CH720463A1 - Objekt mit einem transparenten lumineszierenden Teil - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objekt bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden (20) und mindestens einem mindestens teilweise transparenten nicht lumineszierenden Material (10), die mechanisch über jeweils mindestens eine Oberflache dauerhaft miteinander verbunden sind. Dabei werden die Materialien so gewählt, dass das Wellenlängenfenster für die Emission der Lumineszenz im lumineszierenden Material (20) und die optische Transmission im nicht lumineszierenden Material derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Emission der Lumineszenz in dem einen Material und die Transmission der nicht lumineszierenden Bereiche derart abgestimmt ist, dass die Anregung durch Licht im Wellenlängenbereich 350 bis 460 nm das mindestens eine lumineszierende Material (20) das mindestens eine nicht lumineszierende Material (10) ganz oder teilweise mit dem emittierten Lumineszenzlicht beleuchtet wird. Dadurch eröffnet die vorliegende Erfindung neue Möglichkeiten zur Herstellung von Objekten mit neuen aussergewöhniichen Lichteffekten, die aus schleif- und facettierbaren transparenten Werkstoffen/ Kompositmaterialien, z.B. in Edelsteinschliff-, Uhrengehäuse- und andere Ornament-Formen erarbeitet werden.

Description

TechnischerBereich

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objekt bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden und mindestens einem transparenten nicht lumineszierenden Material, die mechanisch stabil miteinander verbunden sind. Dabei werden die Materialien so gewählt, dass das Wellenlängenfenster für die Emission der Lumineszenz im lumineszierenden Material (oder in mehreren solchen Materialien) und die optische Transmission im nicht lumineszierenden Material (oder in mehreren solchen Materialien) aufeinander abgestimmt sind. Dadurch eröffnet die vorliegende Erfindung neue Möglichkeiten zur Herstellung von Objekten mit neuen aussergewöhnlichen Lichteffekten, die aus schleif- und facettierbaren transparenten Werkstoffen/ Kompositmaterialien, z.B. in Edelsteinschliff-, Uhrengehäuse- und andere Ornament-Formen erarbeitet werden.

Stand der Technik

[0002] Klassische Werkstoffe/ Materialien, die für Objekte, die aus schleif- und facettierbaren transparenten Werkstoffen/ Kompositmaterialien, z.B. in Edelsteinschliff-, Uhrengehäuse- und andere Ornament-Formen erarbeitet werden, sind bekannt. Diese Objekte weisen für den Betrachter verschiedene optische Aspekte auf, wie Transparenz, Reflexion, Dispersion, Farbe, Brechung des Lichtes.

[0003] Fluoreszierende oder phosphoreszierende Einkristalle und transparente Keramiken sind ebenfalls bekannt, zum Beispiel für Anwendungen als Anzeigevorrichtungen, unter anderem in Uhren: fluoreszierende Kristalle oder transparente Keramiken erzeugen durch Anregung mit kurzwelligem Licht (oft im ultravioletten oder blauen oder blau-grünen spektralen Bereich) eine Emission bei einer längeren Wellenlänge (von blau bis rot); phosphoreszierende Kristalle oder Keramiken zeigen nach dem Ende der Anregung ein langlebiges Nachleuchten und können dabei während vielen Stunden für den Betrachter deutlich sichtbar bleiben. Für beide Kategorien (fluoreszierend, phosphoreszierend) wird hier der Überbegriff lumineszierend benutzt.

[0004] Einkristalle weisen eine geordnete mikroskopische Struktur auf, die mittels einer sich in allen drei Raumrichtungen periodisch wiederholenden Elementarzelle beschrieben wird und die durch Röntgendiffraktion sehr genau bestimmt werden kann. Einkristalle für Anwendungen im Sinn dieser Erfindung weisen ein makroskopisches Volumen auf, d.h., Einkristalle haben in allen Richtungen Dimensionen von 0,1 bis 100 mm oder mehr, bevorzugt von 0,2 bis 70 mm und besonders bevorzugt von 0,3 bis 50 mm.

[0005] Einkristalline Materialien haben den Vorteil der mechanischen Stabilität und Härte, und der Eignung für die Verarbeitung als dreidimensionale Objekte mit geschliffenen und/oder facettierten und/oder polierten Oberflächen. Verschiedene Verfahren zur Herstellung von transparenten fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Kristallen sind bekannt, wie beispielsweise in CH 709 226 B1, CH 709 020 A1 oder CH 00758/20 nachzulesen ist. Beispiele für fluoreszierende Einkristalle aus CH 709 226 B1 sind Ce:Y3Al3O12(Ce-dotierter Yttrium-Aluminium Granat) oder Eu:KY(WO4)2(Eu-dotierter Kalium-Yttrium Wolframat). Beispiele für phosphoreszierende Einkristalle aus CH 709 020 B1 sind Eu,Dy:SrAl2O4oder Eu,Nd:CaAl2O4(beides dotierte Erdalkalialuminate). Beispiele aus CH 00758/20 sind Ce und Cr dotierte Granatkristalle [(Y1-aGda)1- zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, [(Gd1-aLua)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, [(Lu1-aYa)1- zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, mit 0,2 ≤ a, b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0.2 ≤ f ≤ 0,58.

[0006] Transparente lumineszierende Einkristalle wurden erst vor wenigen Jahren eingeführt und deren Anwendungen werden laufend weiterentwickelt. Letztere sind oft auf den sog. Volumeneffekt der Lichtemission in solchen Kristallen basiert. Anders als in lumineszierenden Schichten, die lumineszierende Pigmente enthalten, die nur in einer dünnen Oberflächenschicht wirksam Licht emittieren können, emittiert ein lumineszierender Einkristall wegen seiner optischen Transparenz im ganzen angeregten Volumen, d.h., in einem Volumen von einigen Zehntelkubikmillimeter bis mehr als Einhundertkubizentimeter.

[0007] Ergänzend und in vielen Eigenschaften ähnlich wie transparente lumineszierende Einkristalle sind auch transparente lumineszierende Keramiken verfügbar. Keramiken weisen eine Struktur auf, die basiert auf mikroskopischen Kristalliten mit typischen Korngrössen von 0,5 bis 20 µm und statistisch verteilten Orientierungen ist. Um transparente Keramiken herzustellen müssen einerseits sehr hohe Dichten und andererseits eine sehr geringe Porenkonzentration erreicht werden. Röntgendiffraktion einer Keramik führt zu genau bestimmbaren Unterschieden gegenüber Einkristallen mit der gleichen chemischen Zusammensetzung. Keramiken für Anwendungen im Sinn dieser Erfindung weisen ein makroskopisches Volumen auf, d.h., solche Keramiken haben in allen Richtungen Dimensionen von 0,1 bis 100 mm oder mehr, bevorzugt von 0,2 bis 70 mm und besonders bevorzugt von 0,3 bis 50 mm.

[0008] Ähnlich wie einkristalline Materialien haben auch Keramiken den Vorteil der mechanischen Stabilität und Härte, und der Eignung für die Verarbeitung als dreidimensionale Objekte mit geschliffenen und/oder facettierten und/oder polierten Oberflächen.

[0009] Verschiedene Verfahren zur Herstellung und Charakterisierung von transparenten fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Keramiken sind bekannt, wie beispielsweise in Tao Feng, Jian Lin Shi und Danyu Jiang, Journal oft he European Ceramic Society 28 (2008) 3539 für fluoreszierende Ce:Y3Sc1,5Al3,5O12(Ce-dotierter Yttrium-Scandium-Aluminium Granat) oder in Jian Xu und Setsuhisa Tanabe, Journal of Luminescence 205 (2019) 581 für u.a. phosphoreszierende Ce,Cr:Y3Al3Ga2O12(Ce und Cr-dotierter Yttrium-Aluminium-Gallium Granat) nachzulesen ist. Bei diesen Keramiken ist zu beachten, dass die Transmissionswerte bei einer bestimmten Wellenlänge durch Herstellungsverfahrensparameter variiert werden können, von relativ geringen Werten um ca. 5 bis 15% bis zu einem maximalen Wert, der nahezu den Wert (typischerweise 80 bis 85%) eines Einkristalls erreicht.

[0010] Die hier beschriebene Erfindung beschreibt die Möglichkeiten, die sich ergeben, wenn lumineszierende Einkristalle oder Keramiken im Verbund mit transparenten, nicht lumineszierenden Kristallen (oder mit ganz oder teilweise transparenten nicht lumineszierenden Keramiken) wie z.B. Quartz, Granate, Smaragde, Jadeit, Saphir, Zirkonoxid, Diamant eingesetzt werden. Der nicht lumineszierende Teil des Verbundwerkstoffs wird durch den angeregten lumineszierenden Teil ganz oder teilweise beleuchtet. Je nach gewünschtem ästhetischem Effekt kann die Beleuchtungsart angepasst werden. Mittels phosphoreszierenden Bauteilen wird ein Nachleuchten nach Unterbrechung der Anregung erzeugt.

[0011] Diese einzigartige Effekte werden hier für eine neue Anwendungsart eingesetzt, um mittels speziellen Objekten (z.B. in Form von Schmucksteinen) das durch Fluoreszenz oder Phosphoreszenz emittierte Licht ganz oder teilweise auf das Volumen des Objekts zu verteilen und dadurch gleichzeitig die Transparenz des Objekts und die Lichtemission sowohl im aktiven als auch im passiven Teil des Objekts für Lichteffekte zu nutzen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0012] Es liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Objekte bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden und mindestens einem mindestens teilweise transparenten nicht lumineszierenden Material, wobei die mindestens zwei verschiedenen Bauteile miteinander dauerhaft verbunden sind, so zu beschreiben, dass sie herstellbar und anwendbar sind. Dieses Ziel wird erreicht durch die Abstimmung der mindestens zwei lumineszierenden und nicht lumineszierenden Materialien mittels Anpassung deren Wellenlängenfenster für die Emission der Lumineszenz einerseits und die Transmission des mindestens einen nicht lumineszierenden Teil andererseits. Abgestimmte Bauteile werden gemäss den hier beschriebenen Verfahren dauerhaft miteinander verbunden und entsprechend den Vorstellungen der Kunden weiterverarbeitet und geschliffen und/oder poliert.

[0013] Die Aufgabe wird durch die Herstellung eines Objekts bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden Material und mindestens einem mindestens teilweise transparenten nicht lumineszierenden Material gemäss Anspruch 1 gelöst.

[0014] Für die Fachperson sind zahlreiche Ausführungsformen denkbar, vom konventionellen Edelsteinschliff bis zur Verarbeitung des Verbundmaterials bei gegebener verfügbaren Volumen zu einem Gehäuse, in beiden Fällen mit entsprechenden durch den mindestens einen lumineszierenden Bauteil hervorgerufenen Beleuchtungseffekten. Beispiele für solche Ausführungsformen folgen.

