C09K11/80 H05B33/14 H01L33/00
1.一种产生白光的方法,包括通过吸收部分来自发光二极管的 蓝发射光激发磷光体以产生发光,所述磷光体包括含Al的Tb-石榴石 磷光体、含Ga的Tb-石榴石磷光体、含Ga,Al的Tb-石榴石磷光体或 其混合物,来自发光二极管的所述蓝发射光为420nm-490nm,来在磷 光体的发射光补充来自发光二极管的剩余辐射以产生白光。
2.权利要求1的方法,其中磷光体发射在约550nm。
3.涉及权利要求1方法的光源。
技术领域
本发明涉及一种用于通过发射蓝光的辐射源激发的具有石榴石 结构A3B5O12的发光物质及其相关的光源。特别涉及用于以具有可见蓝 光光谱范围的短波长的光源激发而产生白光的发黄光的石榴石-发 光物质。特别适合作为灯(特别是荧光灯)或LED(发光二极管)的 光源。
背景技术
由WO 98/05078中已知一种用于光源的发光物质以及其光源。其 中作为发光物质,采用结构为A3B5O12的石榴石,其作为第一组分A的 基质晶格由稀土金属Y、Lu、Sc、La、Gd或Sm中的至少一种组成。 第二组分B采用元素Al、Ga或In中的一种。作为掺杂物质仅使用Ce。
由WO 97/50132中已知一种极类似的发光物质。其中作为掺杂物 质可使用Ce或Tb。Ce发射黄光谱范围的光,而Tb发射绿光谱范围 的光。在这两种情况下,互补原理(发蓝光的光源和发黄光的发光 物质)可用于产生白光。
最后,EP-A 124175中描述一种荧光灯,它除充有水银外还含有 多种发光物质。这些发光物质通过UV-辐射(254nm)或通过460nm的 短波长辐射激发。三种发光物质的选择要使其合成为白(颜混合)。
发明描述
本发明的目的是制备一种用于通过发射蓝光的辐射源激发的具 有石榴石结构A3B5O12地发光物质,该发光物质耐高热负荷,并很适合 用于可见光短波光谱范围内的激发。
该目的由一种用于通过发射蓝光的辐射源激发的具有石榴石结 构A3B5O12的发光物质来解决,其中辐射源的发射在短波光学光谱范围 420-490nm范围内,该发光物质以Ce活化,相应于式A3B5O12:Ce,其 中第二组分B是元素Al和Ga中的至少一种,其特征在于,第一组分 A含有Tb。第一组分A主要或仅由Tb组成。该发光物质可通过430 -470nm范围的辐照而激发。作为第一组分除Tb外还有Y、Gd、La 和/或Lu中的成分。
根据本发明,应用一种在光学短波范围内发射的用于光源的发光 物质,它具有石榴石结构A3B5O12,并以Ce掺杂,其中该第二组分B 是Al和Ga元素中的至少一种,该第一组分A含有铽(Tb)。令人惊 奇的是已经发现,Tb在特别情况下,即在420-490nm范围的蓝光激 发时,作为发黄光的发光物质的基质晶格(石榴石的第一组分)的组 成是适宜的,其活化剂是铈。至今当激发是通过阴极辐射(电子)或 短波长UV-光子进行时,在这方面除铈外只有Tb被考虑作为绿光发 射的活化剂或共活化剂。
这时,Tb可单独的或与稀土金属Y、Gd、La和/或Lu中的至少一 种相组合用作石榴石的第一组分A的主要组分。
作为第二组分使用元素Al、Ga和In中的至少一种。活化剂是铈。
在一特别优选的实施方案中,采用如下结构的石榴石:
(Tb1-x-ySExCey)3(Al、Ga)5O12
其中:SE=Y、Gd、La和/或Lu;
0≤x≤0.5-y;
0<y<0.1。
该发光物质在420-490nm范围内吸收并因此通过蓝光源,特别 是用于灯或LED的辐射光源的辐射而激发。用蓝光LED可达好的结 果,其发射的最大值在430-470nm范围内。Tb-石榴石:Ce-发光物 质的发射最大值在约550nm处。
这种发光物质特别适用于白光LED中,这是基于蓝光LED与含Tb -石榴石-发光物质的组合,该发光物质通过吸收部分蓝光LED的发 射而被激发;并且其发射与LED的剩余辐射相补充而成白光。
