[发明专利]基于Eu2+-（共）掺杂石榴石混晶的发光物质及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及基于Eu²⁺-掺杂石榴石混晶或Eu²⁺-共掺杂石榴石混晶的发光物质及其制备，以及涉及所述发光物质首要在转化成发光物质的光源(LED、LD、荧光灯和显示器)中的用途。

背景技术

发光物质具有多样性的用途，例如用在照明装置和等离子显示器领域中。发光物质的功能在于将相对短的波长(特别是＜380nm的紫外线)的光转换或转化成较长波的有色光。由于所发射的光具有比激励光更低的能量，所述转换也被称作“降频转换”。

在荧光灯中通常使用三种发光物质的组合，从而将由填充气体在放电时所发射的紫外线转化成蓝色、绿色和红色的可见光。通过合适的混合比例和包壳管(Hüllrohr)的配置密度(Belegungsdichte)，可例如产生具有不同色温的白光，如冷白光(约7000K)至暖白光(约3000K)。类似系统可用于等离子显示器中。

随着对UV-LED和高功率密度的蓝光LED的研发，发光物质在将所述光源转化成白光方面起重要作用。因此将发黄光的发光物质与蓝光LED组合使用，从而通过将部分透射的蓝光和黄色荧光束相混合而产生白光。

由于与发光物质管和等离子显示器相对照地，发光物质无法密封包封在LED中，发光物质在LED应用中相对于外部影响的稳定性具有更重大的意义。

已知的是，基于硫的发光物质(例如Eu:SrS)是对湿度非常敏感的，因而其转化效率随时间下降；由此，相关LED的颜色逐渐向蓝色方向移动。

类似的情况对于镓硫化合物(如(Ba、Ca、Sr、Eu)Ga₂S₄)或正硅酸盐(如(Ba、Ca、Sr、Eu)SiO₄)也是如此。

除了有限的化学稳定性之外，发光物质还在温度负荷下发生改变。发光物质可随着升高的温度导致发光物质不可逆的损害，这导致了量子效率很低，并且进而导致发光物质报废。一般来讲，在LED运行中，对此所需的温度是达不到的，但是在将发光物质加工成转化元件(例如将发光物质以玻璃包覆(verglasen))时必须注意的是：不能导致由温度造成的对发光物质的损害。此外，发光物质还随温度显示出可逆的效率变化，具体而言是效率随温度的降低而升高，随温度的升高而降低。由于所谓的热淬灭/热淬熄(Thermoquenching)效果，发光二极管的颜色在温度波动时变化，所述温度波动也可由LED本身引起(例如在能耗变化时)。

LED的颜色变化是不期望的技术现象，并且将该技术现象加以消除或最小化便是研发目标。

在上下文中，Ce:Y₃Al₅O₁₂(Ce-掺杂的钇-铝-石榴石或者说Ce:YAG)被创制为发光物质转化型白光LED的黄色发光物质。Ce:YAG对于温度是非常稳定的(直至800℃)，并且显示很低的热淬灭性。

Ce:YAG在与以约440-480nm光谱范围发射的蓝光LED相结合下，在合适的配置密度下产生白光，其在化学和热学方面是足够稳定，并且具有高的量子效率。

Ce:YAG的荧光最大值处在约550nm，但是，例如文献EP 0936682中所述地，荧光最大值通过混晶的形成而向长波范围移动，为此例如适合用Gd₂O₃替换Y₂O₃。

通过这种方式基本上产生3000K至8000K之间的色温；然而由于与混晶相关的低量子效率，主要在低色温范围内可达到的效率并不足够。

另一缺点在于，由于所产生“白”光的特定光谱分布，光谱中的一定的颜色份额仅被有限地再现(wiedergeben)，因此所述系统的演色性指数通常限于75以下的数值。

发明内容

因而，本发明的任务是提供如下的发光物质，所述发光物质尽可能宽地覆盖整个可见光谱范围，并且具有高量子产率和高化学稳定性以及热稳定性。

要研发的发光物质应该用蓝色或近紫外范围发射的初级光源来激励，并且满足下述要求：

-很高的化学稳定性和热稳定性

-对380nm和780nm之间—特别是500和650nm之间的可见光谱范围的很宽的覆盖

-实现10000K和2500K之间—特别是4500K和2500K之间的色温

-在普朗克轨迹的上述范围内实现具有高的演色性指数(可能的CRI＞85)的色坐标(Farborte)。