Zusammenfassende Beschreibung der Zeichnungen

[0015] Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben: – Figur 1 (a.bis d.)illustriert verschiedene Elemente und Begriffe, die die Rolle der verschiedenen Materialien, aus denen ein Kompositschmuckstein besteht, veranschaulichen. – Figur 2 (a.bis c.)zeigt an einem Beispiel verschiedene Verbindungsarten einen Kompositstein bestehend aus einem nicht lumineszierenden Ober- und einem lumineszierenden Unterteil. – Figur 3zeigt Beispiele der optischen Absorptionskoeffizienten (in cm<-1>) von typischen grünen Edelsteinen als Funktion der Wellenlängen (in nm) zusammen mit der Emissionskurve eines durch Europium und Dysprosium dotierten Strontiumaluminat SrAl2O4Einkristalls, der für Kompositedelsteine in Verbindung mit grünen Materialien geeignet ist. – Figur 4zeigt Beispiele der optischen Absorptionskoeffizienten (in cm<-1>) von typischen blauen Edelsteinen als Funktion der Wellenlängen (in nm) zusammen mit der Emissionskurve eines durch Europium und Neodym dotierten Calciumaluminat CaAl2O4Einkristalls, der für Kompositedelsteine in Verbindung mit blauen Materialien geeignet ist. – Figur 5 (a.bis c.)zeigt ein Beispiel für eine mehrfache Kompositstruktur, die aus drei Lagen besteht. – Figur 6 (a.und b.)zeigt ein Beispiel für eine mehrfache Kompositstruktur in Cabochon Form, die aus zwei Lagen besteht. – Figur 7 (a.bis c.)zeigt ein weiteres Beispiel für eine mehrfache Kompositstruktur in Cabochon Form, die aus drei Lagen besteht. Figur 8 (a.bis c.)beschreibt ein Beispiel einer mehrlagigen Kompositstruktur, die mit einem eingebetteten lumineszierenden Teil versehen ist. – Figur 9beschreibt ein weiteres Beispiel einer mehrlagigen Kompositstruktur, dessen Oberfläche mit einer Struktur versehen ist. – Figur 10 (a.und b.)zeigt ein Beispiel für eine Kompositstruktur, die zu einem transparenten Gehäuse für eine Uhr oder ein elektronisches tragbares Gerät geformt ist. – Figur 11zeigt eine beispielhafte Kompositstruktur, die aus der Verbindung einer teilweise lichtdurchlässigen transluzenten Oberschicht und einem phosphoreszierenden einkristallinen Substrat besteht.

Notwendige technische Begriffe für die Ausführung der Erfindung: Definitionen und Erläuterungen

[0016] Die erfinderischen Objekte bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden und mindestens einem mindestens teilweise transparenten nicht lumineszierenden Material, gehören zur Familie der Kompositmaterialien. Zu dieser Familie gehören ebenfalls sogenannte Kompositschmucksteine oder Kompositsteine: diese sind neuartige Schmucksteine bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden und mindestens einem transparenten nicht lumineszierenden Material, die durch jeweils mit entsprechenden Oberflächenbeschaffenheiten geformten Flächen verbunden sind.

[0017] Folgende Begriffe bilden die Grundlagen für die Beschreibung der Ausführung der Erfindung und werden in den folgenden Absätzen beschrieben und definiert.

[0018] Die BegriffeKompositschmucksteinoderKompositsteinwerden hier so ausgelegt, dass aus einem solchen Stein Volumenobjekte von unterschiedlicher Grösse hergestellt werden, beispielsweise vom relativ kleinen facettierten Edelstein bis zu einem verhältnissmässig grossen Objekt wie zum Beispiel ein ganz oder teilweise poliertes Gehäuse für eine Armbanduhr. Weiter kann ein Kompositstein teil einesOrnamentssein, z.B. als Teil eines ganz oder teilweise transparentem Behälters wie ein Parfümflacon.

[0019] Für Objekte, die gemäss der Erfindung hergestellt sind, werden transparente lumineszierende Materialien verwendet. Diese Materialien müssen gleichzeitig lumineszierende und lichtdurchlässige Eigenschaften aufweisen. Der Begrifflumineszierendwurde weiter oben bereits eingeführt. Der Begrifftransparentbedeutet, dass das Material in einer optischen Messung der Transmission in mindestens einem Teil des sichtbaren Wellenlängenbereichs Werte von mehr als 10 %, bevorzugt mehr als 25% erreicht. Solche Materialien erscheinen für den Betrachter mindestens teilweise lichtdurchlässig.

[0020] Lumineszierende transparente Materialien könnenKristallez.B. aus folgender Gruppe sein: X:Y2SiO5; X:Lu2SiO5; X:(RE1-xRFx)2SiO5; X:KY(WO4)2; X:KGd(WO4)2; X:KLu(WO4)2; X:K(RE1-xRFx)(WO4)2; X:NaY(WO4)2; X:NaGd(WO4)2; X:NaLu(WO4)2; X:Na(RE1-xRFx)(WO4)2; X:Y2O3; X:Lu2O3; X:(RE1-xRFx)2O3; X:YVO4; X:LuVO4; X:(RE1-xRFx)VO4; X:Li3RE3Ba2(MoO4)3; X:Li3RE3Ba2(WO4)8, wobei RE und RF unterschiedliche seltene Erden aus der Gruppe Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb, Lu, mit 0 ≤ x ≤ 1 bezeichnen, und die Dotierung X eine weitere, andere (als RE und RF) seltene Erde aus derselben Gruppe bezeichnet; SrAl2O4dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; SrAl2O4dotiert mit Eu<2+>und X, wobei die Dotierung X eine seltene Erde aus der Gruppe Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Er, Ho, Tm, Yb bezeichnet; SrAl2O4dotiert mit Eu<2+>; SrAl4O7dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; SrAl12O19dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>; CaAl2O4dotiert mit Eu<2+>und Nd<3+>; CaAl2O4dotiert mit Eu<2+>und X, wobei die Dotierung X eine seltene Erde aus der Gruppe Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb bezeichnet; CaAl2O4dotiert mit Eu<2+>; Sr1-xCaxAl2O4mit x im Bereich zwischen 0 und 1,00, dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr1-xBaxAl2O4mit x im Bereich zwischen 0 und 1,00, dotiert mit Eu<2+>und X, wobei die Dotierung X eine seltene Erde aus der Gruppe Ce, Pr, Sm, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb bezeichnet; SrSc2O4dotiert mit Eu<2+>und Nd<3+>; SrSc2O4dotiert mit Eu<2+>; Sr2SiO4dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; (Sr1- uBau)2SiO4mit u im Bereich zwischen 0 und 1,00, dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>; YPO4dotiert mit Pr<3+>und Nd<3+>; YPO4dotiert mit Pr<3+>; REPO4dotiert mit Pr<3+>und Nd<3+>, wobei RE ein Element der Gruppe La, Ce, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu ist; REPO4dotiert mit Pr<3+>, wobei RE ein Element der Gruppe La, Ce, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu ist; [(RE1-a-bSEaTEb)1-zDRz]3[(Al1-cDMc)1-f-gGafScg]5O12, mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f, g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, und mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f < 0,6, 0 ≤ g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE aus mindestens einem der Ionen Y<3+>, Gd<3+>, Lu<3+>und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, wobei für alle Granatkristalle die Dotierung DR aus mindestens einem Ion aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>besteht, die Dotierung DM aus mindestens einem Ion der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>besteht, wobei Einzel- und Mehrfachdotierungen wie Cr<3+>, Ce<3+>-Cr<3+>, Pr<3+>-Cr<3+>, Nd<3+>-Cr<3+>, Tb<3+>-Cr<3+>, Dy<3+>-Cr<3+>, V<3+>, Ce<3+>-V<3+>, Pr<3+>-V<3+>, Nd<3+>-V<3+>, Tb<3+>-V<3+>, Dy<3+>-V<3+>, Fe<3+>, Ce<3+>-Fe<3+>, Pr<3+>-Fe<3+>, Nd<3+>-Fe<3+>, Tb<3+>-Fe<3+>, Dy<3+>-Fe<3+>, Ti<3+>, Ce<3+>-Ti<3+>, Pr<3+>-Ti<3+>, Nd<3+>-Ti<3+>, Tb<3+>-Ti<3+>, Dy<3+>-Ti<3+>bevorzugt sind und wobei Mehrfachdotierungen mit gleichzeitig mehreren seltenen Erden aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>und/oder mehreren Übergangsmetallen aus der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>ebenfalls bevorzugt sind.

[0021] Ein Kristall ist ein homogener Festkörper, er ist stofflich und physikalisch einheitlich, weist jedoch eine Abhängigkeit seiner Eigenschaften gegenüber der Raumrichtung ab. Wie weiter oben erwähnt, ist die charakteristische Eigenschaft von Kristallen die regelmäßige Anordnung in allen drei Raumrichtungen. In diesem Sinne sind alle in dieser Verwendung verwendete Kristalle dreidimensional periodisch und aus gleichbleibenden Struktureinheiten aufgebaut. Diese Struktureinheit heisst Einheits- oder Elementarzelle. Ausser Kristallen gibt es weitere Festkörper, die keine innere Fernordnung haben und amorph genannt werden. Ein Beispiel ist Glas (auch sogenanntes Bleikristall und anderes Kristallglas).

[0022] Wichtig für die erfinderischen Objekte ist die geometrische Grösse der Kristalle. Eingesetzt für die Erfindung werden Kristalle mit mindestens einer linearen Dimension mit einer Mindestlänge von über 1,5 mm, besonders bevorzugt über 7,5 mm.

[0023] Wie weiter oben ebenfalls bereits beschrieben, können transparente lumineszierende Materialien auch spezielle transparenteKeramikenz.B. aus folgender Materialgruppe (mit mehrheitlich kubischer Symmetrie der einzelnen Kristalliten) sein: [(RE1-a-bSEaTEb)1-zDRz]3[(Al1-cDMc)1-f-gGafScg]5O12, mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f, g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, und mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f < 0,6, 0 ≤ g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE aus mindestens einem der Ionen Y<3+>, Gd<3+>, Lu<3+>und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, wobei für alle Granatkristalle die Dotierung DR aus mindestens einem Ion aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>besteht, die Dotierung DM aus mindestens einem Ion der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>besteht, wobei Einzel- und Mehrfachdotierungen wie Cr<3+>, Ce<3+>-Cr<3+>, Pr<3+>-Cr<3+>, Nd<3+>-Cr<3+>, Tb<3+>-Cr<3+>, Dy<3+>-Cr<3+>, V<3+>, Ce<3+>-V<3+>, Pr<3+>-V<3+>, Nd<3+>-V<3+>, Tb<3+>-V<3+>, Dy<3+>-V<3+>, Fe<3+>, Ce<3+>-Fe<3+>, Pr<3+>-Fe<3+>, Nd<3+>-Fe<3+>, Tb<3+>-Fe<3+>, Dy<3+>-Fe<3+>, Ti<3+>, Ce<3+>-Ti<3+>, Pr<3+>-Ti<3+>, Nd<3+>-Ti<3+>, Tb<3+>-Ti<3+>, Dy<3+>-Ti<3+>bevorzugt sind und wobei Mehrfachdotierungen mit gleichzeitig mehreren seltenen Erden aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>und/oder mehreren Übergangsmetallen aus der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>ebenfalls bevorzugt sind; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>; MgAl2O4dotiert mit Mn<2+>oder dotiert mit mindestens einem Übergangsmetall.

[0024] Keramiken oder keramische Werkstoffe werden definiert als anorganisch, nichtmetallisch, in Wasser schwer löslich und zu wenigstens 30% bestehend aus kristallinen Körner. In der Regel werden sie bei Raumtemperatur aus einer Rohmasse geformt und erhalten ihre typischen Werkstoffeigenschaften durch eine Temperaturbehandlung meist weit über 800 °C, oft unter Vakuum oder in einer Sauerstoffarmen Atmosphäre, manchmal unter speziellen Bedingungen wie hoher isostatischer Druck oder über einen Schmelzfluss mit anschliessender Kristallisation.

[0025] Für Objekte, die gemäss der Erfindung hergestellt sind, werden ebenfallstransparente nicht lumineszierende Materialienverwendet. Diese Materialien bilden die nicht lumineszierenden Bereiche der Objekte, die aufgrund ihrer Lichtdurchlässigkeit (von Transluzenz bis maximaler Transparenz) Lichteffekte durch die Beleuchtung, die von den lumineszierenden Bereichen emittiert wird, erzeugen.

