TW202024305A - 發射藍光之磷光體化合物 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於發射藍光之化合物、其製備方法及其作為光源中磷光體或轉換磷光體之用途。本發明進一步係關於一種包含根據本發明之化合物之輻射轉換混合物,以及一種含有根據本發明之化合物或該輻射轉換混合物之光源。本發明此外係關於光源,特定言之LED,以及含有一次光源及根據本發明之化合物或該輻射轉換混合物之照明單元。根據本發明之化合物適合作為發光材料,尤其用於在LED中產生藍光或白光。
Description
本發明係關於發射藍光之化合物、其製備方法及其特定言之在經磷光體轉換之發光裝置,諸如pc-LED (經磷光體轉換之發光二極體)中之用途,其用作用於將具有相對較短波長之輻射轉換為具有相對較長波長之輻射的磷光體或轉換磷光體。
另外,本發明係關於一種包含根據本發明之化合物的輻射轉換混合物,以及一種含有根據本發明之化合物或混合物的光源。本發明進一步係關於一種含有光源之照明單元,該光源含有根據本發明之化合物或混合物。根據本發明之化合物及混合物適合作為發光材料,特定言之用於固態LED光源中產生藍光或白光,該等固態LED光源含有在紫色及/或近紫外(UV)光譜範圍內發射之LED晶片。
100多年來,已開發出無機磷光體以便適應發光顯示螢幕、X射線放大器及輻射或光源之光譜,以使其以儘可能最優的方式滿足各別應用領域之需求且同時消耗儘可能少的能量。激發之類型(亦即主輻射源之性質)及必需的發射光譜在此處對於選擇主晶格及活化劑至關重要。
尤其對用於一般照明之螢光光源(亦即,低壓放電燈及發光二極體),正不斷開發新穎磷光體以便進一步提高能效、色彩重現及(色點)穩定性。藉由Eu2+
活化之磷光體用於放電燈(Hg及Xe放電燈)及電漿顯示面板,通常作為發射藍光之組件。特定言之,使用BaMgAl10
O17
:Eu (BAM:Eu)及(Ba,Sr,Ca)5
(PO4
)3
Cl:Eu (SCAP),迄今僅已在螢光燈(TL、CFL、QL、PL)中使用SCAP。
在UV照射時,亦即在小於400 nm之波長下,所有經Eu2+
活化之磷光體均展現其光產率隨操作時間變化而降低,其由Eu2+
至Eu3+
之光電離(光氧化)引起(T. Jüstel, H. Nikol, Adv. Mater. 12, 2000, 527)。此處可觀測到,例如在BAM:Eu之情況下,光產率僅在真空中之UV(VUV)激發(100-199 nm)時降低,而在用更長波UV輻射(200-399 nm)激發時未觀測到亮度降低。換言之,此發現意謂光電離需要足夠高的激發能量。儘管在453 nm處發射之磷光體BAM:Eu將為用於高效能LED或雷射二極體之穩定藍光發射極,然而,其僅可在至多約380 nm之UV範圍內激發。
同時,LED幾乎完全替換一般照明及背光區域中之其他光源,且雷射二極體由於其不斷增加之效率而找到愈來愈多的應用領域。在380 nm與420 nm之間發射之(In,Ga)N半導體LED晶片在本文中尤其高效(圖1)(參見C.A. Hurni 等人, Appl. Phys. Lett. 106, 2015, 031101)。
因此,基於具有RGB磷光體混合物之發射UV之半導體的白光LED為基於具有發射黃光或黃光/紅光轉換器之發射藍光之半導體的普遍白光LED的確實替代方案。然而,此需要可獲得在380至420 nm範圍內可有效地激發之藍色磷光體,亦即具有小的斯托克位移(Stokes shift)。儘管迄今為止已公佈足夠量之關於發射藍光之磷光體的文獻,仍繼續探索作為在380-420 nm發射之LED的轉換器之理想磷光體。
此處可提及之實例為鋁酸鹽,諸如SrAl12
O19
:Eu2+
、SrAl4
O7
:Eu2+
及Sr4
Al14
O25
:Eu2+
(D. Dutczak, T. Jüstel, C. Ronda, A. Meijerink, Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 15236)、磷酸鹽,諸如Ba3
(ZnB5
O10
)PO4
:Eu2+
(J. Sun, X. Zhang, T. Li, Mater. Lett. 2018, 212, 343)、Ca10
M(PO4
)7
:Eu2+
(M = Li、Na、K) (M. Chen 等人, Chem. Mater. 2017, 29, 7563)、Ca5
(PO4
)3
Cl:Eu2+
(X. Zhang, M. Gong, Mater. Chem. Phys. 2010, 124, 1243)及Sr5
(PO4
)3
Cl:Eu2+
(S. J. Dhoble, J. Phys. D 2000, 33, 158)。藉助於組合化學方法之研究已產生其他磷光體,包括材料KSrPO4
:Eu及Gd3
Al3+x
Si3-x
O12+x
N2-x
:Eu (Z. Xia 等人, Dalton Trans. 45, 2016, 11214)。
