[发明专利]Eu-活化的无机发光材料

说明书

技术领域

本发明涉及Eu²⁺-活化的无机发光材料、这些化合物的制备方法和含有本发明的Eu²⁺-活化的无机发光材料的光源和照明装置。

现有技术

发光材料用于荧光灯源、发射式显示屏和用作将不可见辐射或高能粒子转换成可见光的闪烁晶体。已广泛用于此工作的一类材料是Ce³⁺-掺杂石榴石，特别是Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG)和(Gd_1-xY_x)₃(Al_1-yGa_y)₅O₁₂:Ce(YAGaG:Ce)，其中进一步掺杂，如Lu³⁺或Tb³⁺已用于优化该光谱。

早在1996年，即在具有高能量效率和几坎德拉的光通量的蓝光InGaN LEDs的工业化实施后不久，通过使用YAG:Ce或YAGaG:Ce部分转换蓝光，实现白光LEDs，因为这些无机发光材料的黄橙色发光颜色与LEDs的蓝色发光颜色互补并由此叠加获得白光。

迄今，所有市售白光LEDs都含有被YAG:Ce或YAGaG:Ce层覆盖的发射蓝光的InGaN芯片。一方面，这种方法的一个基本缺点是发光颜色对视角的依赖性，这归因于芯片的不均匀涂布。另一方面，在基于二色光谱(蓝色+黄橙色)的光源的情况下，颜色的再现取决于色温并且在足够高的颜色再现(CRI>80)下无法实现低色温(T_c<5000K)。

因此，为了扩大产品光谱和为了改进白光LEDs的颜色再现，目前的主要目标是实现三色LEDs。为此，必须提供在蓝色光谱区中具有高吸收、具有高量子产率和高流明当量的发射绿光、黄光和红光的无机发光材料。

目前，只知道少数主发射峰在450至580纳米波长范围内的具有窄带绿光发射的有效体系。其实例是发射绿光的原硅酸盐和硫代镓酸盐。

对许多用途而言，例如在LCD背光中，需要具有在450至580纳米之间的主发射峰的可蓝光或近紫外光激发的、非常热稳定的无机发光材料。这种波长完美匹配常见的滤色片并能实现良好的颜色再现。良好的热稳定性是必要的，因为由于在高功率下的高芯片温度和由于在无机发光材料体中形成的热，无机发光材料的温度可高达200℃。

第二个升温机制的成因是所谓的斯托克斯位移，即吸收和发射光子之间的能量差，其在无机发光材料中转换成热。

迄今，只有少数已知的具有窄带绿光发射的无机发光材料甚至在高温、优选至少125℃、特别是至少175℃下仍具有室温效率的至少80％、特别是甚至至少90％的高效率。窄带是指最多80纳米的FWHM。发射绿光是指主发射峰在440至580纳米波长范围的无机发光材料。

发明概述

出人意料地，现在已经发现，式I的相纯化合物满足所述要求，

(A_1-wEu_w)(E_12-2z(G₁Mg₁)_zO₁₉        I

其中

A表示选自由Mg、Sr、Ba和Ca组成的组的一种或多种二价元素，

E表示选自由Al、B、Ga、In和Sc组成的组的一种或多种三价元素，优选Al和Ga，特别优选Al，

G表示选自由Si和Ge组成的组的一种或多种四价元素，优选Si，

0<z≤4，优选z＝1，且

0.01≤w≤0.4，优选0.01≤w≤0.1。

该新型无机发光材料表现出非常好的热和化学稳定性。其非常适用于例如白光LEDs、按需选色(COD)、TV背光LEDs和电灯，例如荧光灯。

还指出了该新型无机发光材料的制备方法。

附图简述

图1显示Sr_0.96Eu_0.04Al₁₀MgSiO₁₉的激发光谱。使用Edinburgh Instruments FL900光谱仪、使用Xe高压灯和Hamamatsu光电倍增管在室温下在半无限厚的粉末层上记录光谱。