[0026] Beispiele für solche nicht lumineszierende Materialien sind (synthetische oder natürliche) Einkristalle wie z.B. die klassischen Edelsteine und Halbedelsteine (wie u.A. Diamante, kubische Zirkonoxide, Granate, Saphire, Rubine, Smaragde, Quarze), Komposite wie z.B. Mischungen aus Jadeit plus Nephrit, transparente nicht lumineszierende Keramiken (wie u.A. Yttrium-Aluminium-Granate, Spinelle).

[0027] Sowohl die transparenten lumineszierenden wie auch die transparenten nicht lumineszierenden Materialien lassen sich so bearbeiten, dass sieFormen mitangepassten Seitenaufweisen, damit einedauerhafte Verbindungermöglicht wird.

[0028] Die Verbindung der beiden Teile kann durch Kleben nach dem Polieren der zu verbindenden Oberflächen erfolgen. Andere Verbindungs- oder Fügetechniken sind ebenfalls anwendbar, wie z.B. ein sogenanntes Hochtemperaturschweissen durch Diffusion. Dabei werden die zu verbindenden geometrisch angepassten (so dass dazwischen keine Luftlücke besteht) Oberflächen bei hohen Temperaturen (von über 50% des Schmelzpunktes der Materialien in Grad Kelvin) miteinander verschweisst.

[0029] Für viele Anwendungen der erfinderischen Objekte sind polierte Oberflächen mit einer geringen Rauheit vorteilhaft. In einigen Fällen kann eine Politur der Facetten, nach der Lehre der klassischenSchliffe für Brilliante oderEdelsteinevorgenommen werden. In anderen Fällen werden moderne Entwicklungen der Edelsteinschleifkunde eingesetzt.

[0030] Dabei werden die geometrischen Massen (Winkel, Höhen, Langen) der Brechzahlen des geschliffenen Materials angepasst und auf die Formen und Proportionen der Kompositschmucksteine erweitert.

[0031] Der in einigen Fällen weiter unten erwähnteCabochonist eine relativ einfache Schliffart von Schmuckmaterialien ohne Entstehung von Facetten. Oft ist dabei die Unterseite flach und die Oberseite nach außen gleichmäßig gewölbt. Ein doppelter Cabochon ist dagegen auch auf der Unterseite linsenförmig konvex geschliffen. Cabochons können sich an die Ausgangsform des Startmaterials orientieren und von einer runden oder ovalen Form bei Bedarf abweichen. Bei Materialien oder Steinen mit besonderen Inneneffekte (z.B. Streuzentren oder Mikrorisse in SrAl2O4oder CaAl2O4) sind Cabochonformen oft besonders geeignet.

[0032] Die erfinderischen Objekte können aus mehr als nur jeweils ein lumineszierendes transparentes und ein nicht lumineszierendes transparentes Material bestehen. In einem solchen Fall entsteht eine sogenannteMehrfachlage, die ebenfalls nach den oben genannten Regeln weiterverarbeitet, geschliffen und poliert werden kann.

[0033] Bei der Herstellung der erfinderischen Objekte müssen sogenannteTransmissionsfensterbeachtet werden. Die Emission durch Lumineszenz im lumineszierenden transparenten Material sollte in einem Wellenlängenbereich stattfinden, bei dem das nicht lumineszierende transparente Material lichtdurchlässig ist. Im einfachsten Fall wie z.B. in der Kombination von einem im grünen Bereich emittierenden lumineszierenden Material mit einem farblosen Edelstein (z. B. Diamant oder kubisches Zirkonoxid), ist die Anpassung des Transmissionsfenster des nicht lumineszierenden Materials ohne besondere Einschränkung gegeben. Im Fall einer Kombination mit einem Farbedelstein müssen weitere Bedingungen berücksichtigt werden.

[0034] Für die Anpassung desTransmissionsfenster für grüne Edelsteine(z.B. Smaragd, grüner Yttrium-Aluminium-Granat oder Jade) gilt Folgendes. Typisch für die grüne Färbung ist ein sog. Transmissionsfenster im Bereich 485 bis 590 nm, wo der Absorptionskoeffizient klein bleibt, zwischen den Absorptionsbanden bei 410 nm (mit Absorptionskoeffizienten je nach Material und Dotierung von 3,5 bis 10 cm<-1>) und bei 610 nm (mit Absorptionskoeffizienten von 2 bis 6 cm<-1>). Für die Herstellung eines Kompositsteins soll in diesem Fall ein lumineszierendes Material mit Emission im Bereich zwischen 485 und 590 nm gewählt werden.

[0035] Für die Anpassung desTransmissionsfenster für blaue Edelsteine(z.B. blauer Saphir, blauer Yttrium-Aluminium-Granat oder blauer Spinell) gilt Folgendes.

[0036] Typisch für die blaue Färbung ist ein sog. Transmissionsfenster im Bereich 350 bis 490 nm, wo der Absorptionskoeffizient klein bleibt, zwischen den Absorptionsbanden oberhalb von 590 nm (mit Absorptionskoeffizienten je nach Material und Dotierung von 7 bis 11,5 cm<-1>). Für die Herstellung eines Kompositsteins soll in diesem Fall ein lumineszierendes Material mit Emission im Bereich zwischen 350 und 490 nm gewählt werden.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

[0037] Beispiele von Objekten, insbesondere von Kompossitschmucksteinen, bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden und mindestens einem transparenten nicht lumineszierenden Material, die mechanisch stabil miteinander verbunden sind, wobei deren Wellenlängenfenster für die Emission der Lumineszenz im lumineszierenden Material (oder in mehreren solchen Materialien) und die optische Transmission im nicht lumineszierenden Material (oder in mehreren solchen Materialien) aufeinander abgestimmt sind, und deren Eigenschaften/ Merkmale werden anhand der folgenden Figurenbeschreibungen erläutert.

[0038] DieFigur 1 (a.bis d.)illustriert verschiedene Elemente und Eigenschaften, die die Rolle der verschiedenen Materialien, aus denen ein Kompositschmuckstein besteht, veranschaulichen.

[0039] In Fig. 1a. sind die Begriffe Tafel (1), Pavillon (2), Rondiste (3), Krone (4) und Culet (5) im Fall eines konventionellen Brillantschliffs schematisch dargestellt. Für die Fachperson ist bekannt, dass die geometrischen Massen (Winkel, Höhen, Längen) der Brechzahl des geschliffenen Materials angepasst werden müssen. In dieser Erläuterung dient die Fig. 1 (a. bis d.) nur der Festhaltung der verwendeten Prinzipien. Diese Prinzipien können auf weitere Formen oder Proportionen der Kompositschmucksteine erweitert werden.

[0040] Fig. 1b. zeigt ein Beispiel eines Brillantschliffs nach der hier beschriebenen Erfindung: auf der Seite des Culets wurde die Spitze des Steins durch einen aus lumineszierendem Kristallmaterial gefertigten Teil (6) hergestellt, der mit der Krone über eine gemeinsame Fläche befestigt ist und ebenfalls facettiert sein kann.

[0041] In der Fig. 1b. ist weiter angegeben, wie basierend auf interner Totalreflektion an den polierten Facetten das durch den lumineszierenden Teil emittierte Licht seinen optischen Weg findet, um für den von oben beobachtenden Betrachter des Steins sichtbar zu werden. Dabei ist zu beachten, dass grundsätzlich zwei unterschiedliche Fälle eintreten können: ist der Teil (6) nur fluoreszierend, wird die innere Beleuchtung des Kompositsteins nur während der Zeit wo die Anregungsquelle für die Fluoreszenz eingeschaltet ist für den Betrachter sichtbar sein. Ist der Teil (6) phosphoreszierend (z.B. basiert auf die Kristalle aus CH 709 020 A1 oder CH 00758/20, wie weiter oben bereits erwähnt), bleibt die innere Beleuchtung durch Nachleuchten für eine Dauer von mehreren Stunden nach der Abschaltung der Anregungsquelle oder des Tageslichts sichtbar. Die optischen Strahlengänge sind in beiden Fällen ähnlich und können auf vergleichbare Arten durch eine optimierte Facettierung der Steine beeinflusst werden.

[0042] In Fig. 1c. ist angedeutet, wie das gesamte Volumen des lumineszierenden Teils (6) zur inneren Beleuchtung beiträgt. In diesem Fall belegt der Teil (6) die gesamte Spitze des Steins.

[0043] In Fig. 1d. besteht die Spitze aus einem lumineszierenden Stab (7), der mit der nötigen Genauigkeit geschliffen ist, um in eine entsprechende zylindrische Öffnung eingefügt werden zu können. Damit wird illustriert, dass mittels Anpassungen der Form der verwendeten lumineszierenden Teilen (6) oder (7) die Strahlung, die in der internen Lichtquelle durch Lumineszenz erzeugt wird, auf spezifische Geometrien angepasst werden kann.

[0044] DieFigur 2 (a.bis c.)zeigt an einem Beispiel verschiedene Verbindungsarten einen Kompositstein bestehend aus einem nicht lumineszierenden Ober- und einem lumineszierenden Unterteil.

[0045] In Fig. 2a sind die Ausgangsmaterialien in Zylinderform dargestellt, bestehend aus (10) nicht lumineszierendem und (20) lumineszierendem Kristallmaterial. Die optischen Eigenschaften dieser Materialien werden weiter unten genauer beschrieben. Hier ist nur angegeben, wie aus den Volumen der Ausgangsmaterialien später die Volumen der gewünschten Bauteilen mit ihren polierten Facetten erhalten werden können.

[0046] In Fig. 2b sind beide Teile (11) und (21) mit polierten Facetten dargestellt. Teile (11) sind nicht lumineszierend und (21) lumineszierend. Diese Teile wurden entsprechend bearbeitet, auf Mass geschliffen und die Facetten poliert. In einem späteren Bearbeitungsschritt werden die beiden geometrisch aufeinander passenden, parallel zur Tafel liegenden Facetten, die beide ebenfalls poliert sind, miteinander verbunden.

[0047] Die Verbindung der beiden Teile kann durch Kleben nach dem Polieren erfolgen, wie hier dargestellt. Für die Fachperson ersichtlich ist jedoch auch ein Kleben, z.B. in Form der als Ausgangsmaterial benutzten Zylinder (10) und (20) mit Polieren der Facetten im geklebten Zustand. Andere Verbindungs- oder Fügetechniken sind ebenfalls anwendbar, wie z.B. ein sogenanntes Hochtemperaturschweissen durch Diffusion.

[0048] Fig. 2c zeigt das Endresultat in Form eines polierten Kompositedelsteins, dessen Oberteil (12) aus transparentem nicht lumineszierendem Material besteht und dessen Unterteile ein Culet (22) aufweist, das aus transparentem lumineszierendem Material hergestellt ist. Die Facetten sind so geschliffen und poliert, dass sie über beide Materialien ununterbrochen verlaufen. Die gemeinsame Fläche erlaubt dem im Culet (22) durch Lumineszenz erzeugten Licht mit passender Orientierung in den Oberteil (12) einzutreten und dort einen Beleuchtungseffekt zu erzeugen.

[0049] DieFigur 3zeigt Beispiele der optischen Absorptionskoeffizienten (in cm<-1>) von typischen grünen Edelsteinen als Funktion der Wellenlängen (in nm). Die experimentell gemessenen Kurven wurden mit synthetischem Chrom-dotiertem Yttrium-Aluminium-Oxid (31), natürlichem Jadeit-Nephrit (32) und natürlichem Smaragd (33) erhalten. Typisch für die grüne Färbung ist ein sog. Transmissionsfenster im Bereich 485 bis 590 nm, wo der Absorptionskoeffizient klein bleibt, zwischen den Absorptionsbanden bei 410 nm (mit Absorptionskoeffizienten je nach Material und Dotierung von 3,5 bis 10 cm<-1>) und bei 610 nm (mit Absorptionskoeffizienten von 2 bis 6 cm<-1>).