儘管盡一切努力,但具有介於440與460 nm之間的藍色光譜範圍中之發射最大值、展現高光致發光量子產率、可在約250至約430 nm之紫外及紫色光譜範圍內有效地激發、具有高熱淬滅溫度及另外具有高光化學穩定性之用於LED之「完美的」發射藍光磷光體仍不可用。因此,針對發射藍光之磷光體的探索仍在繼續。
本發明之目的
因此,本發明之目的為提供用於LED之磷光體,該等磷光體在具有約450 nm之發射最大值之藍色光譜範圍內發射,具有高光致發光量子產率且可在約250至約430 nm之紫外及紫色光譜範圍內有效地激發。另外,本發明之目的為提供具有高熱淬滅溫度且另外具有高光化學穩定性之用於LED的磷光體。此使得熟習此項技術者可以更好地選擇用於生產發射藍光或白光LED之適合材料。
另外,本發明之目的為提供一種用於製備具有上文所提及之特性之磷光體的方法。另外,本發明之目的為提供一種包含磷光體之輻射轉換混合物及含有該輻射轉換混合物或該磷光體之光源及照明單元。
出人意料地,已發現藉由通式(I)化合物達成上文所描述之目的:
[MI 4
MII 7
(AO4
)6
]n
(I),
其特徵在於通式(I)化合物摻雜有RE及Li或摻雜有RE,
其中以下各者適用於所用符號及指數:
MI
係選自由Na、K、Rb、Cs及其兩者或兩者以上之混合物組成之群;
MII
係選自由Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Zn及其兩者或兩者以上之混合物組成之群;
A係選自由P、As、Sb、Bi、V、Nb、Ta及其兩者或兩者以上之混合物組成之群;
RE係選自由Eu、Yb、Sm、Mn及其兩者或兩者以上之混合物組成之群;
0 < n ≤ 4。
本發明之發明人已出人意料地發現,通式(I)化合物與RE及Li或有RE摻雜產生在發射最大值為約450 nm之藍色光譜範圍內發射、具有高光致發光量子產率且可在約250至約430 nm之紫外及紫色光譜範圍內有效地激發之發光材料。
根據本發明之化合物展現藍色光譜範圍內之有效光致發光且具有發射最大值約為450 nm、較佳在440與460 nm之間、更佳在445與455 nm之間的發射帶。在一較佳實施例中,通式(I)化合物具有發射最大值為約450 nm,更佳在440與460 nm之間,最佳在445與455 nm之間的單一發射帶。
由於小的斯托克位移,此等發射藍光磷光體可在UV範圍及紫色光譜範圍內激發。因此,化合物適合作為在近紫外中發射之LED中之發射藍光轉換器。
根據本發明之化合物通常可在約250至約430 nm,較佳約250至約405 nm之光譜範圍內激發,此時吸收最大值在250與325 nm之間,通常在約400至約550 nm之光譜範圍內發射,其中發射最大值在約450 nm之藍色光譜範圍內,較佳在440與460 nm之間的範圍內,更佳在445與455 nm之間的範圍內。另外,根據本發明之化合物展現高光致發光量子產率及高光譜純度且具有高熱淬滅溫度及高光化學穩定性。因此,其適用於製造發射藍光或發射白光之LED。
在本申請案之上下文中,紫外光表示發射最大值介於100與399 nm之間的光,紫色光表示發射最大值介於400與430 nm之間的光,藍色光表示發射最大值介於431與480 nm之間的光,青色光表示發射最大值介於481與510 nm之間的光,綠色光表示發射最大值介於511與565 nm之間的光,黃色光表示發射最大值介於566與575 nm之間的光,橙色光表示發射最大值介於576與600 nm之間的光及紅色光表示發射最大值介於601 nm與750 nm之間的光。
在一較佳實施例中,通式(I)化合物由以下通式(II)表示:
[MIa 3
MIb
MII 7
(AO4
)6
]n
(II),
其中:
MIa
係選自由Na、K、Rb及Cs組成之群;
MIb
係選自由Na、K、Rb、Cs及其兩者或兩者以上混合物組成之群;
且其中對於通式(I)所指示之定義適用於所使用之其他符號及指數。
MIa
與MIb
較佳彼此不同。
在一更佳實施例中,通式(I)化合物由以下通式(Ia)及(Ib)表示:
[MI 4-x
MII 7-x
(AO4
)6
:REx
,Lix
]n
(Ia)
[MI 4-2x
MII 7
(AO4
)6
:REx
]n
(Ib),
其中:
0 < x ≤ 1;
且其中對於通式(I)所指示之定義適用於所使用之其他符號及指數。
在一更佳實施例中,通式(II)化合物由以下通式(IIa)及(IIb)表示:
[MIa 3-y
MIb 1-z
MII 7-x
(AO4
)6
:REx
,Lix
]n
(IIa)
[MIa 3-2y
MIb 1-2z
MII 7
(AO4
)6
:REx
]n
(IIb),
其中:
0 ≤ y ≤ 1;0 ≤ z ≤ 1;y + z = x;及
0 < x ≤ 1。
以下較佳地適用於通式(I)、(Ia)、(Ib)、(II)、(IIa)及(IIb)中之指數n:0 < n ≤ 3,更佳地0 < n ≤ 2。
在一尤其較佳實施例中,通式(I)、(Ia)、(Ib)、(II)、(IIa)及(IIb)中之指數n係選自1、2及3之整數。
在一極尤其較佳實施例中,以下適用於通式(I)、(Ia)、(Ib)、(II)、(IIa)及(IIb)中之指數n:n=1。
