[发明专利]硅酸盐无机发光材料

说明书

本发明涉及Eu掺杂、Sm掺杂或Pr掺杂的硅酸盐化合物、涉及其制备方法及其作为转换无机发光材料的用途。本发明还涉及至少包含本发明的转换无机发光材料的发射转换材料及其在光源、特别是pc-LEDs(无机发光材料转换的发光器件)中的用途。本发明还涉及光源，特别是pc-LEDs，以及含有初级光源和本发明的发射转换材料的照明装置。

无机发光材料的开发已超过100年，以适应发射光幕、X-射线放大器和辐射源或光源的光谱，以使它们以尽可能最佳的方式满足各自应用领域的要求并同时消耗尽可能少的能量。激发类型，即初级辐射源的性质，和必要的发射光谱在此对主晶格和活化剂的选择至关重要。

特别地，对用于一般照明的荧光光源而言，即对低压放电灯和发光二极管而言，不断开发新型无机发光材料以进一步提高能量效率、颜色再现和稳定性。

原则上有三种不同的通过相加混色获得发白光的无机LEDs(发光二极管)的方法：

(1)RGB LEDs(红色+绿色+蓝色LEDs)，在这种情况中通过混合来自在红色、绿色和蓝色光谱区中发光的三个不同发光二极管的光，生成白光。

(2)UV LED+RGB无机发光材料系统，在这种情况中在UV区发光的半导体(初级光源)向环境发射光，在该环境中激发在红色、绿色和蓝色光谱区中发光的三种不同无机发光材料(转换无机发光材料)。

(3)互补系统，在这种情况中发光半导体(初级光源)发出例如蓝光，其激发一种或多种发出例如在黄光区中的光的无机发光材料(转换无机发光材料)。通过混合蓝光和黄光，然后生成白光。或者，可以使用发出绿光和红光的无机发光材料混合物。

二元互补系统的优点在于它们仅用一个初级光源和——在最简单的情况中——仅用一种转换无机发光材料就能产生白光。这些系统中最著名的由作为初级光源的氮化铟铝芯片(其发出在蓝色光谱区中的光)和作为转换无机发光材料的铈掺杂的钇铝石榴石(YAG:Ce)(其在蓝光区中激发并发出在黄色光谱区中的光)构成。但是，显色指数和色温稳定性的改进是何意的。

在使用发蓝光的半导体作为初级光源的情况中，该二元互补系统因此需要黄色转换无机发光材料，或发射绿光和红光的转换无机发光材料，以再现白光。或者，如果所用初级光源是在紫色光谱区或近紫外光谱中发光的半导体，必须使用RGB无机发光材料混合物或两种互补的发光转换无机发光材料的二色混合物以获得白光。在使用具有在紫色或紫外区中的初级光源和两种互补的转换无机发光材料的系统的情况下，可以提供具有特别高的流明当量的发光二极管。二色无机发光材料混合物的另一优点是较低的光谱相互作用和相关的较高组合增益。

因此，特别地，可在光谱的蓝光和/或UV区中激发的无机发光材料如今作为光源、特别是pc-LEDs用的转换无机发光材料获得越来越高的重要性。

同时，已经公开了许多转换无机发光材料，例如碱土金属原硅酸盐、硫代镓酸盐、石榴石和氮化物，它们各自被Ce³⁺或Eu²⁺掺杂。

但是，始终需要可在蓝光或UV区中激发、并发出在激发光谱的可见光区域中的光的新型转换无机发光材料。

因此，本发明的目的是提供用于将蓝光或UV区中的辐射有效转换成在可见光谱内的辐射的新型材料。

已知的是，在160或254纳米下的光子照射下，钡锆石矿物类型的式BaZr_1-xHf_xSi₃O₉(x等于0至1)的六方晶固态化合物表现出分别在260纳米或440纳米具有发射最大值的强的UV和蓝色发光。本申请的发明人现在已经出乎意料地观察到，当该矿物中的一些Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代时，可以获得以最多90％的量子产率发光的发射青光或发射红光的无机发光材料。

本发明因此首先涉及式I的化合物：

(Ba_ySr_1-y)Zr_1-xHf_xSi₃O₉    (I)

其中x在0至1的范围内，与其独立地，y在0至1的范围内，

其特征在于式I化合物的一些Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代。如果已合并了氧化态+III的Eu或Pr或Sm，则在该化合物中另外存在碱金属离子。

这种类型的离子交换也被称作“掺杂”。就此而言，Eu、Pr或Sm离子在本申请中也被称作掺杂离子。