[0050] Ebenfalls dargestellt ist die Emissionskurve (39) eines durch Europium und Dysprosium dotierten Strontiumaluminat SrAl2O4Einkristalls, der für Kompositedelsteine in Verbindung mit grünen Materialien geeignet ist. Zu beachten ist, dass die Kurve (39) in diesem Diagram die relative Intensität in relativen Einheiten (nicht in 1/cm<->) angibt.

[0051] Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, dass die Emission von Eu,Dy:SrAl2O4den Transmissionsfenstern der grünen Materialien entspricht: dies ermöglicht die Transmission des durch Phosphoreszenz in Eu,Dy:SrAl2O4erzeugten Lichts durch grüne Materialien. Kompositedelsteine wie in Figuren 1 und 2 dargestellt bestehend einerseits aus zum Beispiel Chrom-dotiertem Yttrium-Aluminium-Oxid, Jadeit-Nephrit oder Smaragd und andererseits aus Eu,Dy:SrAl2O4werden dadurch bei Tageslicht ihre typische grüne Färbung aufweisen und nach entsprechender Anregung (zum Beispiel durch Tageslicht) durch das durch Phosphoreszenz erzeugte grüne Licht grün aufleuchten.

[0052] DieFigur 4zeigt Beispiele der optischen Absorptionskoeffizienten (in cm<-1>) von typischen blauen Edelsteinen als Funktion der Wellenlängen (in nm). Die experimentell gemessenen Kurven wurden mit synthetischem Eisen- und Titan-dotiertem Aluminiumoxyd (41) mit in a-Richtung und (42) in c-Richtung polarisiertem Licht, und und synthetischem Cobalt-dotiertem Spinell (43) erhalten. Typisch für die blaue Färbung ist ein sog. Transmissionsfenster im Bereich 350 bis 490 nm, wo der Absorptionskoeffizient klein bleibt, zwischen den Absorptionsbanden oberhalb von 590 nm (mit Absorptionskoeffizienten je nach Material und Dotierung von 7 bis 11,5 cm<-1>).

[0053] Ebenfalls dargestellt ist die Emissionskurve (49) eines durch Europium und Neodym dotierten Calciumaluminat CaAl2O4Einkristalls, der für Kompositedelsteine in Verbindung mit blauen Materialien geeignet ist. Zu beachten ist, dass die Kurve (49) in diesem Diagramm die relative Intensität in relativen Einheiten (nicht in 1/cm) angibt.

[0054] Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, dass die Emission von Eu,Nd:CaAl2O4den Transmissionsfenstern der blauen Materialien entspricht: dies ermöglicht die Transmission des durch Phosphoreszenz in Eu,Nd:CaAl2O4erzeugten Lichts durch blaue Materialien. Kompositedelsteine wie in Figuren 1 und 2 dargestellt bestehend einerseits aus zum Beispiel Eisen- und Titan-dotiertem Aluminiumoxyd oder synthetischem Cobalt-dotiertem Spinell und andererseits aus Eu,Nd:CaAl2O4werden dadurch bei Tageslicht ihre typische blaue Färbung aufweisen und nach entsprechender Anregung (zum Beispiel durch Tageslicht) durch das durch Phosphoreszenz erzeugte blaue Licht blau aufleuchten.

[0055] DieFigur 5 (a.bis c.)zeigt ein Beispiel für eine mehrfache Kompositstruktur, die aus drei Lagen besteht: zwei Lagen (51) und (52) aus nicht lumineszierendem Material und eine Lage (59) aus lumineszierendem Material. Dabei können die Materialien (s. Fig. 5a.) in unterschiedlichen Kombinationen gewählt werden, z.B. in den Varianten wie in Figur 3 erwähnt grüner Smaragd für (51) und (52) und ein im grünen Spektralbereich lumineszierendem Material (59), oder wie in Figur 4 beschrieben blauer Spinell für (51) und (52) und ein im blauen Spektralbereich lumineszierendem Material (59). Typische Ausmasse der Bauteile können zwischen einigen Zehntelmillimeter und einigen Zentimeter betragen, je nach verfügbarem Rohmaterial. Sowohl synthetisches wie auch natürliches Material kann für (61) verwendet werden. Ähnlich wie in der Beschreibung von Figur 1 ebenfalls erwähnt, erfolgt die Verbindung der drei Lagen in einer Variante durch Kleben nach dem Polieren. In einer anderen Variante wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion angewendet. Durch die Verbindung wird eine mehrlagige Kompositstruktur erhalten (Fig. 5b). Nach Anregung (Fig. 5c) ist die Emission des durch Lumineszenz erzeugten Lichtes (schematisch dargestellt in einigen wenigen Richtungen als (59-1), (59-2), (59-3), wobei ersichtlich ist, dass die Lumineszenz in allen Richtungen des Raumes stattfinden kann) für den Betrachter sichtbar. Im besonderen Fall eines phosphoreszierenden Materials (59) ist das emittierte Licht nach Beenden der Anregung auch in der Dunkelheit für eine längere Zeit sichtbar, auch für eine Beobachtung durch die nicht lumineszierenden Materialien (51) und (52) hindurch.

[0056] DieFigur 6zeigt ein Beispiel für eine Kompositstruktur, die aus zwei Lagen besteht: eine Lage (61) aus nicht lumineszierendem Material und eine weitere Lage (69) aus lumineszierendem Material. Die Kompositstruktur wurde als sogenannter Cabochon durch schleifen und polieren geformt.

[0057] Dabei können die Materialien in unterschiedlichen Kombinationen gewählt werden, z.B. in den Varianten wie in Figur 3 erwähnt grüner Smaragd für (61) und ein im grünen Spektralbereich lumineszierendem Material (69), oder wie in Figur 4 beschrieben blauer Spinell für (61) und ein im blauen Spektralbereich lumineszierendem Material (69). Typische Ausmasse der Bauteile können zwischen einigen Zehntelmillimeter und einigen Zentimeter betragen, je nach verfügbarem Rohmaterial. Sowohl synthetisches wie auch natürliches Material kann für (61) verwendet werden. Ähnlich wie in der Beschreibung von Figur 1 ebenfalls erwähnt, erfolgt die Verbindung der zwei Lagen in einer Variante durch Kleben nach dem Polieren. In einer anderen Variante wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion angewendet. Durch die Verbindung wird die angestrebte mehrlagige Kompositstruktur erhalten.

[0058] Nach Anregung ist die Emission des durch Lumineszenz erzeugten Lichtes (schematisch dargestellt in einigen wenigen Richtungen als (69-1), wobei ersichtlich ist, dass die Lumineszenz in allen Richtungen des Raumes stattfinden kann) für den Betrachter sichtbar. Im besonderen Fall eines phosphoreszierenden Materials (69) ist das emittierte Licht nach Beenden der Anregung auch in der Dunkelheit für eine längere Zeit sichtbar, auch für eine Beobachtung durch das nicht lumineszierende Materialien (61) hindurch.

[0059] DieFigur 7 (a.und b.)zeigt ein Beispiel für eine mehrfache Kompositstruktur in Cabochon Form (s. Beschreibung weiter oben), die aus drei Lagen besteht: zwei Lagen (71) und (72) aus nicht lumineszierendem Material und eine Lage (79) aus lumineszierendem Material. Dabei können die Materialien in Fig. 7a. in unterschiedlichen Kombinationen gewählt werden, z.B. in den Varianten wie in Figur 3 erwähnt grüner Smaragd für (71) und (72) und ein im grünen Spektralbereich lumineszierendem Material (79), oder wie in Figur 4 beschrieben blauer Spinell für (71) und (72) und ein im blauen Spektralbereich lumineszierendem Material (79). Typische Ausmasse der Bauteile können zwischen einigen Zehntelmillimeter und einigen Zentimeter betragen, je nach verfügbarem Rohmaterial. Sowohl synthetisches wie auch natürliches Material kann für (71) und (72) verwendet werden. Ähnlich wie in der Beschreibung von Figur 1 ebenfalls erwähnt, erfolgt die Verbindung der drei Lagen in einer Variante durch Kleben nach dem Polieren. In einer anderen Variante wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion angewendet. Durch die Verbindung wird eine mehrlagige Kompositstruktur erhalten (Fig. 7b).

[0060] Nach Anregung ist die Emission des durch Lumineszenz erzeugten Lichtes (schematisch dargestellt in einigen wenigen Richtungen als (79-1), wobei ersichtlich ist, dass die Lumineszenz in allen Richtungen des Raumes stattfinden kann) für den Betrachter sichtbar. Im besonderen Fall eines phosphoreszierenden Materials (79) ist das emittierte Licht nach Beenden der Anregung auch in der Dunkelheit für eine längere Zeit sichtbar, auch für eine Beobachtung durch die nicht lumineszierenden Materialien (71) und (72) hindurch.

[0061] DieFigur 8 (a.bis c.)zeigt ein weiteres Beispiel für eine mehrfache Kompositstruktur in Cabochon Form, die aus drei Lagen besteht: zwei Lagen (81) und (82) aus nicht lumineszierendem Material und eine Lage (83) bestehend aus einem nicht lumineszierenden Ring und einer in die Öffnung des Rings passenden Scheibe (89) aus lumineszierendem Material. Dabei können die Materialien in Fig. 8a in unterschiedlichen Kombinationen gewählt werden, z.B. in den Varianten wie in Figur 3 erwähnt grüner Smaragd für (81), (82) und (83) und ein im grünen Spektralbereich lumineszierendem Material (89), oder wie in Figur 4 beschrieben blauer Spinell für (81), (82) und (83) und ein im blauen Spektralbereich lumineszierendem Material (89). Typische Ausmasse der Bauteile können zwischen einigen Zehntelmillimeter und einigen Zentimeter betragen, je nach verfügbarem Rohmaterial. Sowohl synthetisches wie auch natürliches Material kann für (81), (82) und (83) verwendet werden. Ähnlich wie in der Beschreibung von Figur 1 ebenfalls erwähnt, erfolgt die Verbindung der drei Lagen in einer Variante durch Kleben nach dem Polieren. In einer anderen Variante wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion angewendet. Durch die Verbindung wird eine mehrlagige Kompositstruktur mit im inneren eingebauten lumineszierenden Teil erhalten (Fig. 8b).

[0062] Ähnlich wie bei klassischen (d.h. nicht mit Kompositstruktur versehenen) Ausgangsmaterialien, kann die Cabochonform (Fig. 8c) durch eine Folge von Bearbeitungsschritten bestehend aus Formgebung (auf Diamantscheibe mit relativ hoher Drehzahl), Politur der Unterseite, Wölbung der Oberseite auf Endform bringen und glatt schleifen, Oberseite polieren auf die gewünschten Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit gebracht werden.

[0063] Nach Anregung des erhaltenen Steins mit ganz oder teilweise polierter Oberfläche ist die Emission des durch Lumineszenz erzeugten Lichtes (schematisch dargestellt in einigen wenigen Richtungen als (89-1)) für den Betrachter sichtbar. Im besonderen Fall eines phosphoreszierenden Materials (89) ist das emittierte Licht nach Beenden der Anregung auch in der Dunkelheit für eine längere Zeit sichtbar, auch für eine Beobachtung durch die nicht lumineszierenden Materialien (81), (82) und (83) hindurch.

[0064] DieFigur 9beschreibt ein Beispiel eines Komposites, dessen Oberfläche mit einer Struktur versehen ist. Eine solche Struktur kann in Form einer Gravur von u.A. Rillen, geometrischen Muster, gravierte Schriftzüge, Logos, Verzierungen ausgeführt werden. Die Strukturen spielen die Rolle eines Lichtauskopplers wie weiter oben beschrieben.