在根據本發明之化合物中,MI
為單帶電陽離子(MI
)+
且MII
為雙帶電陽離子(MII
)2+
。A呈氧化態+V中之AV
形式,RE呈雙帶電陽離子RE2+
形式,Li呈單帶電陽離子Li+
形式且氧O呈氧化物(O2-
)形式。根據本發明之化合物為摻雜有RE及Li或摻雜有RE之轉換材料,其中在摻雜有RE及Li之情況下電荷均衡經由一個RE及一個Li一起置換一個MI
及一個MII
發生,且在摻雜有RE之情況下電荷均衡經由一個RE置換兩個MI
發生。
以下較佳適用於本發明之通式(I)、(Ia)及(Ib)之化合物:
MI
係選自由Na、K、Rb及Cs及其兩者或兩者以上之混合物組成之群;
MII
為Mg,其可部分經Ca、Sr及/或Ba置換;
A為P,其可部分由As、Sb、V、Nb及/或Ta置換;及
RE係選自由Eu、Yb、Sm、Mn及其兩者或兩者以上之混合物組成之群。
以下較佳適用於本發明之通式(II)、(IIa)及(IIb)之化合物:
MIa
係選自由Na、K、Rb及Cs組成之群;
MIb
係選自由Na、K、Rb及Cs及其兩者或兩者以上混合物組成之群;
MII
為Mg,其可部分經Ca、Sr及/或Ba置換;
A為P,其可部分由As、Sb、V、Nb及/或Ta置換;及
RE係選自由Eu、Yb、Sm、Mn及其兩者或兩者以上之混合物組成之群。
尤其較佳通式(IIa)化合物為:
Na3-y
(K1-a-b
Rba
Csb
)1-z
Mg7-x
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
,Lix
(IIIa),
K3-y
(Na1-a-b
Rba
Csb
)1-z
Mg7-x
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
,Lix
(IVa),
Rb3-y
(Na1-a-b
Ka
Csb
)1-z
Mg7-x
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
,Lix
(Va),
Cs3-y
(Na1-a-b
Ka
Rbb
)1-z
Mg7-x
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
,Lix
(VIa),
其中:
0 ≤ a ≤ 1,較佳0.0 ≤ a ≤ 0.5;
0 ≤ b ≤ 1,較佳0.0 ≤ b ≤ 0.5;
0 ≤ a + b ≤ 1;
0 ≤ c ≤ 1,較佳0.0 ≤ c ≤ 0.5;
0 ≤ y ≤ 1;0 ≤ z ≤ 1;y + z = x;及
0 < x ≤ 1。
在通式(IIIa)、(IVa)、(Va)及(VIa)中,較佳c=0或c=1。
在通式(IIa)、(IIIa)、(IVa)、(Va)及(VIa)中,較佳y=x及z=0。
尤其較佳通式(IIb)化合物為:
Na3-2y
(K1-a-b
Rba
Csb
)1-2z
Mg7
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
(IIIb),
K3-2y
(Na1-a-b
Rba
Csb
)1-2z
Mg7
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
(IVb),
Rb3-2y
(Na1-a-b
Ka
Csb
)1-2z
Mg7
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
(Vb),
Cs3-2y
(Na1-a-b
Ka
Rbb
)1-2z
Mg7
(P1-c
Asc
O4
)6
:Eux
(VIb),
其中:
0 ≤ a ≤ 1,較佳0.0 ≤ a ≤ 0.5;
0 ≤ b ≤ 1,較佳0.0 ≤ b ≤ 0.5;
0 ≤ a + b ≤ 1;
0 ≤ c ≤ 1,較佳0.0 ≤ c ≤ 0.5;
0 ≤ y ≤ 1;0 ≤ z ≤ 1;y + z = x;及
0 < x ≤ 1。
在通式(IIIb)、(IVb)、(Vb)及(VIb)中,較佳c=0或c=1。
在通式(IIb)、(IIIb)、(IVb)、(Vb)及(VIb)中,較佳y=z=x/2。
此外,以下較佳地適用於以上提及之通式中之參數x:0 < x < 1,更佳地0.0 < x ≤ 0.5,此外更佳地0.001 ≤ x ≤ 0.1,此外更佳地0.001 ≤ x ≤ 0.05且尤其較佳地0.001 ≤ x ≤ 0.04。
已發現摻雜有1% Eu2+
(x=0.03)之化合物在350 nm之激發波長下達成71%之量子效率。在摻雜有0.1% Eu2+
之化合物(x=0.003)之情況下,量子效率提高至88%。
因此,下文極尤其較佳地適用於上文所提及之通式:0.001 ≤ x ≤ 0.005,更佳地0.002 ≤ x ≤ 0.004。
根據本發明之化合物可較佳在其表面上塗佈有另一種化合物,如下所述。
本發明此外係關於一種製備根據本發明之上文所提及通式之化合物的方法,其包含以下步驟:
a) 製備包含MI
、MII
、AO4
