[发明专利]发射IR的辉石磷光体，和使用同一发射IR的辉石磷光体的发光器件

说明书

本申请涉及发射IR的辉石磷光体，和使用同一发射IR的辉石磷光体的发光器件。本发明提供了包括E_1‑wSc_{1‑x‑y‑u‑w}M_yZ_uA_2wSi_2‑z‑uGe_zAl_uO₆:Cr_x的发光材料，其中：‑E包括Li、Na和K中的一种或多种；‑M包括Al、Ga、In、Tm、Yb和Lu中的一种或多种；‑Z包括Ti、Zr和Hf中的一种或多种；‑A包括Mg、Zn和Ni中的一种或多种；‑0x≤0.25；‑0≤y≤0.75；‑0≤z≤2；‑0≤u≤1；‑0≤w≤1；‑x+y+u+w≤1；和‑z+u≤2。

技术领域

本发明涉及发光材料，并涉及包括这种发光材料的发光材料组合物。本发明进一步涉及包括这种发光材料的器件。

背景技术

包括三价铬的发光材料是本领域中已知的。“X. Xu等人，化学工程期刊 383（2020）123108”描述了经由固态反应成功合成了新型宽带近红外（NIR）磷光体LiInSi₂O₆:Cr³⁺（LIS:Cr³⁺）。探索了其晶体结构、光致发光性质、以及在NIR磷光体转换LED（pc-LED）中的应用。LIS:Cr³⁺磷光体具有中心分别位于〜460和670 nm处的两个吸收带。在460 nm激发下，它显示宽带NIR发射在〜840 nm处达到峰值，具有〜143 nm的半峰全宽（FWHM）。发现最佳的Cr³⁺浓度为〜6 mol%，而Cr³⁺含量进一步增加时强度降低归因于辐射能量转移过程。LIS:0.06Cr³⁺磷光体具有〜75%的量子产率，并在150°C可以保留〜77%的初始强度。LIS:Cr³⁺磷光体的高效、热稳定和宽的NIR发射是由[InO₆]八面体中Cr³⁺的优先占有导致的，该[InO₆]八面体具有弱的晶场但相对强的刚度。通过将LIS:Cr³⁺磷光体与蓝色LED芯片组合在一起制成了NIR pc-LED，该pc-LED在100 mA驱动电流下的NIR输出功率为〜51.6 mW并且光电效率为〜17.8%。结果表明，LIS:Cr³⁺磷光体在宽带NIR pc-LED中具有巨大的应用潜力。

发明内容

半导体发光二极管和激光二极管（在本文中统称为“LED”）位于当前可用的最高效的光源之列。LED的发射光谱通常在由该器件的结构和由其构成的半导体材料的组成所确定的波长处显出单一的窄峰。通过合适地选择器件结构和材料体系，LED可以被设计为在紫外、可见、或红外波长处来操作。

LED可以与吸收由LED发射的光并作为响应发射更长波长的光的一种或多种波长转换材料（在本文中通常称为“磷光体”）组合。对于这种磷光体转换LED（“pcLED”），由LED发射的被磷光体吸收的光的比例取决于由LED发射的光在光路上的磷光体材料的量，例如取决于设置在LED上或LED周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。

可以将磷光体转换LED设计为使得LED发射的所有光都被一种或多种磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射完全来自磷光体。在这种情况下，例如，可以选择磷光体以在狭窄的光谱区域内发射光，该光谱区域不由LED直接高效地产生。替代地，可以将pcLED设计为使得由LED发射的光的仅一部分被磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射是由LED发射的光和由磷光体发射的光的混合物。通过合适地选择LED、磷光体和磷光体组合物，可以将这样的pcLED设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色特性的白光。