[0065] Die Materialien können in unterschiedlichen Kombinationen gewählt werden, z.B. in einer ersten Variante farbloser Saphir für (91) und ein lumineszierendes Material im grünen oder blauen Spektralbereich für (99), in einer zweiten Variante ein grüner Granat für (91) und ein im grünen Spektralbereich lumineszierendem Material (99), oder in einer dritten Variante ein blauer Saphir für (91) und ein im blauen Spektralbereich lumineszierendem Material (99). Denkbar sind ebenfalls umgekehrte Kombinationen, wo die strukturierte Oberfläche auf das lumineszierende Material aufgebracht wird.

[0066] Ähnlich wie in den vorangehenden Beschreibungen bereits erwähnt, erfolgt die Verbindung der zwei Lagen in einer Variante durch Kleben nach dem Polieren. In einer anderen Variante wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion angewendet. Durch die Verbindung wird die angestrebte mehrlagige Kompositstruktur erhalten. In einer weiteren Variante erfolgt die Verbindung vor der Bearbeitung zu einem Gehäuse.

[0067] Nach Anregung ist die Emission des durch Lumineszenz erzeugten Lichtes (schematisch dargestellt in einigen wenigen Richtungen als (99-1), wobei ersichtlich ist, dass die Lumineszenz in allen Richtungen des Raumes stattfinden kann) für den Betrachter sichtbar. Im besonderen Fall eines phosphoreszierenden Materials (99) ist das emittierte Licht nach Beenden der Anregung auch in der Dunkelheit für eine längere Zeit sichtbar, auch für eine Beobachtung durch das nicht lumineszierende Materialien (91) hindurch.

[0068] DieFigur 10 (a.und b.)zeigt ein Beispiel für eine Kompositstruktur, die aus zwei Bestandteilen besteht: ein Teil (101) aus nicht lumineszierendem Material und ein weiterer Teil (109) aus lumineszierendem Material. Als Gesamtobjekt ist die Kompositstruktur als ganz oder teilweise transparentes Gehäuse für eine Uhr oder ein elektronisches tragbares Gerät geformt.

[0069] Dabei können auch hier die Materialien in unterschiedlichen Kombinationen gewählt werden, z.B. in einer ersten Variante farbloser Saphir für (101) und ein lumineszierendes Material im grünen oder blauen Spektralbereich für (109), in einer zweiten Variante ein grüner Granat für (101) und ein im grünen Spektralbereich lumineszierendem Material (109), oder in einer dritten Variante ein blauer Saphir für (101) und ein im blauen Spektralbereich lumineszierendem Material (109).

[0070] Weitere Ausführungsformen sind für die Fachperson klar ersichtlich. Z.B. kann eine Ausführungsform für ein Gehäuse aus mehr als zwei Teilen bestehen, die wie in den hier beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind. Naheliegend ist ein dritter Teil in Form einer lichtdurchlässigen, nicht lumineszierenden, relativ dünnen (ca. 0,1 bis 1,0 mm) Scheibe passend auf den lumineszierenden Gehäuse Boden (109).

[0071] Ähnlich wie in den vorangehenden Beschreibungen bereits erwähnt, erfolgt die Verbindung der zwei Lagen in einer Variante durch Kleben nach dem Polieren. In einer anderen Variante wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion angewendet. Durch die Verbindung wird die angestrebte mehrlagige Kompositstruktur erhalten. In einer weiteren Variante erfolgt die Verbindung vor der Bearbeitung zu einem Gehäuse.

[0072] Nach Anregung ist die Emission des durch Lumineszenz erzeugten Lichtes (schematisch dargestellt in einigen wenigen Richtungen als (109-1), wobei ersichtlich ist, dass die Lumineszenz in allen Richtungen des Raumes stattfinden kann) für den Betrachter sichtbar. Im besonderen Fall eines phosphoreszierenden Materials (109) ist das emittierte Licht nach Beenden der Anregung auch in der Dunkelheit für eine längere Zeit sichtbar, auch für eine Beobachtung durch das nicht lumineszierende Materialien (101) hindurch.

[0073] DieFigur 11zeigt ein weiteres Beispiel für ein Objekt, das aus einer aus zwei Bestandsteilen bestehenden Kompositstruktur hergestellt ist: auf einem lumineszierenden Substrat (Teil 110-A in Form einer Scheibe in einer Ansicht von oben, wobei dieselbe Scheibe im Querschnitt 110-B als 110-C in der Seitenansicht erscheint) ist ein nicht lumineszierendes Material mit Bereichen (111-A, 111-B und 111-C), die mit unterschiedlichen Dicken aufeinander aufgebracht sind. Dabei erscheinen Bereiche mit der Dicke von 111-C am dunkelsten, Bereiche mit 111-A am hellsten. In der Zeichnung sind die Dicken so definiert, dass die Dicke von 111-C dreimal grösser ist als diejenige von 111-A, und die Dicke von 111-B ist zweimal grösser als diejenige von 111-A.

[0074] Das nicht lumineszierende Material ist zum Beispiel eine transluzente YAG = Y3Al5O12Keramik, die wegen Lichtstreuung nur teilweise lichtdurchlässig erscheint. Bereiche mit unterschiedlichen erscheinen einem Beobachter von oben dadurch mit unterschiedlicher Helligkeitsintensität, wenn das lumineszierende Substrat diese Bereiche von unten beleuchtet.

[0075] In der Figur 11 ist zu beachten, dass die Dicken des lumineszierenden Substrats und der nicht lumineszierenden Bereichen mit unterschiedlichen Dicken nicht genau massstabsgetreu dargestellt sind. In der Praxis haben sich lumineszierende Substrate mit typischen Dicken zwischen 0,4 und 2,5 mm und nicht lumineszierende Schichten mit je nach Bereich variablen Dicken zwischen 0 und 2 mm bewährt. Die genauen Werte werden empirisch angepasst, damit der Transluzenzeffekt den Materialeigenschaften angepasst wird.

[0076] Das Substrat und das lumineszierende Material werden mit den in vorangehenden Figuren beschriebenen Techniken miteinander verbunden. Dabei kann das nicht lumineszierende Material wahlweise vor oder nach dem Verbinden bearbeitet werden (z.B. durch Fräsen, Lasergravur oder additive Fertigung), um die gewünschte Struktur mit variablen Dicken inklusive offene Bereiche mit Dicke null herzustellen.

[0077] Besonders bewährt haben sich dabei Kompositmaterialien mit Verbindungen zwischen Substrate und nicht lumineszierenden transluzenten Schichtmaterialien, die beide zu der Familie der Granate gehören. Im Fall der Substrate sind dies Materialien wie die bereits mehrfach erwähnten Ce und Cr dotierte Granatkristalle [(Y1-aGda)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, [(Gd1-aLua)1- zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, [(Lu1-aYa)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, mit 0,2 ≤ a, b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0.2 ≤ f ≤ 0,58. Im fall der transluzenten Materialien sind dies Keramiken oder spezifische Kristalle mit hohen Streuzentrendichten wie z.B. YAG = Y3Al5O12, GGG = Gd3Ga5O12, LuAG = Lu3Al5O12, die mittels besonders hohen Wachstumsgeschwindigkeiten gezüchtet wurden und sich wegen den relativ hohen Defektdichten als transluzente Elemente in den erfinderischen Kompositen besonders eignen. Für die Fachperson ist ersichtlich, dass weitere Granatmaterialien ebenfalls eingesetzt werden können.

[0078] Als Gesamtobjekt ist die Kompositstruktur als teilweise transparentes und teilweise transluzentes Schmuckstück (wie z.B. als Ornament auf einer Brosche oder auf Ohrenstecker) geformt.

[0079] Folgende Beispiele enthalten die wesentlichen Parameter von besonderen Kompositstrukturen, die einigen in den Figuren aufgeführten typischen Objekten entsprechen und technische Einzelheiten betreffend Materialien und Fertigungstechniken erläutern.

[0080] Beispiel Nr.1: Kompositstrukturen bestehend aus nicht lumineszierendem YAG = Y3Al5O12und phosphoreszierendem SAO = Eu,Dy:SrAl2O4.

[0081] Letztere werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – YAG Zylinder mit Durchmesser 5 bis 70 mm x Länge 3 bis 20 mm; – SAO Zylinder mit Durchmesser 3 bis 70 mm x Länge 0,5 mm bis 6 mm.

[0082] Als Fügetechnik wird ein Klebeverfahren verwendet, basierend auf unter UV Belichtung härtende Klebstoffe, wie zum Beispiel: – LOCTITE 335 oder – LOCTITE 3491.

[0083] Diese Klebstoffe sind vor der Aushärtung dünnflüssig und lassen sich auf den zu verbindenden, ganz oder teilweise polierten Oberflächen der YAG und SAO Kristallen zu einer dünnen Schicht gleichmässig verteilen.

[0084] Nach dem Zusammenfügen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 3,5 bis 26 mm. Die Eigenschaften dieser Materialien erlauben ein Aushärten der Klebeschicht mittels der Fachperson bekannten Verfahren (typischerweise mit einer UV Lampe, die im Bereich um 365 nm emittiert und einer Belichtungsdauer von einigen Minuten.

[0085] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – dünne, wenig sichtbare Schicht mit sehr geringer optischer Absorption. – keine Blasen in der Schicht. – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte,

[0086] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Zu diesen Zwecken muss ein aus Kompositmaterial bestehendes Werkstück so aufgekittet werden, dass die vom Hersteller angegebene thermische Beslastbarkeit der UV Klebstoffe nicht überschritten wird. Dies kann zum Beispiel mit tiefschmelzenden Kittmassen erreicht werden. Die erreichte mechanische und chemische Stabilität der Kompositstruktur erlauben eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter).

[0087] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: – YAG Brechzahl 1,8; Wärmeausdehnungskoeffizient = 7 10<-6>K<-1>, – SAO Brechzahl 1,7; Wärmeausdehnungskoeffizienten entlang a, b oder c Achsen αa= 9.39 10<-6>K<-1>, αb= 9.59 10<-6>K<-1>, αc= 1.40 10<-6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus YAG und SAO nur einen geringen Brechzahlsprung an der Übergangsfläche aufweist. Unterschiedliche und (im Fall von SAO) richtungsabhängige Wärmeausdehnungskoeffiziente sollten beachtet werden: die Orientierung der SAO Kristallen wird so gewählt, dass wenn immer möglich die c-Achse des SAO Bauteils nicht in der Verbindungsebene liegt.

[0088] Ähnliche Materialkombinationen für Kompositstrukturen können durch die Fachperson mit phosphoreszierende Materialien wie u.a CAO = Eu,Nd:CaAl2O4(s. CH 709 226 B1) mit derselben Rezeptur erweitert hergestellt werden.

[0089] Beispiel Nr.2: Diamant mit Durchmesser 4 x 1,5 mm mit GYAGG mit Durchmesser 3 x 1,5 mm verbinden.

[0090] Kompositstrukturen bestehend aus nicht phosphoreszierendem Diamant und phosphoreszierendem Ce und Cr dotierten Granatkristallen [(Y1-aGda)1- zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, [(Gd1-aLua)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, [(Lu1-aYa)1- zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12, mit 0,2 ≤ a, b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0.2 ≤ f ≤ 0,58 werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – Diamantrohling mit einem volumen von 17 bis 22 mm<3>; – Ce,Cr:GYAGG = [(Y1-aGda)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12Zylinder mit Durchmesser 2 bis 3,5 mm x Länge 0,5 mm bis 1,5 mm, passend auf ein Ende des Diamantrohlings.

[0091] Als Fügetechnik wird ein Klebeverfahren verwendet, basierend auf unter UV Belichtung härtende Klebstoffe, wie zum Beispiel: – LOCTITE 335 oder – LOCTITE 3491.