、RE及視情況選用之Li之混合物;及
b) 煅燒所製備之混合物。
製備步驟a)中之混合物係藉由混合含有MI
、MII
、AO4
、RE及視情況存在之Li之鹽來進行。可添加步驟a)中之個別鹽且以任何所需順序混合。步驟b)中製備之混合物較佳包含呈由通式I預先指定之混合比率之MI
、MII
、AO4
、RE及視情況選用之Li。
含有MI
之較佳鹽為碳酸鹽MI 2
CO3
,諸如Na2
CO3
、K2
CO3
、Rb2
CO3
及Cs2
CO3
;草酸鹽MI 2
C2
O4
,諸如Na2
C2
O4
、K2
C2
O4
、Rb2
C2
O4
及Cs2
C2
O4
;氧化物MI 2
O,諸如Na2
O、K2
O、Rb2
O及Cs2
O;氫氧化物MI
OH,諸如NaOH、KOH、RbOH及CsOH;MI
磷酸鹽,諸如NaH2
PO4
、Na2
HPO4
、Na3
PO4
、Na4
P2
O7
、Na5
P3
O10
及Na2
P4
O11
、KH2
PO4
、K2
HPO4
、K3
PO4
、K4
P2
O7
、K5
P3
O10
及K2
P4
O11
、RbH2
PO4
、Rb2
HPO4
、Rb3
PO4
、Rb4
P2
O7
、Rb5
P3
O10
及Rb2
P4
O11
、CsH2
PO4
、Cs2
HPO4
、Cs3
PO4
、Cs4
P2
O7
、Cs5
P3
O10
及Cs2
P4
O11
;及硝酸鹽MI
NO3
,諸如NaNO3
、KNO3
、RbNO3
及CsNO3
。
含有MII
之較佳鹽為碳酸鹽MII
CO3
,諸如MgCO3
、CaCO3
、SrCO3
、BaCO3
、CuCO3
及ZnCO3
;混合碳酸鹽/氫氧化物化合物MII
CO3
·MII
(OH)2
·xH2
O,諸如MgCO3
·Mg(OH)2
·5H2
O、CaCO3
·Ca(OH)2
·5H2
O、SrCO3
·Sr(OH)2
·5H2
O、BaCO3
·Ba(OH)2
·5H2
O、CuCO3
·Cu(OH)2
·5H2
O及ZnCO3
·Zn(OH)2
·5H2
O;草酸鹽MII
C2
O4
,諸如MgC2
O4
、CaC2
O4
、SrC2
O4
、BaC2
O4
、CuC2
O4
及ZnC2
O4
;氧化物MII
O,諸如MgO、CaO、SrO、BaO、CuO及ZnO;氫氧化物MII
(OH)2
,諸如Mg(OH)2
、Ca(OH)2
、Sr(OH)2
、Ba(OH)2
、Cu(OH)2
及Zn(OH)2
;硝酸鹽MII
(NO3
)2
,諸如Mg(NO3
)2
、Ca(NO3
)2
、Sr(NO3
)2
、Ba(NO3
)2
、Cu(NO3
)2
及Zn(NO3
)2
;MII
磷酸鹽,諸如Mg(H2
PO4
)2
、MgHPO4
、Mg3
(PO4
)2
、Mg2
P2
O7
、Mg2
P4
O12
及MgP4
O11
;及MII
羧酸鹽化合物,諸如檸檬酸鹽、乳酸鹽及抗壞血酸鹽。
含有AO4
之較佳鹽係銨鹽(NH4
)3
AO4
,諸如(NH4
)3
PO4
、(NH4
)3
AsO4
、(NH4
)3
SbO4
、(NH4
)3
VO4
及(NH4
)3
NbO4
;氫銨鹽(NH4
)2
HAO4
,諸如(NH4
)2
HPO4
、(NH4
)2
HAsO4
、(NH4
)2
HSbO4
、(NH4
)2
HVO4
及(NH4
)2
HNbO4
;及二氫銨鹽(NH4
)H2
AO4
,諸如(NH4
)H2
PO4
、(NH4
)H2
AsO4
、(NH4
)H2
SbO4
、(NH4
)H2
VO4
及(NH4
)2
HNbO4
。
含有RE之較佳鹽為EuO、YbO、SmO、Eu2
O3
、Yb2
O3
、Sm2
O3
、MnO2
、MnCO3
及MnC2
O4
·2H2
O。
含有Li之較佳鹽為Li2
CO3
、Li2
C2
O4
、Li2
O、LiOH及LiNO3
。
混合物之製備可在-10與100℃之間、較佳0與50℃之間、更佳10與40℃之間且最佳15與30℃之間的溫度下進行。
在步驟a)中,含有MI
、MII
、AO4
、RE及Li之鹽較佳懸浮於非極性或極性非質子溶劑中且彼此混合至乾燥。此可較佳藉助於超音波浴及/或瑪瑙研缽進行。
適合之非極性或極性非質子溶劑為例如脂族或芳族烴,諸如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、苯及甲苯;鹵化烴,諸如三氯甲烷及CCl4
;以及丙酮及乙腈。
步驟b)中所製備之混合物之煅燒較佳在還原條件下進行。此處之反應通常在高於800℃之溫度下進行,較佳在850與1100℃之間的範圍內。還原條件較佳藉由還原氛圍來達成,在其中煅燒混合物。因此較佳地,步驟b)中之煅燒在一氧化碳、氮氣、氫氣及/或合成氣體存在下及/或在真空中進行。尤其較佳地建立還原氮氣/氫氣氛圍,諸如5至70% N2
及95至30% H2
,或例如70至95% N2
及30至5% H2
。極尤其較佳為包含70% H2
及30% N2
或包含90% N2
及10% H2
之還原氮氣/氫氣氛圍。
