[发明专利]无机发光材料

说明书

本发明涉及新化合物，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转换无机发光材料的发射转换材料及其在光源中，特别是在所谓pc-LED(无机发光材料转换发光器件)中的用途。此外，本发明涉及包含一次光源和本发明发射转换材料的光源，特别是pc-LED，和照明装置。

100多年以来，已经开发了无机发光材料为了使发光显示屏、X射线放大器和辐射或光源的光谱以尽可能最好的方式满足各应用领域的需求，同时消耗尽可能少的能量。这里，激发类型，即一次辐射源的性质和必需的发射光谱对主晶格和活化剂的选择而言是至关重要的。

特别是对于一般照明的荧光光源，即低压放电灯和发光二极管，新的无机发光材料不断地被开发出来以进一步提高能量效率、色彩再现和稳定性。

原则上存在三种不同的通过加色性色彩混合而得到发白光无机LED(发光二极管)的路线：

(1)所谓的RGB LED(红+绿+蓝LED)，其中白光通过将来自在红、绿和蓝光谱区中发射的三种不同发光二极管的光混合而产生。

(2)UV LED+RGB无机发光材料体系，其中在UV区发射的半导体(一次光源)将光发射到环境中，其中激发三种不同的无机发光材料(转换无机发光材料)在红、绿和蓝光谱区发射。

(3)所谓的互补体系，其中发射半导体(一次光源)发射例如蓝光，其激发一种或多种无机发光材料(转换无机发光材料)发射在例如黄色区中的光。通过蓝光和黄光的混合，因此产生例如白光。

二元互补体系的优点是它们能够仅以一个一次光源，和在最简单的情况下，仅一种转换无机发光材料产生白光。这些体系中最著名的是由发射在蓝光谱区中的光的氮化铟铝芯片作为一次光源以及在蓝色区中被激发并发射在黄色光谱区中的光的铈掺杂钇铝石榴石(YAG:Ce)作为转换无机发光材料组成。然而，仍需色彩再现指数和色温稳定性的改进。

当使用发蓝光半导体作为一次光源时，这些所谓的二元互补体系因此需要发黄光转换无机发光材料或者发绿光和发红光转换无机发光材料以再现白光。或者，如果所用一次光源为在紫色光谱区或近UV光谱中发射的半导体，则必须使用RGB无机发光材料混合物或者两种互补发光转换无机发光材料的二色混合物以得到白光。

当使用具有在紫色或UV区中的一次光源和两种互补转换无机发光材料的体系时，可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伴随的较高的整体增益(Package Gain)。

特别地，因此，目前可在光谱的蓝和/或UV区中被激发的无机荧光粉作为光源，特别是pc-LED的转换无机发光材料获得了越来越大的重要性。

同时，许多转换无机发光材料已被公开，例如碱土金属原硅酸盐、硫代镓酸盐、石榴石和氮化物，各自是被Ce³⁺或Eu²⁺掺杂的。

然而，不断地需要可在蓝或UV区中被激发，然后在可见区，特别是在黄光谱区中发射光的新的转换无机发光材料。

因此，本发明的第一实施方案为包含阴离子骨架结构、掺杂剂和阳离子的化合物，其中：

a.阴离子骨架结构的特征是配位四面体GL₄-，其中G表示硅，其可被C、Ge、B、Al或In部分替代，且L表示N和O，条件是N构成L的至少60原子％，

b.阳离子选自碱土金属，条件是锶和钡一起构成阳离子的小于75原子％，

c.存在的掺杂剂为三价铈或者三价铈和二价铕的混合物，

d.铈掺杂的电荷补偿借助以下方式进行：i)碱土金属阳离子被碱金属阳离子的相应替代和/或ii)氮含量的相应提高和/或iii)碱土金属阳离子的相应降低。

术语阴离子骨架结构在此处指组合物中的结构模式(Strukturmotiv)，其中G通常存在于配位四面体中。这些四面体可借助一个或多个共同的L原子相互连接，因此形成固体中的扩展的阴离子局部结构元件。相应的结构模式通常使用用于结构测定的结晶学方法或者还借助光谱学方法检测且是本领域技术人员，特别是由硅酸盐化学领域技术人员熟知的。

一般而言，无机固体材料的结构的测定基于结晶数据、任选光谱数据和关于元素组成的信息的组合进行，所述关于元素组成的信息在定量反应的情况下可由原料的组成得到，或者通过元素分析方法测定。相应的方法是化学分析中已被充分确立的，因此可认为是本领域技术人员已知的。以原子％表示的量数据涉及特定化学元素的原子与晶体结构中通常可占据相同晶格部位的较大基团如作为L的氮和氧的数值比。