[0092] Diese Klebstoffe sind vor der Aushärtung dünnflüssig und lassen sich auf den zu verbindenden, ganz oder teilweise polierten, Oberflächen der beiden Ausgangskristallen zu einer dünnen Schicht gleichmässig verteilen.

[0093] Nach dem Zusammenfügen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus Diamantrohling plus GYAGG Zylinder mit einer Gesamtlänge von 2,5 bis 4,5 mm. Die Eigenschaften dieser Materialien erlauben ein Aushärten der Klebeschicht mittels einer Fachperson bekannten Verfahren (typischerweise mit einer UV Lampe, die im Bereich um 365 nm emittiert und einer Belichtungsdauer von einigen Minuten.

[0094] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – dünne, wenig bis nicht sichtbare Schicht mit sehr geringer optischer Absorption. – keine Blasen in der Schicht. – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte,

[0095] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Zu diesen Zwecken muss ein aus Kompositmaterial bestehendes Werkstück so aufgekittet werden, dass die vom Hersteller angegebene thermische Belastbarkeit der UV Klebstoffe nicht überschritten wird. Dies kann zum Beispiel mit tiefschmelzenden Kittmassen erreicht werden. Die erreichte mechanische und chemische Stabilität der Kompositstruktur erlauben eine erfolgreiche Herstellung von polierten Oberteilhaupt- und Unterteilhauptfacetten, Oberteilneben- und Unterteilnebenfacetten, mit einer Rondiste als Übergangsbereich zwischen den Oberteil- und Unterteilfacetten.

[0096] Alternativ ist auch eine Verbindung von einem facettierten mit gekürztem Culet vorbereiteten Brilliant mit einem GYAGG in passender bereits vor dem Verbinden hergestellten Culetform durchführbar.

[0097] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: Diamant Brechzahl 2,4 Wärmeausdehnungskoeffizient α = 7 10<-6>K<-1>, GYAGG Brechzahl 1,85 Wärmeausdehnungskoeffizient α = 7 10<-6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus Diamant und GYAGG einen relativ geringen Brechzahlsprung an der Übergangsfläche aufweist, der zu einer Restreflektivität von etwa 1,7% führt.

[0098] Ähnliche Materialkombinationen für Kompositstrukturen können durch die Fachperson mit phosphoreszierende Materialien wie u.a Ce,Cr:GAGG = (Gd1- zCez)3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12oder Ce,Cr:LuAGG = (Lu1-zCez)3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12(s. CH 00758/20) mit vergleichbarenen Rezepturen erweitert hergestellt werden.

[0099] Beispiel Nr.3: Stabilisiertes kubisches ZrO2mit Duchmesser 4 x Länge 1,5 mm mit CAO = Eu,Nd:CaAl2O4mit Durchmesser 3 x Länge 1,5 mm verbinden.

[0100] Letztere werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – Zylinder aus kubischem ZrO2mit Durchmesser 5 bis 20 mm x Länge 3 bis 20 mm; – CAO Zylinder mit Durchmesser 3 bis 20 mm x Länge 0,5 mm bis 6 mm.

[0101] Als Fügetechnik wird ein Klebeverfahren verwendet, basierend auf unter UV Belichtung härtende Klebstoffe, wie zum Beispiel: – LOCTITE 335 oder – LOCTITE 3491.

[0102] Diese Klebstoffe sind vor der Aushärtung dünnflüssig und lassen sich auf den zu verbindenden, ganz oder teilweise polierten Oberflächen der YAG und CAO Kristallen zu einer dünnen Schicht gleichmässig verteilen.

[0103] Nach dem Zusammenfügen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 3,5 bis 26 mm. Die Eigenschaften dieser Materialien erlauben ein Aushärten der Klebeschicht mittels der Fachperson bekannten Verfahren (typischerweise mit einer UV Lampe, die im Bereich um 365 nm emittiert und einer Belichtungsdauer von einigen Minuten.

[0104] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – dünne, wenig sichtbare Schicht mit sehr geringer optischer Absorption. – keine Blasen in der Schicht. – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte,

[0105] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Zu diesen Zwecken muss ein aus Kompositmaterial bestehendes Werkstück so aufgekittet werden, dass die vom Hersteller angegebene thermische Beslastbarkeit der UV Klebstoffe nicht überschritten wird. Dies kann zum Beispiel mit tiefschmelzenden Kittmassen erreicht werden. Die erreichte mechanische und chemische Stabilität der Kompositstruktur erlauben eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter).

[0106] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: Kubisches ZrO2 Brechzahl 2,4 Wärmeausdehnungskoeffizient α = 7 10<-6>K<-1>, CAO Brechzahl 1,85 Wärmeausdehnungskoeffizient (gemittelt) α = 7 10<- 6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus kubischem ZrO2und CAO nur einen geringen Brechzahlsprung an der Übergangsfläche aufweist. Unterschiedliche und (im Fall von CAO) richtungsabhängige Wärmeausdehnungskoeffiziente sollten beachtet werden: die Orientierung der CAO Kristallen wird so gewählt, dass wenn immer möglich die c-Achse des CAO Bauteils nicht in der Verbindungsebene liegt.

[0107] Ähnliche Materialkombinationen für Kompositstrukturen können durch die Fachperson mit phosphoreszierenden Materialien wie u.a CAO = Eu,Nd:CaAl2O4(s. CH 709 226 B1) mit derselben Rezeptur erweitert hergestellt werden.

[0108] Beispiel Nr.4: Jade mit phosphoreszierendem Ce,Cr:GYAGG verbinden.

[0109] Solche Strukturen werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – Jade mit Durchmesser 3 bis 50 mm x Länge 3 bis 20 mm. Die materielle Definition von Jade umfasst neben Jadeit auch Nephrit sowie Serpentin. – Ce,Cr:GYAGG = [(Y1-aGda)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12Zylinder mit Durchmesser 2 bis 50 mm x Länge 0,5 mm bis 15 mm, passend auf ein Ende des Jaderohlings.

[0110] Als Fügetechnik wird ein Klebeverfahren verwendet, basierend auf unter UV Belichtung härtende Klebstoffe, wie zum Beispiel: – LOCTITE 335 oder – LOCTITE 3491.

[0111] Diese Klebstoffe sind vor der Aushärtung dünnflüssig und lassen sich auf den zu verbindenden, ganz oder teilweise polierten Oberflächen der grünen Jade und des GYAGG Kristalls zu einer dünnen Schicht gleichmässig verteilen. Nach dem Zusammenfügen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 3,5 bis 26 mm. Die Eigenschaften dieser Materialien erlauben ein Aushärten der Klebeschicht mittels der Fachperson bekannten Verfahren (typischerweise mit einer UV Lampe, die im Bereich um 365 nm emittiert und einer Belichtungsdauer von einigen Minuten.

[0112] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – dünne, wenig sichtbare Schicht mit sehr geringer optischer Absorption. – keine Blasen in der Schicht. – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte,

[0113] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Zu diesen Zwecken muss ein aus Kompositmaterial bestehendes Werkstück so aufgekittet werden, dass die vom Hersteller angegebene thermische Beslastbarkeit der UV Klebstoffe nicht überschritten wird. Dies kann zum Beispiel mit tiefschmelzenden Kittmassen erreicht werden. Die erreichte mechanische und chemische Stabilität der Kompositstruktur erlauben eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter).

[0114] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: Jade Brechzahl 1,6 bis 1,7 Wärmeausdehnungskoeffizient (geschätzt) α = 8 10<-6>K<-1>, GYAGG Brechzahl 1,8 Wärmeausdehnungskoeffizient α = 7 10<-6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus Jade und GYAGG in Bezug auf brechzahl- oder ausdehnungsinduzierte Effekte geringe Änderungen an der Übergangsfläche aufweist.

[0115] Ähnliche Materialkombinationen für Kompositstrukturen können durch die Fachperson mit phosphoreszierende Materialien wie u.a SAO = Eu,Dy:SrAl2O4(s. CH 709 226 B1) mit derselben Rezeptur erweitert hergestellt werden.

[0116] Beispiel Nr.5: Blauer Saphir mit phosphoreszierendem Ce,Cr:LuAGG verbinden.

[0117] Solche Strukturen werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – Blauer Saphirzylinder mit Durchmesser 5 bis 50 mm x Länge 3 bis 20 mm; – Ce,Cr:LuAGG = (Lu1-zCez)3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12Zylinder mit Durchmesser 3 bis 50 mm x Länge 0,5 mm bis 6 mm.

[0118] Als Fügetechnik wird ein Klebeverfahren verwendet, basierend auf unter UV Belichtung härtende Klebstoffe, wie zum Beispiel: – LOCTITE 335 oder – LOCTITE 3491.

[0119] Diese Klebstoffe sind vor der Aushärtung dünnflüssig und lassen sich auf den zu verbindenden, ganz oder teilweise polierten Oberflächen der blauen Saphir und LuAGG Kristallen zu einer dünnen Schicht gleichmässig verteilen.

[0120] Nach dem Zusammenfügen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 3,5 bis 26 mm. Die Eigenschaften dieser Materialien erlauben ein Aushärten der Klebeschicht mittels der Fachperson bekannten Verfahren (typischerweise mit einer UV Lampe, die im Bereich um 365 nm emittiert und einer Belichtungsdauer von einigen Minuten.

[0121] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – dünne, wenig sichtbare Schicht mit sehr geringer optischer Absorption. – keine Blasen in der Schicht. – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte,

[0122] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Zu diesen Zwecken muss ein aus Kompositmaterial bestehendes Werkstück so aufgekittet werden, dass die vom Hersteller angegebene thermische Beslastbarkeit der UV Klebstoffe nicht überschritten wird. Dies kann zum Beispiel mit tiefschmelzenden Kittmassen erreicht werden. Die erreichte mechanische und chemische Stabilität der Kompositstruktur erlauben eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter).

[0123] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: Saphir Brechzahl 1,7 CTE αa= 5.22 10<-6>K<-1>, αc= 5.92 10<-6>K<-1>, LuAGG Brechzahl 1,8 CTE α = 7 10<-6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus Saphir und LuAGG in Bezug auf brechzahl- oder ausdehnungsinduzierte Effekte geringe Änderungen an der Übergangsfläche aufweist.

[0124] Ähnliche Materialkombinationen für Kompositstrukturen können durch die Fachperson mit phosphoreszierende Materialien wie u.a CAO = Eu,Nd:CaAl2O4(s. CH 709 226 B1) mit derselben Rezeptur erweitert hergestellt werden.

[0125] Beispiel Nr.6: Kompositstrukturen bestehend aus nicht lumineszierendem YAG = Y3Al5O12und phosphoreszierendem Ce,Cr:GYAGG

[0126] Solche Strukturen werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – YAG Zylinder mit Durchmesser 5 bis 70 mm x Länge 3 bis 20 mm; – Ce,Cr:GYAGG = [(Y1-aGda)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12Zylinder mit Durchmesser 3 bis 70 mm x Länge 0,5 mm bis 6 mm.

[0127] Als Fügetechnik wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion, auch Diffusionbonding genannt, verwendet: Die zu verbindenden Oberflächen der YAG und GYAGG Kristallen werden bei hohen Temperaturen (von über 50% des Schmelzpunktes der Materialien in Grad Kelvin) miteinander verschweisst. Das Verfahren wurde u.A. in US 5'441'803 beschrieben und kann am besten für die Verbindung von Kristallen mit identischen oder sehr ähnlichen Strukturen angewendet werden, was in diesem Beispiel der Fall ist.

