[发明专利]发光材料

说明书

本发明涉及石榴石发光材料、其的制备方法和其作为转换发光材料的应用。本发明还涉及包含根据本发明的转换发光材料的发射转换材料，以及其在光源中的应用，特别是pc-LED(荧光转换发光器件(phosphorconvertedlightemittingdevices))。此外，本发明还涉及光源，特别是pc-LED，以及包含主光源和根据本发明的发射转换材料的照明单元。

一百多年来，发展出了无机发光材料，以在光谱方面调适发射显示屏、X射线放大器和辐射源或光源，使得它们尽可能最优地满足不同的应用领域的要求，并且同时尽可能少地消耗能源。在此，激发的方式，也就是主辐射源和所需的发射光谱的性质，对选择主晶格和激活剂有至关重要的作用。

特别对用于普通照明的荧光光源，也就是低压放电灯和发光二极管来说，不断发展出新的发光材料，以进一步提高能源效率、色彩再现和稳定性。

为了通过附加的色彩混合得到发射白光的无机LED，原则上有三种不同的方案：

1)RGBLED(红+绿+蓝LED)，其中白光通过混合三种不同的在红色、绿色和蓝色光谱区域发射的发光二极管的光产生。

2)UVLED+RGB发光材料体系，其中在UV-区域发光的半导体(主光源)向周围环境发光，其中三种不同的发光材料(转换发光材料)被激发，从而在红色、绿色和蓝色光谱区域发射。或者，也可以使用两种不同的发射黄色或橙色和蓝色光的发光材料。

3)互补体系，其中发射半导体(主光源)例如发出蓝色光，其激发一个或更多个发光材料(转换发光材料)，以例如在黄色区域发光。通过混合蓝色和黄色光产生白光。或者，也可以使用两种或更多种的发射例如绿色或黄色和橙色或红色光的发光材料。

二元互补体系具有只通过一个主光源，并且在最简单的情况下，只通过一种转换发光材料就能产生白光的优点。此种体系最为人所知的在于作为主光源的发射蓝色光谱区域光的铟-铝-镓-氮化物晶片，和作为转换发光材料的在蓝色区域被激发并发出黄色光谱区域内的光的铈掺杂的钇铝石榴石(YAG:Ce)组成。但是，显色指数和色温稳定性的改进也是期望的。通式为(Y,Gd,Lu,Tb)₃(Al,Ga,Sc)₅O₁₂:Ce的其他石榴石发光材料对于这些应用而言也是公知的。因为石榴石发光材料具有对空气和水分的高的稳定性，所以其获得了特别的关注。

因此，在使用发射蓝光的半导体作为主光源时，所述二元互补体系为了重现白光需要黄色的转换发光材料。或者，也可以使用发射绿色和红色的转换发光材料。如果作为替代使用在紫色光谱区域或在近紫外光谱发射的半导体作为主光源，那么必须使用RGB发光材料混合物或两种发射互补的光的转换发光材料的双色混合物以得到白光。在使用具有在紫色或紫外区域的主光源和两个互补的转换发光材料的体系时，可以提供有特别高流明当量的发光二极管。双色发光材料混合物的另一个优点是更低的光谱相互作用和由此更高的“封装利益(PackageGain)”(“Packungsdichte”)。

因此如今，特别是可以在蓝色和/或紫外光谱区域激发的无机荧光粉末作为光源、特别是pc-LED的转换发光材料越来越具有重要的意义。

使用有着宽波段发射的Ce³⁺掺杂的石榴石发光材料的主光源或具有双色光谱(蓝+黄-橙)的LED的重要的缺点是其色彩再现的色温相关性。此外，因为缺少深红色光谱部分，低色温(T_c﹤5000K)不能通过足够的高色彩再现(CRI﹥80)实现。

对可以在蓝色或紫外区域激发并在特别是绿色光谱区域的可见光区域发光的新型转换发光材料的需求总是存在。

因此，本发明的一个目的是提供与简单的铈掺杂的石榴石发光材料相比具有更高比例在红色光谱区域中的发射，或者其发射光谱具有相对于简单的铈掺杂的石榴石发光材料平移的发射最大值的化合物。这使得本领域技术人员在用于制造发射白光的设备的合适材料上面可以有更多的选择。

令人惊奇地发现，如果除了铈掺杂之外使用Mn²⁺作为共掺杂且在三价铝的晶格格位上嵌入二价锰通过在氧的晶格格位上嵌入卤离子来补偿，那么就能得到有高光致发光量子产率的合适的石榴石发光材料。与纯的Ce³⁺掺杂的石榴石相比，这种发光材料有红移的发射谱带。