[发明专利]新型基于硅铝酸盐的蓝色持久性磷光体

说明书

技术领域

本发明涉及具有长衰减周期的持久性磷光体，特别是涉及基于(Ba,Sr,Ca,K,Na)₃(Al,B,Ga,Co,Zn,Sc)_10-x(Si,Ge)_1+xO_20-x,N_x:Eu²⁺,Er³⁺的持久性磷光体组合物以及制造和使用这种磷光体的技术。

背景技术

磷光体是在电磁波谱的一部分吸收辐射能量和在电磁波谱的另一部分发射能量的发光材料。重要的一类磷光体包括具有极高化学纯度和具有受控组成的结晶无机化合物，其中向该化合物中添加了称为“活化剂”的少量其它元素以便于发射荧光。当具有活化剂和无机化合物的正确组成时，这些结晶磷光体发射的颜色可以受控。最有用和熟知的磷光体响应由可见范围外的电磁能产生的激发在电磁波谱的可见部分发射辐射。熟知的磷光体已经用于汞蒸气放电管从而将由激发的汞发射的紫外线(UV)辐射转化为可见光。其它磷光体在由电子激发后能够发射可见光(这可用于光电倍增管)，或X-射线(例如用于成像系统的闪烁物)。

磷光体的一个重要性质是衰减时间，例如，磷光体在激发移开之后停止发射光所需的时间。大多数磷光体组合物具有极短的衰减时间，其中大多数储存的能量在几秒内作为光发射，或甚至在激发结束之后极短时间(a small fraction of a second)内作为光发射。这些磷光体可以用于其中存在连续激发的照明类型应用。但是，在很多应用中，需要在激发已经结束之后长时间持续发射光的磷光材料。

已经开发基于Sr₃Al₁₀SiO₂₀且掺杂有Ho³⁺的持久性磷光体并使其商业化，得到蓝色持久性磷光体，其同时在美观和功能市场具有广泛应用，所述应用包括但不限于娱乐、安全和紧急照明以及用于出口标记。这些材料的应用受限，主要是由于它们的初始强度和持久的长度，这些因为这些材料具有相对低的初始强度并相对快地衰减。

因此，有利的是提供蓝色持久性磷光体，其与现有技术基于硅铝酸盐的蓝色持久性磷光体材料相比具有较高的初始强度和较慢的衰减速率。也有利的是提供制备这些蓝色持久性磷光体的方法以及利用这种持久性磷光体的制品。

发明内容

本发明提供蓝色持久性磷光体材料，其具有较高的初始强度、较慢的衰减速率和/或较长的持久时间(length of persistence)。这些磷光体基于已经通过镧系金属的组合活化的硅铝酸盐，其中镧系金属例如但不限于，铕、铒、钬、镝、和钕。这些磷光体与现有技术相比具有较高的初始强度、较慢的衰减速率和/或较长的持久时间。

因此，一方面，本发明提供包括具有以下通式的磷光体的材料，A₃M_10-xC_1+x(O_20-xN_x):Eu，RE，其中A可以是锶(Sr)、钙(Ca)、钡(Ba)、钾(K)或钠(Na)、或其组合，M可以是铝(Al)、硼(B)、锌(Zn)、钴(Co)、镓(Ga)、钪(Sc)或其组合，C可以是硅(Si)或锗(Ge)或其组合；x为0.001至5.0；以及RE是镝(Dy)、钕(Nd)、铒(Er)、钬(Ho)、铽(Tm)、镱(Yb)、钐(Sm)或其组合。

另一方面，本发明提供制备磷光体的方法，该方法包括以下步骤：提供铕的含氧氮化物的化合物、RE的含氧氮化物的化合物，至少一种选自Ba、Sr、Ca、K、Na及其组合的碱金属或碱土金属，至少一种选自Al、B、Zn、Co、Ga、Sc及其组合的金属或准金属，和至少一种选自Si、Ge及其组合的准金属，其中RE是Dy、Nd、Er、Ho、Tm、Yb、Sm或其组合的至少一种；将含氧氮化物的化合物混合在一起形成混合物；然后在约900°C至约1700°C的温度在还原性气氛下烧制所述混合物足以将所述混合物转化为具有以下通式的磷光体的时间段，A₃M_10-xC_1+x(O_20-xN_x):Eu，RE，其中A可以是Ba、Sr、Ca、K、Na或其组合，M可以是Al、B、Zn、Co、Ga、Sc或其组合，C可以是Si或Ge或其组合；x为0.001至5.0；以及RE是Dy、Nd、Er、Ho、Tm、Yb、Sm或其组合。