步驟b)中所製備之混合物之煅燒較佳在0.1至24 h、更佳4至20 h、同樣更佳6至14 h且最佳10至14 h之時段內進行。
在步驟b)中之煅燒之後,獲得作為發光材料之本發明之所需化合物。
在另一實施例中,本發明化合物可經塗佈。均適合於此目的為來自先前技術之熟習此項技術者已知的且用於磷光體的所有塗佈方法。詳言之,用於塗層之適合材料為非晶碳(類金剛石碳(diamond-like carbon,DLC))、金屬氧化物、金屬氟化物及金屬氮化物,尤其諸如Al2
O3
之鹼土金屬氧化物、諸如CaF2
之鹼土金屬氟化物及諸如AlN之鹼土金屬氮化物,以及SiO2
。此處塗佈可例如藉由流化床方法或濕式化學方法進行。適合之塗佈方法為例如自JP 04-304290、WO 91/10715、WO 99/27033、US 2007/0298250、WO 2009/065480及WO 2010/075908已知,該等方法以引用之方式併入本文中。塗佈之目標一方面為化合物例如對空氣或濕氣之更高穩定性。然而,目標亦可為經由適當選擇塗佈表面及塗佈材料之折射率來改良光之耦合進出。
本發明此外另外係關於根據本發明之化合物作為磷光體或轉換磷光體之用途,尤其用於將UV光及/或紫色光部分或完全轉換成更低能量光,亦即具有更長波長的光。尤其較佳的為根據本發明之化合物作為磷光體或轉換磷光體之用途,其用於將在約250至430 nm之UV及紫色光譜範圍內之光部分或完全轉換成具有更長波長之光。
因此根據本發明之化合物亦稱為磷光體。
本發明進一步係關於一種包含根據本發明之化合物的輻射轉換混合物。輻射轉換混合物可由一或多種根據本發明之化合物組成且因此將等效於上文所定義之術語「磷光體」或「轉換磷光體」。
除根據本發明之一種化合物以外,輻射轉換混合物較佳包含一或多種其他發光材料。較佳其他發光材料為與根據本發明之化合物不同之轉換磷光體,或半導體奈米粒子(量子材料)。
在一尤其較佳實施例中,輻射轉換混合物包含根據本發明之化合物及另一轉換磷光體。根據本發明之化合物及另一轉換磷光體各自發射互補波長之光係極尤其較佳的。
在一替代性尤其較佳實施例中,輻射轉換混合物包含根據本發明之化合物及量子材料。根據本發明之化合物及量子材料各自發射互補波長之光係極尤其較佳的。
在另一替代性尤其較佳實施例中,輻射轉換混合物包含根據本發明之化合物、轉換磷光體及量子材料。
若根據本發明之化合物以少量採用,則其已產生良好LED品質。此處藉助於習知參數描述LED品質,諸如顯色指數(colour rendering index,CRI)、相關色溫(correlated colour temperature,CCT)、流明當量或絕對流明,或CIE x及y座標中之色點。
顯色指數(CRI)為熟悉此項技術者所熟悉的無因次測光量,其將人工光源之色彩再現忠實性與日光或燈絲光源(後兩者CRI為100)之色彩再現忠實性進行比較。
相關色溫(CCT)為熟習此項技術者所熟悉的測光量,單位為克耳文(kelvin)。數值愈高,光之藍色含量愈大,且對觀測者呈現之來自人工輻射源的白光愈冷。CCT遵循黑體輻射器之概念,其色溫描述CIE圖中所謂的普朗克曲線(Planck curve)。
流明當量為熟習此項技術者所熟悉的測光量,單位為lm/W,其描述在特定輻射量測輻射功率(單位為瓦特(watt))下光源之測光光通量(單位為流明)之量值。流明當量愈高,光源愈有效。
單位為流明之光通量為熟習此項技術者所熟悉之測光量,其描述光源之光通量,該光通量為由輻射源發射之總可見光輻射之量度。光通量愈大,對觀測者呈現之光源愈亮。
CIE x及CIE y表示為熟習此項技術者所熟悉的標準CIE色彩圖(此處標準觀測者1931)中之座標,藉助於其描述光源之色彩。
上述所有量均可使用熟習此項技術者已知的方法由光源之發射光譜計算。
根據本發明之磷光體的可激發性在廣泛範圍上延伸,其自約250延伸至約430 nm,較佳自約250延伸至約405 nm,其中吸收最大值在250與325 nm之間。
本發明進一步係關於一種光源,其含有至少一種一次光源及至少一種根據本發明之化合物或根據本發明之輻射轉換混合物。此處一次光源之發射最大值較佳在約250至約430 nm範圍內,較佳在約250至約405 nm範圍內,其中主輻射藉由根據本發明之磷光體部分或完全轉換成具有更長波長之輻射。
在根據本發明之光源的一較佳實施例中,一次光源包含發光氮化銦鋁鎵,尤其式Ini
Gaj
Alk
N,其中0 ≤ i、0 ≤ j、0 ≤ k及i + j + k = 1。
此類型之光源之可能形式為熟習此項技術者已知。此等可為各種結構之發光LED晶片。
在根據本發明之光源的另一較佳實施例中,一次光源為基於ZnO、TCO (透明傳導氧化物(transparent conducting oxide))、ZnSe或SiC之發光配置或基於有機發光層(organic light-emitting layer,OLED)之配置。
在根據本發明之光源的另一較佳實施例中,一次光源為呈現電致發光及/或光致發光之源。一次光源亦可另外為電漿源或放電源。
根據本發明之對應光源亦稱為發光二極體或LED。根據本發明之光源可用於信號傳導、照明、背光、投影、裝飾或用於光化學目的。
