit für einige Anwendungen akzeptabel, z.B. Metallurgie

Strategie• Separation der Lampenkomponenten: Glas, Hg, Metalle, Kunststoffe,

Leuchtstoffe• Auflösung der Leuchtstoffe, Trennung, chromatografische Reinigung und


g , g, g g gFällung der Oxide mit 99.99% Reinheit

4. Recyclingstrategien1. Beispiel: Rhodia‘s Lampen-Recycling-Projekt

y g g

3-Schritt Prozess• Preparation eines SE-Konzentrats aus den wiedergewonnenen SE-

Leuchtstoffpulvern La Ce Eu Gd Tb YLeuchtstoffpulvern La, Ce, Eu, Gd, Tb, Y• Auftrennung des SE-Konzentrats• Synthese neuer SE-Leuchtstoffe, wie z.B. Y2O3:Euy , 2 3

OrtS i t F d L R h ll (F k i h)Saint Fons und La Rochelle (Frankreich)

ZeitplanZeitplan• Industrielle Demoanlage seit Anfang 2012 im Betrieb

(Kapazität: 1000 t Pulver/Jahr)


• Anlage mit voller Kapazität, d.h. 2500 t Pulver/Jahr ab 2013

4. Recyclingstrategien2. Beispiel: Hitachi‘s Magnet-Recycling-Projekt

y g g


5. Zusammenfassung und AusblickSeltene Erden in der Elektrotechnik- Eine Vielzahl elektrotechnischer Werkstoffe für die Anwendung in

g

Magneten, Hochleistungskondensatoren, Ionen- und Supraleitern, Detektoren, Thermistoren, usw. enthalten SE- In den meisten Anwendungen sind SE-Verbindungen nur sehr zuIn den meisten Anwendungen sind SE Verbindungen nur sehr zuschwer oder gar nicht substituierbar- Insbesondere als magnetische Werkstoffe sind SE-Legierungennahezu unverzichtbarnahezu unverzichtbar

Seltene Erden in der LichttechnikSeltene Erden in der Lichttechnik- Eu2+/3+ and Tb3+ aktivierte Leuchtstoffe sind die Basis effizienterLichtquellen mit hoher Farbwiedergabe

M 2+ kti ii t d E 2+ kti i t th Sili t L ht t ff kö t- Mn2+ aktiviierte oder Eu2+ aktivierte ortho-Silicate Leuchtstoffe könntenggf. unter Abstrichen bei der Qualität das wertvolle Terbium ersetzenLaPO4:Ce,Tb


- Recyclingaktivitäten haben rezent bei Rhodia begonnen

5. Zusammenfassung und AusblickSeltene Erden in der Bildschirmtechnologie- Plasma TVs und LCDs verwenden RGB SE-Leuchtstoffe

g

- Auch HID-Lampen sowie UHP-Lampen für Projektoren enthaltenkleine Mengen seltener Erden, die aber unverzichtbar sind- Substitution oder Recycling ist hier gegenwärtig noch kein Themay g g g g

Im AllgemeinenIm Allgemeinen- SE-Elemente werden nur in relativ geringen Mengen (6% vomGesamtmarkt) für Leuchtstoffe (Lampen und Bildschirme), Szintillatoren oder Laserverstärkermedien verwendetSzintillatoren oder Laserverstärkermedien verwendet- Allerdings ist ihr Einsatz aufgrund ihrer einzigartigen optischenEigenschaften unverzichtbar


Vitamine der High-Tech-Industrie!

5. Zusammenfassung und AusblickgNeue Anwendungen in der UV- und Sicherheitstechnik

Trend 1: Optischer Produktschutz Lumineszenter Fingerabdruck

T d 2 H V idTrend 2: Hg-Vermeidung Xe-Excimerlampen (172 nm) + Leuchtstoff ersetzen Hg-Nieder- und Mitteldruckstrahler Pr3+ und Nd3+-aktivierte Leuchtstoffe

1,0 Germicidal Action Curve

Lamp Spectrum YBO3:Pr

Leuchtstof max[nm]YPO4:Nd 233 YAlO :Pr 245

1,0 Germicidal Action Curve

Lamp spectrum of YAlO :Pr0,2

0,4

0,6

0,8

Em

issi

on in

tens

ity [a

.u.]

YAlO3:Pr 245YBO3:Pr 263

0,2

0,4

0,6

0,8

Inte

nsity

(a.u

.)

Lamp spectrum of YAlO3:Pr

200 250 300 350 4000,0

Wavelength [nm]


200 250 300 3500,0

Wavelength [nm]

Danksagungg gArbeitsgruppe „Tailored Optical Materials“

Institut für Optische Technologien (IOT)

Vi l D k fü Ih A f k k it!Prof. Dr. T. Jüstel, University of Applied Sciences Münster, Germany Slide 32

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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Einsatzbereiche Seltener Erden in der Elektro- und ... · Einsatzbereiche seltener Erden in der Elektro- und Lichttechnik PfDThProf. Dr. Thomas Jü t lJüstel University of Applied