[0128] Diese Fügetechnik beginnt mit der Planpolitur und Reinigung jeweils einer Fläche der beiden zu verbindenden Kristallbauteile. Die beiden Flächen müssen eine Ebenheit aufweisen, die beim passgenauen annähern ein Ansprengen (auch Kontaktieren) bewirken, was bedeutet, dass sogenannte Van der Waals Kräfte die beiden Kristalle miteinander so verbinden, dass zwischen den beiden Oberflächen keine luftgefüllte Lücke mehr besteht. Der angesprengte Kompositteil wird dann in einem Ofen aufgeheizt, auf eine Temperatur im Bereich 800 - 1400°C. Diese Temperatur wird für ein Zeitintervall von 4 bis 40 Stunden gehalten bevor der Ofen wieder auf Raumtemperatur abgefühlt wird.

[0129] Durch das Verfahren entsteht eine permanente Verbindung zwischen den zwei im kalten Zustand angesprengten Oberflächen: diese Verbindung ist ähnlich wie ein flächiges Verschweissen mit einer entstehenden Diffusionsgrenzschicht.

[0130] Nach dem Verschweissen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 3,5 bis 26 mm. Dieses Kompositmaterial ist mechanisch stabil und kann weiterverarbeitet werden.

[0131] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – die Lumineszenzeigenschaften des lumineszierenden Materials GYAGG bleiben nach der Hochtemperaturbehandlung erhalten, – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte,.

[0132] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Die hohe mechanische Stabilität der Kompositstruktur erlauben eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter).

[0133] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: - YAG Brechzahl 1,8; Wärmeausdehnungskoeffizient = 7 10<-6>K<-1>, - GYAGG Brechzahl 1,85 bis 1,90; Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich 6 bis 8 10<-6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus YAG und GYAGG in Bezug auf brechzahl- oder ausdehnungsinduzierte Effekte kaum Änderungen an der Übergangsfläche aufweist.

[0134] Beispiel Nr.7: Kompositstrukturen bestehend aus nicht lumineszierendem YAG = Y3Al5O12und phosphoreszierendem Ce,Cr:LuAGG = (Lu1-zCez)3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12.

[0135] Diese Strukturen werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – YAG Zylinder mit Durchmesser 5 bis 70 mm x Länge 3 bis 20 mm; – LuAGG Zylinder mit Durchmesser 3 bis 70 mm x Länge 0,5 mm bis 6 mm.

[0136] Als Fügetechnik wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion, auch Diffusionbonding genannt, verwendet: die zu verbindenden Oberflächen der YAG und LuAGG Kristallen werden bei hohen Temperaturen (von über 50% des Schmelzpunktes der Materialien in Grad Kelvin) miteinander verschweisst. Das Verfahren wurde u.A. in US 5'441'803 beschrieben und kann am besten für die Verbindung von Kristallen mit identischen oder sehr ähnlichen Strukturen angewendet werden, was in diesem Beispiel der Fall ist.

[0137] Diese Fügetechnik beginnt mit der Planpolitur und Reinigung jeweils einer Fläche der beiden zu verbindenden Kristallbauteile. Die beiden Flächen müssen eine Ebenheit aufweisen, die beim passgenauen annähern ein Ansprengen (auch Kontaktieren) bewirken, was bedeutet, dass sogenannte Van der Waals Kräfte die beiden Kristalle miteinander so verbinden, dass zwischen den beiden Oberflächen keine luftgefüllte Lücke mehr besteht. Der angesprengte Kompositteil wird dann in einem Ofen aufgeheizt, auf eine Temperatur im Bereich 800 - 1400°C. Diese Temperatur wird für ein Zeitintervall von 4 bis 40 Stunden gehalten bevor der Ofen wieder auf Raumtemperatur abgefühlt wird.

[0138] Durch das Verfahren entsteht eine permanente Verbindung zwischen den zwei im kalten Zustand angesprengten Oberflächen: diese Verbindung ist ähnlich wie ein flächiges Verschweissen mit einer entstehenden Diffusionsgrenzschicht.

[0139] Nach dem Verschwissen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 3,5 bis 26 mm. Dieses Kompositmaterial ist mechanisch stabil und kann weiterverarbeitet werden.

[0140] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – keine Grenzschicht, der Übergang von einem Kristall zum anderen findet über wenige atomare Lagen statt, – die Lumineszenzeigenschaften des lumineszierenden Materials LuAGG bleiben nach der Hochtemperaturbehandlung erhalten, – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte.

[0141] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Die hohe mechanische Stabilität der Kompositstruktur erlaubt eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter).

[0142] Da die verwendeten Materialien folgende Eigenschaften aufweisen: - YAG Brechzahl 1,8; Wärmeausdehnungskoeffizient = 7 10<-6>K<-1>, - LuAGG Brechzahl 1,9; Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich 6 bis 9 10<-6>K<-1>,ist ersichtlich, dass die Kompositstruktur bestehend aus YAG und LuAGG in Bezug auf brechzahl- oder ausdehnungsinduzierte Effekte kaum Änderungen an der Übergangsfläche aufweist.

[0143] Die in den Beispielen 6 und 7 erläuterte Diffusionsbondingtechnik ist besonders geeignet für die Herstellung von auf einer Kombination von Granatkristallen (wie YAG, GYAGG, LuAGG) basierenden Kompositstrukuren. Zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten sind für die Fachperson einleuchtend. U.A. können auch mehr als zwei Granatkristelle in mehreren Lagen miteinander verbunden werden.

[0144] Beispiel Nr.8: mehrlagige Kompositstruktur mit mindestens einer Oberfläche, die mit einer Struktur versehen ist.

[0145] Erfinderische Objekte wie diejenigen, die nach den in Beispielen Nr. 1 bis Nr. 8 beschriebenen Beispiele hergestellt wurden, können vorteilhaft durch eine Oberflächenstruktur oder Oberflächengravur, die zur Auskopplung des durch den lumineszierenden Teils emittierten Licht dient, ergänzt werden. Solche Strukturen werden mittels Standardbearbeitungsverfahren für harte und spröde Materialien durch z.B. Fräsen, Laserbearbeiten oder Wasserstrahlbearbeiten in polierten oder feingeschliffenen Oberflächen angebracht.

[0146] Die Oberflächenbeschaffenheit der angebrachten Strukturen kann dadurch durch Lichtstreuung das Licht des lumineszierenden oder phosphoreszierenden Elementes besonders effizient auskoppeln. Gegenüber der ursprünglichen Oberflächenbeschaffenheit ergibt sich dadurch einen vorteilhaften und gut sichtbaren Kontrast.

[0147] Objekte basierend auf erfinderischen Kompositstrukturen, die mit solcher Kontrastverstärkung versehen sind, zeigen besondere Eigenschaften. Zum Beispiel

[0148] Kann damit ein Schriftzug und/oder ein Logo und/oder eine Abbildung besonders hervorgehoben werden.

[0149] Beispiele für solche Objekte sind: – Moderner Schmuck mit thematischen Schwerpunkten; – Schützhüllen oder Gehäuse mit Verzierungen, für elektronische Geräte; – komplette Gehäuse oder Teile eines Gehäuses für elektronische oder mechanische Uhren; – Ornamente auf Behälter für Flüssigkeiten (sog. Flacons) oder auf Teilen solcher Behälter wie z.B. der Verschluss.

[0150] Beispiel Nr.9: Kompositstruktur bestehend aus einer transluzenten YAG Scheibe, die mit einer lumineszierende Ce,Cr:GYAGG Scheibe verschweisst ist.

[0151] Solche Strukturen werden beispielsweise basierend auf folgenden Ausgangsmaterialien hergestellt: – Polykristalliner YAG oder YAG Keramik mit Durchmesser 5 bis 70 mm x Länge 1 bis 3,5 mm, hergestellt als transluszente Keramik mit einer relativ geringen Transparenz, die eine im sichtbaren Wellenlängenbereich begrenzte und stark dickenabhängige Lichtdurchlässigkeit erzeugt; – Ce,Cr:GYAGG = [(Y1-aGda)1-zCez)]3[(Al1-cCrc)1-fGaf]5O12Scheiben mit Durchmesser 5 bis 70 mm x Länge 0,5 mm bis 6 mm.

[0152] Als Fügetechnik wird ein Hochtemperaturschweissen durch Diffusion, auch Diffusionbonding genannt, verwendet: die zu verbindenden Oberflächen der YAG und GYAGG Scheiben werden bei hohen Temperaturen (von über 50% des Schmelzpunktes der Materialien in Grad Kelvin) miteinander verschweisst. Das Verfahren wurde u.A. in US 5'441'803 beschrieben und kann am besten für die Verbindung von Kristallen mit identischen oder sehr ähnlichen Strukturen angewendet werden, was in diesem Beispiel der Fall ist.

[0153] Diese Fügetechnik beginnt mit der Planpolitur und Reinigung jeweils einer Fläche der beiden zu verbindenden Kristallbauteile. Die beiden Flächen müssen eine Ebenheit aufweisen, die beim passgenauen annähern ein Ansprengen (auch Kontaktieren) bewirken, was bedeutet, dass sogenannte Van der Waals Kräfte die beiden Kristalle miteinander so verbinden, dass zwischen den beiden Oberflächen keine luftgefüllte Lücke mehr besteht. Der angesprengte Kompositteil wird dann in einem Ofen aufgeheizt, auf eine Temperatur im Bereich 800 - 1400°C. Diese Temperatur wird für ein Zeitintervall von 4 bis 40 Stunden gehalten bevor der Ofen wieder auf Raumtemperatur abgefühlt wird.

[0154] Durch das Verfahren entsteht eine permanente Verbindung zwischen den zwei im kalten Zustand angesprengten Oberflächen: diese Verbindung ist ähnlich wie ein flächiges Verschweissen mit einer entstehenden Diffusionsgrenzschicht.

[0155] Nach dem Verschweissen der Ausgangsmaterialien entsteht eine Kompositstruktur bestehend aus den beiden Zylindern mit einer Gesamtlänge von 1,5 bis 9,5 mm. Dieses Kompositmaterial ist mechanisch stabil und kann weiterverarbeitet werden.

[0156] Die beobachteten Eigenschaften der Verbindung sind: – keine Grenzschicht, der Übergang von einem Kristall zum anderen findet über wenige atomare Lagen statt, – die Lumineszenzeigenschaften des lumineszierenden Materials GYAGG bleiben nach der Hochtemperaturbehandlung erhalten, – keine Beobachtung irgendwelcher Alterungseffekte.

[0157] Nach der Verbindung der beiden Kristalle kann die Kompositstruktur durch Sägen, Schleifen, Polieren bearbeitet werden. Die hohe mechanische Stabilität der Kompositstruktur erlaubt eine erfolgreiche Herstellung aller in dieser Erfindung beschriebenen Objekte wie z.B. facettierte Edelsteinformen, Cabochons, Gehäuse, Zifferblätter, Sicherheitsmerkmale, Zeiger, Indizes, Ornamente (z.B. auf transparenten Behälter). Die transluszente YAG Keramik wird dabei durch Fräsen so bearbeitet, dass Bereiche mit unterschiedlichen Dicken durch ihre unterschiedlichen Transmissionswerte für den Betrachter unterschiedlich hell erscheinen. Dabei entstehen spektakuläre Muster, die durch Lumineszenz des GYAGG Materials sichtbar gemacht werden.

Claims (23)

1. Objekt bestehend aus mindestens einem transparenten lumineszierenden Material und mindestens einem mindestens teilweise transparenten nicht lumineszierenden Material, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens eine lumineszierende Material mit mindestens einem nicht lumineszierenden Material über jeweils mindestens eine in ihren Formen angepassten Oberflächen dauerhaft miteinander verbunden ist, diese mindestens zwei Materialien abgestimmte Wellenlängenfenster für die Emission der Lumineszenz und die Transmission der nicht lumineszierenden Bereichen aufweisen, und dass bei passender Anregung durch Licht im Wellenlängenbereich 350 bis 460 Nanometer das mindestens eine lumineszierende Material das mindestens eine nicht lumineszierende Material ganz oder teilweise mit durch Lumineszenz emittierte Licht beleuchtet.

2. Objekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens eine lumineszierende Material ein Einkristall ist.

3. Objekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens eine lumineszierende Material eine Keramik ist.

4. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Verbindung zwischen dem mindestens einen lumineszierenden Material und dem mindestens einen nicht lumineszierenden Material durch einen transparenten, Klebstoff hergestellt ist.

5. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Verbindung zwischen dem mindestens einen lumineszierenden Material und dem mindestens einen nicht lumineszierenden Material durch eine durch transparente, mechanisch stabile, klebstofffreie, Diffusionsgrenzschicht hergestellt ist.

6. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass die verbundenen Materialien jeweils mindestens eine lineare Dimension mit einer Mindestlänge von 1,5 mm, bevorzugt von 3,5 mm, besonders bevorzugt von grösser oder gleich 4,5 mm aufweisen.

7. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass die verbundenen Materialien ganz oder teilweise mit einem Edelsteinschliff mit ganz oder teilweisen polierten und/oder geschlifenen Oberteilhaupt- und Unterteilhauptfacetten, und/oder mit einer Rondiste als Übergangsbereich zwischen den Oberteil- und Unterteilfacetten, und/oder mit Oberteilneben- und Unterteilnebenfacetten versehen sind.

8. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens eine lumineszierende Material im nicht angeregten Zustand für den Wellenlängenbereich des durch Lumineszenz emittierten Licht eine optische Transmission von mehr als 10%, bevorzugt mehr als 25% und besonders bevorzugt mehr als 50% für Wellenlängen ausserhalb des Emissionsfensters aufweist.

9. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass das mindestens eine nicht lumineszierende Material ein Transmissionsfenster im sichtbaren Bereich aufweist, das für das durch das mindestens eine lumineszierendes Material erzeugte Licht eine optische Transmission von 2,5%, bevorzugt von 25% und besonders bevorzugt von mehr als 50% aufweist.

10. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das lumineszierende Material ein Einkristall aus folgender Gruppe: X:Y2SiO5; X:Lu2SiO5; X:(RE1-xRFx)2SiO5,; X:KY(WO4)2; X:KGd(WO4)2; X:KLu(WO4)2; X:K(RE1-xRFx)(WO4)2; X:NaY(WO4)2; X:NaGd(WO4)2; X:NaLu(WO4)2; X:Na(RE1-xRFx)(WO4)2; X:Y2O3; X:Lu2O3; X:(RE1-xRFx)2O3; X:YVO4; X:LuVO4; X:(RE1-xRFx)VO4; X:Li3RE3Ba2(MoO4)3; X:Li3RE3Ba2(WO4)8, wobei RE und RF unterschiedliche seltene Erden aus der Gruppe Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb, Lu, mit 0 ≤ x ≤ 1 bezeichnen, und die Dotierung X eine weitere, andere (als RE und RF) seltene Erde aus derselben Gruppe bezeichnet; SrAl2O4dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; SrAl2O4dotiert mit Eu<2+>und X, wobei die Dotierung X eine seltene Erde aus der Gruppe Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Er, Ho, Tm, Yb bezeichnet; SrAl2O4dotiert mit Eu<2+>; SrAl4O7dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; SrAl12O19dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>; CaAl2O4dotiert mit Eu<2+>und Nd<3+>; CaAl2O4dotiert mit Eu<2+>und X, wobei die Dotierung X eine seltene Erde aus der Gruppe Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb bezeichnet; CaAl2O4dotiert mit Eu<2+>; Sr1-xCaxAl2O4mit x im Bereich zwischen 0 und 1,00, dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr1-xBaxAl2O4mit x im Bereich zwischen 0 und 1,00, dotiert mit Eu<2+>und X, wobei die Dotierung X eine seltene Erde aus der Gruppe Ce, Pr, Sm, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb bezeichnet; SrSc2O4dotiert mit Eu<2+>und Nd<3+>; SrSc2O4dotiert mit Eu<2+>; Sr2SiO4dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; (Sr1- uBau)2SiO4mit u im Bereich zwischen 0 und 1,00, dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>; YPO4dotiert mit Pr<3+>und Nd<3+>; YPO4dotiert mit Pr<3+>; REPO4dotiert mit Pr<3+>und Nd<3+>, wobei RE ein Element der Gruppe La, Ce, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu ist; REPO4dotiert mit Pr<3+>, wobei RE ein Element der Gruppe La, Ce, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu ist; [(RE1-a-bSEaTEb)1-zDRz]3[(Al1-cDMc)1-f-gGafScg]5O12, mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f, g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, und mit 0 ≤ a, b<>≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f < 0,6, 0 ≤ g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE aus mindestens einem der Ionen Y<3+>, Gd<3+>, Lu<3+>und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, wobei für alle Granatkristalle die Dotierung DR aus mindestens einem Ion aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>besteht, die Dotierung DM aus mindestens einem Ion der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>besteht, wobei Einzel- und Mehrfachdotierungen wie Cr<3+>, Ce<3+>-Cr<3+>, Pr<3+>-Cr<3+>, Nd<3+>-Cr<3+>, Tb<3+>-Cr<3+>, Dy<3+>-Cr<3+>, V<3+>, Ce<3+>-V<3+>, Pr<3+>-V<3+>, Nd<3+>-V<3+>, Tb<3+>-V<3+>, Dy<3+>-V<3+>, Fe<3+>, Ce<3+>-Fe<3+>, Pr<3+>-Fe<3+>, Nd<3+>-Fe<3+>, Tb<3+>-Fe<3+>, Dy<3+>-Fe<3+>, Ti<3+>, Ce<3+>-Ti<3+>, Pr<3+>-Ti<3+>, Nd<3+>-Ti<3+>, Tb<3+>-Ti<3+>, Dy<3+>-Ti<3+>bevorzugt sind und wobei Mehrfachdotierungen mit gleichzeitig mehreren seltenen Erden aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>und/oder mehreren Übergangsmetallen aus der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>besonders bevorzugt sind, ist.

11. Objekt nach Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet,dass das lumineszierende Material eine transparente Keramik aus folgender Gruppe: [(RE1-a-bSEaTEb)1-zDRz]3[(Al1-cDMc)1-f-gGafScg]5O12, mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f, g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, und mit 0 ≤ a, b ≤ 1, a+b ≤ 1, 0,001 ≤ z ≤ 0,05, 0,0001 ≤ c ≤ 0,0150, 0 ≤ f < 0,6, 0 ≤ g ≤ 1, f+g ≤ 1, wenn RE, SE aus mindestens einem der Ionen Y<3+>, Gd<3+>, Lu<3+>und TE aus mindestens einem der Ionen Nd<3+>, Pr<3+>, Sm<3+>, Eu<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>, Er<3+>, Ho<3+>, Tm<3+>, Yb<3+>bestehen, wobei für alle Granatkristalle die Dotierung DR aus mindestens einem Ion aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>besteht, die Dotierung DM aus mindestens einem Ion der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>besteht, wobei Einzel- und Mehrfachdotierungen wie Cr<3+>, Ce<3+>-Cr<3+>, Pr<3+>-Cr<3+>, Nd<3+>-Cr<3+>, Tb<3+>-Cr<3>+, Dy<3+>-Cr<3+>, V<3+>, Ce<3+>-V<3+>, Pr<3+>-V<3+>, Nd<3+>-V<3+>, Tb<3+>-V<3+>, Dy<3+>-V<3+>, Fe<3+>, Ce<3+>-Fe<3+>, Pr<3+>-Fe<3+>, Nd<3+>-Fe<3+>, Tb<3+>-Fe<3+>, Dy<3+>-Fe<3+>, Ti<3+>, Ce<3+>-Ti<3+>, Pr<3+>-Ti<3+>, Nd<3+>-Ti<3+>, Tb<3+>-Ti<3+>, Dy<3+>-Ti<3+>bevorzugt sind und wobei Mehrfachdotierungen mit gleichzeitig mehreren seltenen Erden aus der Gruppe Ce<3+>, Pr<3+>, Nd<3+>, Tb<3+>, Dy<3+>und/oder mehreren Übergangsmetallen aus der Gruppe Cr<3+>, V<3+>, Fe<3+>, Ti<3+>besonders bevorzugt sind; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>und Dy<3+>; Sr3Al2O6dotiert mit Eu<2+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnGa2O4dotiert mit Cr<3+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Ge<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>und Sn<4+>; ZnAl2O4dotiert mit Cr<3+>, ist.

12. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das nicht lumineszierende Material aus einem farblosen natürlichen oder synthetisch hergestelltem Material der Gruppe Diamant, Diamantimitation, nicht Diamant Edelstein, stabilisiertes Zirkonoxid, Granatkristall, Granatkeramik, sonstige als schleifbare Schmucksteine verwendete Materialien mit einem farbtypischen Transmissionsfenster im sichtbaren Wellenlängenbereich besteht.

13. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das nicht lumineszierende Material aus einem eine grüne Farbe aufweisenden natürlichen oder synthetisch hergestelltem, als schleifbaren Schmuckstein verwendeten Material mit einem Transmissionsfenster im Bereich zwischen 505 und 550 nm besteht und das mindestens eine lumineszierende Material eine zentralen Emissionswellenlänge im Bereich zwischen 510 und 545 nm aufweist.

14. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das nicht lumineszierende grün gefärbte Material aus einem Mitglied der Familie Smaragd, Granat, Kombination aus ganz oder teilweise Jadeit mit Nephrit und das lumineszierende Material aus der Familie der im Emissionsbereich zwischen 510 und 545 nm lumineszierenden Kristalle bestehen.

15. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das nicht lumineszierende Material aus einem eine blaue Farbe aufweisenden natürlichen oder synthetisch hergestelltem, als schleifbaren Schmuckstein verwendeten Kristall mit einem Transmissionsfenster im Bereich zwischen 405 und 500 nm und das lumineszierende Material aus mindestens einem Kristall mit einer zentralen Emissionswellenlänge im Bereich zwischen 410 und 498 nm bestehen.

16. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das nicht lumineszierende blau gefärbte Material aus einem Mitglied der Familie Saphir, Eisen und Titan dotierten Saphir, Granat, Kobalt dotierter Granat, Kobalt dotierter Spinell, und das lumineszierende Material aus der Familie der im Emissionsbereich zwischen 410 und 498 nm lumineszierenden Kristallen bestehen.

17. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,dass das lumineszierende Material als Ganzes auf allen seinen Seiten in das nicht lumineszierende Material eingebettet ist.

18. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass das Volumen des Objektes die Form eines Cabochons mit ganz oder teilweise gerundet geschliffenen und/oder polierten Oberflächen aufweist.

19. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass die Oberfläche des Objektes eine gravierte, geschliffene, eingearbeitete Struktur zur Auskopplung des durch das lumineszierende Material emittierten Licht versehen ist.

20. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass das Volumen des Objektes als Teil oder als Ganzes als Gehäuse oder als Teil eines Gehäuses z.B. einer Uhr geformt, geschliffen und/oder poliert ist.

21. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass das Volumen des Objektes als Teil oder als Ganzes als Behälter oder als Teil eines Behälters z.B. eines Parfümflacons geformt, geschliffen und/oder poliert ist.

22. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass das Volumen des Objektes als Teil oder als Ganzes als Schutzhülle oder als Teil einer Schutzhülle z.B. eines Gerätes geformt, geschliffen und/oder poliert ist.

23. Objekt nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass das Volumen des Objektes als Teil oder als Ganzes als Ornament oder als Teil eines Ornamentes geformt, geschliffen und/oder poliert ist.