根據本發明之化合物可單獨地採用或作為與熟習此項技術者所熟悉的適合其他發光材料的混合物採用。原則上適用於混合物之對應其他發光材料為轉換磷光體或量子材料。
特定言之,當根據本發明之化合物與其他螢光色彩之其他發光材料混合或與此類其他發光材料一起用於LED中時展現優勢。
尤其較佳為除根據本發明之化合物以外包含一或多種其他發光材料之混合物,該等發光材料在480與700 nm之間發射以便獲得白光LED。
在另一較佳實施例中,根據本發明之化合物用作單一磷光體。根據本發明之化合物在用作單一磷光體時亦呈現極佳結果,此係因為具有高藍色含量之寬發射光譜。
可與根據本發明之化合物一起使用且因此形成根據本發明之輻射轉換混合物的轉換磷光體不經受任何特定限制。因此,一般有可能使用任何可能的轉換磷光體。詳言之,此處適合的為:Ba2
SiO4
:Eu2+
、Ba3
SiO5
:Eu2+
、(Ba,Ca)3
SiO5
:Eu2+
、BaSi2
N2
O2
:Eu、BaSi2
O5
:Pb2+
、Ba3
Si6
O12
N2
:Eu、Bax
Sr1-x
F2
:Eu2+
(其中0 ≤ x ≤ 1)、BaSrMgSi2
O7
:Eu2+
、BaTiP2
O7
、(Ba,Ti)2
P2
O7
:Ti、BaY2
F8
:Er3+
,Yb+
、Be2
SiO4
:Mn2+
、Bi4
Ge3
O12
、CaAl2
O4
:Ce3+
、CaLa4
O7
:Ce3+
、CaAl2
O4
:Eu2+
、CaAl2
O4
:Mn2+
、CaAl4
O7
:Pb2+
,Mn2+
、CaAl2
O4
:Tb3+
、Ca3
Al2
Si3
O12
:Ce3+
、Ca3
Al2
Si3
O12
:Ce3+
、Ca3
Al2
Si3
O12
:Eu2+
、Ca2
B5
O9
Br:Eu2+
、Ca2
B5
O9
Cl:Eu2+
、Ca2
B5
O9
Cl:Pb2+
、CaB2
O4
:Mn2+
、Ca2
B2
O5
:Mn2+
、CaB2
O4
:Pb2+
、CaB2
P2
O9
:Eu2+
、Ca5
B2
SiO10
:Eu3+
、Ca0.5
Ba0.5
Al12
O19
:Ce3+
,Mn2+
、Ca2
Ba3
(PO4
)3
Cl:Eu2+
、含CaBr2
:Eu2+
之SiO2
、含CaCl2
:Eu2+
之SiO2
、含CaCl2
:Eu2+
,Mn2+
之SiO2
、CaF2
:Ce3+
、CaF2
:Ce3+
,Mn2+
、CaF2
:Ce3+
, Tb3+
、CaF2
:Eu2+
、CaF2
:Mn2+
、CaGa2
O4
:Mn2+
、CaGa4
O7
:Mn2+
、CaGa2
S4
:Ce3+
、CaGa2
S4
:Eu2+
、CaGa2
S4
:Mn2+
、CaGa2
S4
:Pb2+
、CaGeO3
:Mn2+
、含CaI2
:Eu2+
之SiO2
、
含CaI2
:Eu2+
,Mn2+
之SiO2
、CaLaBO4
:Eu3+
、CaLaB3
O7
:Ce3+
,Mn2+
、Ca2
La2
BO6.5
:Pb2+
、Ca2
MgSi2
O7
、Ca2
MgSi2
O7
:Ce3+
、CaMgSi2
O6
:Eu2+
、Ca3
MgSi2
O8
:Eu2+
、Ca2
MgSi2
O7
:Eu2+
、CaMgSi2
O6
:Eu2+
,Mn2+
、Ca2
MgSi2
O7
:Eu2+
,Mn2+
、CaMoO4
、CaMoO4
:Eu3+
、CaO:Bi3+
、CaO:Cd2+
、CaO:Cu+
、CaO:Eu3+
、CaO:Eu3+
,Na+
、CaO:Mn2+
、CaO:Pb2+
、CaO:Sb3+
、CaO:Sm3+
、CaO:Tb3+
、CaO:Tl、CaO:Zn2+
、Ca2
P2
O7
:Ce3+
、α-Ca3
(PO4
)2
:Ce3+
、β-Ca3
(PO4
)2
:Ce3+
、Ca5
(PO4
)3
Cl:Eu2+
、Ca5
(PO4
)3
Cl:Mn2+
、Ca5
(PO4
)3
Cl:Sb3+
、Ca5
(PO4
)3
Cl:Sn2+
、β-Ca3
(PO4
)2
:Eu2+
,Mn2+
、Ca5
(PO4
)3
F:Mn2+
、Ca5
(PO4
)3
F:Sb3+
、Ca5
(PO4
)3
F:Sn2+
、α-Ca3
(PO4
)2
:Eu2+
、β-Ca3
(PO4
)2
:Eu2+
、Ca2
P2
O7
:Eu2+
、Ca2
P2
O7
:Eu2+
,Mn2+
、CaP2
O6
:Mn2+
、α-Ca3
(PO4
)2
:Pb2+
、α-Ca3
(PO4
)2
:Sn2+
、β-Ca3
(PO4
)2
:Sn2+
、β-Ca2
P2
O7
:Sn,Mn、α-Ca3
(PO4
)2
:Tr、CaS:Bi3+
、CaS:Bi3+
,Na、CaS:Ce3+
、CaS:Eu2+
、CaS:Cu+
,Na+
、CaS:La3+
、CaS:Mn2+
、CaSO4
:Bi、CaSO4
:Ce3+
、CaSO4
:Ce3+
,Mn2+
、CaSO4
:Eu2+
、CaSO4
:Eu2+
,Mn2+
、CaSO4