Ga(In)N-LED特别适用作蓝LED,但也可用任何另外的方法产 生发射在420-490nm范围内的蓝光LED。特别是建议的主要发射范 围为430-470nm,因为其效率最高。
通过选择稀土金属的种类和数量,可精调吸收光谱带和发射光谱 带的位置,类似于文献中已知的YAG:Ce类型的其它发光物质。与发 光二极管相结合x特别适合的范围是0.25≤x≤0.5-y。
y的特别有利的范围为0.02<y<0.06。
本发明的发光物质也适用于与其发光物质相组合。
下列结构的石榴石作为发光物质是很合格的:
(TbxSE1-x-yCey)3(Al、Ga)5O12
其中:SE=Y、Gd、La和/或Lu;
0≤x≤0.02,特别是x=0.01;
0<y<0.1,y经常为0.01-0.05。
一般地,较少量的Tb在基质晶格中主要用于改进已知的用铈活 化的发光物质的性能,而加入较大量的Tb主要是有针对性地用于改 变已知的用铈活化的发光物质发射的波长。因此,高含量Tb特别适 于温在5000K以下的白光LED。
附图说明
下面将以多个实施例详细说明本发明,其中:
图1为实施例1的Tb-石榴石-发光物质的发射谱;
图2为实施例1的Tb-石榴石-发光物质的亮度谱;
图3为另一种Tb-石榴石-发光物质的发射谱;
图4为图3的Tb-石榴石-发光物质的亮度谱;
图5为再一种Tb-石榴石-发光物质的发射谱;
图6为图5的Tb-石榴石-发光物质的亮度谱;
图7为一种具有Tb-石榴石-发光物质的白光LED的发射谱。
具体实施反方式
实施例1:
组分
9.82g 氧化钇Y2O3
2.07g 氧化铈CeO2
37.57g 氧化铽Tb4O7
26.41g 氧化铝Al2O3
0.15g 氟化钡BaF2
0.077g 硼酸H3BO3
将上述组分混合,并在250ml聚乙烯宽颈瓶中与150g直径为10mm 的氧化铝球一起研磨2小时。其中氟化钡和硼酸作为助熔剂。该混合 物在带盖的刚玉坩埚中在氮氢混合气(含2.3%(体积)氢的氮气)下 于1550℃灼烧3小时。灼烧产物在自动研磨机中被研磨,并经53μm 网眼筛过筛。接着在氮氢混合气(含0.5%(体积)氢的氮气)下于1500 ℃再次灼烧3小时。然后按第一次灼烧后那样进行研磨和筛分。所得 发光物质的组成相应于:(Y0.29Tb0.67Ce0.04)3Al5O12。它是一种深黄物 质。该发光物质以波长430nm激发时的发射谱和在300-800nm范围 内的亮度谱示于图1和2。
实施例2:
组分:
43.07g 氧化铽Tb4O7
1.65g 氧化铈CeO2
21.13g 氧化铝Al2O3
0.12g 氟化钡BaF2
0.062g 硼酸H3BO3
将上述组分按实施例1所述进行充分混合。并按实施例1所述进行两 次灼烧及灼烧产物的进一步处理。所得的发光物质的组成相应于: (Tb0.96Ce0.04)3Al5O12或其中表明基质晶格的表达式为Tb3Al5O12:Ce。它 是一种深黄的物质。X-射线衍射图表明存在立方石榴石相。该发 光物质的发射谱和亮度谱示于图3或4。
实施例3:
组分:
32.18g 氧化钇Y2O3
0.56g 氧化铽Tb4O7
2.07g 氧化铈CeO2
26.41g 氧化铝Al2O3
0.077g 硼酸H2BO3
将上述组分按实施例1所述充分混合。并按实施例1所述进行两次灼 烧及灼烧产物的进一步处理。所得的发光物质的组成相应于: (Y0.95Tb0.01Ce0.04)3Al5O12。它是一种深黄物质。该发光物质的发射谱 和亮度谱示于图3或4。
实施例4:
组分:
27.76g 氧化钇Y2O3
9.53g 氧化铽Tb4O7
2.07g 氧化铈CeO2
26.41g 氧化铝Al2O3
0.149g 氟化钡BaF2
0.077g 硼酸H2BO3
