光源的发光物质及其相关的光源制造技术

一种用于其发射处于短波光学光谱范围的光源的发光物质，该发光物质有Ａ↓［３］Ｂ↓［５］Ｏ↓［１２］的结构。它以Ｃｅ活化，其中第二组分Ｂ是元素Ａｌ和Ｇａ中的至少一种，其中第一组分Ａ含Ｔｂ。特别是采用下列结构的石榴石：（Ｔｂ↓［１－ｘ－ｙ］ＳＥ↓［ｘ］Ｃｅ↓［ｙ］）↓［３］（Ａｌ、Ｇａ）↓［５］Ｏ↓［１２］，其中：ＳＥ＝Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ和／或Ｌｕ；０≤ｘ≤０．５－ｙ；０＜ｙ＜０．１。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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，互补色原理(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色(颜色混合)。专利技术描述本专利技术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的发光物质，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。根据本专利技术，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特别适用作蓝色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。本专利技术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特别适于色温在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专利技术，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-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Y2O32.07g 氧化铈CeO237.57g 氧化铽Tb4O726.41g 氧化铝Al2O30.15g 氟化钡BaF20.077g 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。它是一种深黄色物质。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Tb4O71.65g 氧化铈CeO221.13g 氧化铝Al2O30.12g 氟化钡BaF20.062g 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。它是一种深黄色的物质。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Y2O30.56g 氧化铽Tb4O72.07g 氧化铈CeO226.41g 氧化铝Al2O30.077g 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。它是一种深黄色物质。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Tb4O72.07g 氧化铈CeO226.41g 氧化铝Al2O30.149g 氟化钡BaF20.077g 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。它是一种深黄色物质。该发光物质的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造发光物质的方法，该发光物质具有石榴石结构并以Ｃｅ活化，其中的第一组分Ａ含有铽并且其含量至少为１摩尔％，并且其中的第二组分Ｂ是元素Ａｌ和Ｇａ中的至少一种，其特征在于如下步骤：ａ）准备、混合和研磨组分Ａ和Ｂ的氧化物并添加助溶剂； ｂ）在合成气中进行第一次灼烧；ｃ）进行研磨和筛分；ｄ）进行第二次灼烧。

【技术特征摘要】
DE 1999-7-23 19934126.5;DE 1999-10-27 19951790.8;D1.一种制造发光物质的方法，该发光物质具有石榴石结构并以Ce活化，其中的第一组分A含有铽并且其含量至少为1摩尔％，并且其中的第二组分B是元素Al和Ga中的至少一种，其特征在于如下步骤a)准备、混合和研磨组分A和B的氧化物并添加助熔剂；b)在合成气中进行第一次灼烧；c)进行研磨和筛分；d)进行第二次灼烧。2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述助熔剂是BaF2和/或H3BO3。3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述合成气是氮气和氢气的混合物，尤其是其中的氢气的量为2.3％体积。4.根据权利要求1的方法，其特征在于使用过量的组分B用作氧化物。5.根据权利要求1的方法，其特征在于所述第一组分A主要或单独由铽构成。6.根据权利要求1的方法，其特征在于所述第一组分A除了含有Tb外，还使用Y、Gd、La和/或Lu。7.根据权利要求1的方法，其特征在于，氧化物是以这样的比例混合的得到的发光材料具有石榴石结构(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。8.一种产生白光源的方法，包括在环氧树脂中包住发光二极管，该树脂具有分散于其中的发光物质，所述发光二极管的发射为420-490nm并且所述发光物质具有石榴石结构A3B5O12:Ce，其中A是铽或者铽和元素Y、Gd、La和/或Lu中的至少一种，并且B是元素Al和Ga中的至少一种，所述发光物质将来自发光二极管的发射的至少一部分转成较长波的辐射。9.根据权利要求8的方法，其中A仅是或主要是铽。10.根据权利要求8的方法，其中所述发光二极管的发射为430-470nm。11.根据权利要求13的方法，其中所述发光二极管的发射为430-470nm。12.根据权利要求8的方法，其中B还含有In。13.根据权利要求8的方法，其中所述发光二极管基于Ga(In)N。14.一种产生白光源的方法，包括在环氧树脂中包住发光二极管，该树脂具有分散于其中的发光物质，所述发光二极管的发射为420-490nm，所述发光物质将来自发光二极管的发射的至少一部分转成较长波的辐射并且具有以下石榴石结构代表的结构(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。15.根据权利要求14的方法，其中x的范围是0.25≤x≤0.5-y。16.根据权利要求14的方法，其中y的范围是0.02＜y＜0.06。17.根据权利要求14的方法，其中x的范围是0.25≤x≤0.5-y并且y的范围是0.02＜y＜0.06。18.根据权利要求14的方法，其中所述光源的色温在5000K以下。19.根据权利要求14的方法，其中所述光源的色温在4500K以下。20.根据权利要求8的方法，其中所述发光物质每摩尔发光物质含有0.03至少于3摩尔铽。21.根据权利要求14的方法，其中所述发光二极管基于Ga(In)N。22.一种产生白光源的方法，包括在环氧树脂中包住发光二极管，该树脂具有分散于其中的发光物质，所述发光二极管的发射为420-490nm，所述发光物质将来自发光二极管的发射的至少一部分转成较长波的辐射并且具有以下石榴石结构代表的结构(TbxSE1-x-yCey)3(Al、Ga)5O12其中S...

【专利技术属性】
技术研发人员：F库默，F兹瓦沙克，A埃伦斯，A德布雷，G韦特尔，
申请(专利权)人：电灯专利信托有限公司，奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]