:Pb2+
、CaS:Pb2+
、CaS:Pb2+
,Cl、CaS:Pb2+
,Mn2+
、CaS:Pr3+
,Pb2+
,Cl、CaS:Sb3+
、CaS:Sb3+
,Na、CaS:Sm3+
、CaS:Sn2+
、CaS:Sn2+
,F、CaS:Tb3+
、CaS:Tb3+
,Cl、CaS:Y3+
、CaS:Yb2+
、CaS:Yb2+
,Cl、CaSc2
O4
:Ce、Ca3
(Sc,Mg)2
Si3
O12
:Ce、CaSiO3
:Ce3+
、Ca3
SiO4
Cl2
:Eu2+
、Ca3
SiO4
Cl2
:Pb2+
、CaSiO3
:Eu2+
、Ca3
SiO5
:Eu2+
、(Ca,Sr)3
SiO5
:Eu2+
、(Ca,Sr)3
MgSi2
O8
:Eu2+
、(Ca,Sr)3
MgSi2
O8
:Eu2+
,Mn2+
、CaSiO3
:Mn2+
,Pb、CaSiO3
:Pb2+
、CaSiO3
:Pb2+
,Mn2+
、CaSiO3
:Ti4+
、CaSr2
(PO4
)2
:Bi3+
、β-(Ca,Sr)3
(PO4
)2
:Sn2+
Mn2+
、CaTi0.9
Al0.1
O3
:Bi3+
、CaTiO3
:Eu3+
、CaTiO3
:Pr3+
、Ca5
(VO4
)3
Cl、CaWO4
、CaWO4
:Pb2+
、CaWO4
:W、Ca3
WO6
:U、CaYAlO4
:Eu3+
、CaYBO4
:Bi3+
、CaYBO4
:Eu3+
、CaYB0
.8
O3
、7
:Eu3+
、CaY2
ZrO6
:Eu3+
、(Ca,Zn,Mg)3
(PO4
)2
:Sn、(Ce,Mg)BaAl11
O18
:Ce、(Ce,Mg)SrAl11
O18
:Ce、CeMgAl11
O19
:Ce:Tb、Cd2
B6
O11
:Mn2+
、CdS:Ag+
,Cr、CdS:In、CdS:In、CdS:In、Te、CdS:Te、CdWO4
、CsF、Csl、CsI:Na+
、CsI:Tl、(ErCl3
)0.25
(BaCl2
)0
.75
、GaN:Zn、Gd3
Ga5
O12
:Cr3+
、Gd3
Ga5
O12
:Cr,Ce、GdNbO4
:Bi3+
、Gd2
O2
S:Eu3+
、Gd2
O2
Pr3+
、Gd2
O2
S:Pr,Ce,F、Gd2
O2
S:Tb3+
、Gd2
SiO5
:Ce3+
、KAI11
O17
:Tl+
、KGa11
O17
:Mn2+
、K2
La2
Ti3
O10
:Eu、KMgF3
:Eu2+
、KMgF3
:Mn2+
、K2
SiF6
:Mn4+
、LaAl3
B4
O12
:Eu3+
、LaAlB2
O6
:Eu3+
、LaAlO3
:Eu3+
、LaAlO3
:Sm3+
、LaAsO4
:Eu3+
、LaBr3
:Ce3+
、LaBO3
:Eu3+
、LaCl3
:Ce3+
、La2
O3
:Bi3+
、LaOBr:Tb3+
、LaOBr:Tm3+
、LaOCl:Bi3+
、LaOCl:Eu3+
、LaOF:Eu3+
、La2
O3
:Eu3+
、La2
O3
:Pr3+
、La2
O2
S:Tb3+
、LaPO4
:Ce3+
、LaPO4
:Eu3+
、LaSiO3
Cl:Ce3+
、LaSiO3
Cl:Ce3+
,Tb3+
、LaVO4
:Eu3+
、La2
W3
O12
:Eu3+
、LiAlF4
:Mn2+
、LiAl5
O8
:Fe3+
、LiAlO2
:Fe3+
、LiAlO2
:Mn2+
、LiAl5
O8
:Mn2+
、Li2
CaP2
O7
:Ce3+
,Mn2+
、LiCeBa4
Si4
O14
:Mn2+
、LiCeSrBa3
Si4
O14
:Mn2+
、LiInO2
:Eu3+
、LiInO2
:Sm3+
、LiLaO2
:Eu3+
、LuAlO3
:Ce3+
、(Lu,Gd)2
SiO5
:Ce3+
、Lu2
SiO5
:Ce3+
、Lu2
Si2
O7
:Ce3+
、LuTaO4
:Nb5+
、
Lu1-x
Yx
AlO3
:Ce3+
(其中0 ≤ x ≤ 1)、(Lu,Y)3
(Al,Ga,Sc)5
O12
:Ce、MgAl2
O4
:Mn2+
、MgSrAl10
O17
:Ce、MgB2
O4
:Mn2+
、MgBa2
(PO4
)2
:Sn2+
、MgBa2
(PO4
)2
:U、MgBaP2
O7
:Eu2+
、MgBaP2
O7
:Eu2+
,Mn2+
、MgBa3
Si2
O8
:Eu2+
、MgBa(SO4
)2
:Eu2+
、Mg3
Ca3
(PO4
)4
:Eu2+
、MgCaP2
O7
:Mn2+
、Mg2
Ca(SO4
)3
:Eu2+
、Mg2
Ca(SO4
)3
:Eu2+
,Mn2
、MgCeAln
O19
:Tb3+
、Mg4
(F)GeO6
:Mn2+
、Mg4
(F)(Ge,Sn)O6
:Mn2+
、MgF2
:Mn2+
、MgGa2
O4
:Mn2+
、Mg8
Ge2
O11
F2
:Mn4+
、MgS:Eu2+
、MgSiO3
:Mn2+
、Mg2
SiO4
:Mn2+
、Mg3