将上述组分按实施例1所述充分混合。并按实施例1所述进行两次灼 烧及灼烧产物的进一步处理。所得的发光物质的组成相应于: (Y0.79Tb0.17Ce0.04)3Al5O12。它是一种深黄物质。该发光物质的发射谱 和亮度谱示于图3或4。
实施例5:
组分:
30.82g 氧化钇Y2O3
0.56g 氧化铽Tb4O7
4.13g 氧化铈CeO2
26.41g 氧化铝Al2O3
0.149g 氟化钡BaF2
0.077g 硼酸H2BO3
将上述组分按实施例1所述充分混合。并按实施例1所述进行两次灼 烧及灼烧产物的进一步处理。所得发光物质的组成相应于: (Y0.91Tb0.01Ce0.08)3Al5O12。它是一种深黄物质。
实施例6:
组分:
43.07g 氧化铽Tb4O7
1.65g 氧化铈CeO2
21.13g 氧化铝Al2O3
0.062g 硼酸H2BO3
将上述组分按实施例1所述充分混合。并按实施例1所述进行两次灼 烧及灼烧产物的进一步处理,但这两次的灼烧温度均低50℃。所得的 发光物质的组成相应于:(Tb0.96Ce0.04)3Al5O12。它是一种深黄物质。 该发光物质的发射谱和亮度谱示于图5或6。
实施例7:
组分:
43.07g 氧化铽Tb4O7
1.65g 氧化铈CeO2
17.05g 氧化铝Al2O3
7.50g 氧化镓Ga2O3
0.062g 硼酸H2BO3
将上述组分按实施例1所述充分混合。并按实施例1所述进行两次灼烧 及灼烧产物的进一步处理,但这两次的灼烧温度均低50℃。所得的发 光物质的组成相应于:(Tb0.96Ce0.04)3Al4GaO12。它是一种深黄物质。 该发光物质的发射谱和亮度谱示于图5或6。
实施例8:
组分:
43.07g 氧化铽Tb4O7
1.65g 氧化铈CeO2
12.97g 氧化铝Al2O3
15.00g 氧化镓Ga2O3
0.062g 硼酸H2BO3
将上述组分按实施例1所述充分混合。并按实施例1所述进行两次灼 烧及灼烧产物的进一步处理,但这两次的灼烧温度均低50℃。所得的 发光物质的组成相应于:(Tb0.96Ce0.04)3Al3Ga2O12。它是一种深黄物 质。该发光物质的发射谱和亮度谱示于图5或6。
实施例9:
组分:
4.88kg 氧化钇Y2O3
7.05kg 氧化钆Gd2O3
161.6g 氧化铽Tb4O7
595g 氧化铈CeO2
7.34kg 氧化铝Al2O3
5.50g 硼酸H2BO3
将上述组分在60升的聚乙烯桶中混合24小时。再将该混合物倒入约 1升容积的氧化铝灼烧坩埚中,并在推入式炉中于氮氢混合气下于 1550℃灼烧6小时。灼烧过的物质在自动研磨机中被研磨,并经细筛。 所得发光物质的组成相应于:(Y0.50Gd0.45Tb0.01Ce0.04)3Al5O12。它是一种 深黄物质。该发光物质的发射谱和亮度谱示于图3或4。
实施例10:
在白光LED中与GaInN同时使用这类发光物质时,采用类似WO 97/50132中描述的结构。例如将相同份额的实施例1和实施例4的发 光物质分散于环氧树脂中,并用该树脂混合物包住其发射最大值约为 450nm(蓝光)的LED。这种制备的白光LED的发射谱示于图7。蓝光 LED-辐射与黄发光物质-发射的混合在这种情况下产生 x=0.359/y=0.350的位,相应于温为4500K的白光。
上述的发光物质通常为深黄。它在黄光谱范围内发射。在加 入Ge或单独用Ga代替Al时,发射更多向绿光的方向偏移,由此还 实现较高的温。特别是,为了能与所需的位相协调,可混合采用 含Ga(或含Ga、Al)的Tb-石榴石或纯的含Al的Tb-石榴石。
本文发布于:2024-09-24 09:20:10,感谢您对本站的认可!
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