SiO3
F4
:Ti4+
、MgSO4
:Eu2+
、MgSO4
:Pb2+
、MgSrBa2
Si2
O7
:Eu2+
、MgSrP2
O7
:Eu2+
、MgSr5
(PO4
)4
:Sn2+
、MgSr3
Si2
O8
:Eu2+
,Mn2+
、Mg2
Sr(SO4
)3
:Eu2+
、Mg2
TiO4
:Mn4+
、MgWO4
、MgYBO4
:Eu3+
、M2
MgSi2
O7
:Eu2+
(M = Ca、Sr及/或Ba)、M2
MgSi2
O7
:Eu2+
,Mn2+
(M = Ca、Sr及/或Ba)、M2
MgSi2
O7
:Eu2+
,Zr4+
(M = Ca、Sr及/或Ba)、M2
MgSi2
O7
:Eu2+
,Mn2+
,Zr4+
(M = Ca、Sr及/或Ba)、Na3
Ce(PO4
)2
:Tb3+
、Na1.23
K0.42
Eu0.12
TiSi4
O11
:Eu3+
、Na1.23
K0.42
Eu0.12
TiSi5
O13
•xH2
O:Eu3+
、Na1.29
K0.46
Er0.08
TiSi4
O11
:Eu3+
、Na2
Mg3
Al2
Si2
O10
:Tb、Na(Mg2-x
Mnx
)LiSi4
O10
F2
:Mn (其中0 ≤ x ≤ 2)、NaYF4
:Er3+
,Yb3+
、NaYO2
:Eu3+
、P46(70%) + P47 (30%)、β-SiAlON:Eu、SrAl12
O19
:Ce3+
,Mn2+
、SrAl2
O4
:Eu2+
、SrAl4
O7
:Eu3+
、SrAl12
O19
:Eu2+
、SrAl2
S4
:Eu2+
、Sr2
B5
O9
Cl:Eu2+
、SrB4
O7
:Eu2+
(F,Cl,Br)、SrB4
O7
:Pb2+
、SrB4
O7
:Pb2+
,Mn2+
、SrB8
O13
:Sm2+
、Srx
Bay
Clz
Al2
O4-z/2
:Mn2+
,Ce3+
、SrBaSiO4
:Eu2+
、(Sr,Ba)3
SiO5
:Eu、(Sr,Ca)Si2
N2
O2
:Eu、含Sr(Cl,Br,I)2
:Eu2+
之SiO2
、含SrCl2
:Eu2+
之SiO2
、Sr5
Cl(PO4
)3
:Eu、Srw
Fx
B4
O6.5
:Eu2+
、Srw
Fx
By
Oz
:Eu2+
,Sm2+
、SrF2
:Eu2+
、SrGa12
O19
:Mn2+
、SrGa2
S4
:Ce3+
、SrGa2
S4
:Eu2+
、Sr2-y
Bay
SiO4
:Eu (其中0 ≤ y ≤ 2)、SrSi2
O2
N2
:Eu、SrGa2
S4
:Pb2+
、SrIn2
O4
:Pr3+
,Al3+
、(Sr,Mg)3
(PO4
)2
:Sn、SrMgSi2
O6
:Eu2+
、Sr2
MgSi2
O7
:Eu2+
、Sr3
MgSi2
O8
:Eu2+
、SrMoO4
:U、SrO•3B2
O3
:Eu2+
,Cl、β-SrO•3B2
O3
:Pb2+
、β-SrO•3B2
O3
:Pb2+
,Mn2+
、
α-SrO•3B2
O3
:Sm2+
、Sr6
P5
BO20
:Eu、Sr5
(PO4
)3
Cl:Eu2+
、Sr5
(PO4
)3
Cl:Eu2+
,Pr3+
、Sr5
(PO4
)3
Cl:Mn2+
、Sr5
(PO4
)3
Cl:Sb3+
、Sr2
P2
O7
:Eu2+
、β-Sr3
(PO4
)2
:Eu2+
、Sr5
(PO4
)3
F:Mn2+
、Sr5
(PO4
)3
F:Sb3+
、Sr5
(PO4
)3
F:Sb3+
,Mn2+
、Sr5
(PO4
)3
F:Sn2+
、Sr2
P2
O7
:Sn2+
、β-Sr3
(PO4
)2
:Sn2+
、β-Sr3
(PO4
)2
:Sn2+
,Mn2+
(Al)、SrS:Ce3+
、SrS:Eu2+
、SrS:Mn2+
、SrS:Cu+
,Na、SrSO4
:Bi、SrSO4
:Ce3+
、SrSO4
:Eu2+
、SrSO4
:Eu2+
,Mn2+
、Sr5
Si4
O10
Cl6
:Eu2+
、Sr2
SiO4
:Eu2+
、Sr3
SiO5
:Eu2+
、(Sr,Ba)3
SiO5
:Eu2+
、SrTiO3
:Pr3+
、SrTiO3
:Pr3+
,Al3+
、SrY2
O3
:Eu3+
、ThO2
:Eu3+
、ThO2
:Pr3+
、ThO2
:Tb3+
、YAl3
B4
O12
:Bi3+
、YAl3
B4
O12
:Ce3+
、YAl3
B4
O12
:Ce3+
,Mn、YAl3
B4
O12
:Ce3+
,Tb3+
、YAl3
B4
O12
:Eu3+
、YAl3
B4
O12
:Eu3+
,Cr3+
、YAl3
B4
O12
:Th4+
,Ce3+
,Mn2+
、YAlO3
:Ce3+
、Y3
Al5
O12
:Ce3+
、Y3
Al5
O12
:Cr3+
、YAlO3
:Eu3+
、Y3
Al5
O12
:Eu3r
、Y4
Al2
O9
:Eu3+
、Y3
Al5
O12
:Mn4+
、YAlO3
:Sm3+
、YAlO3
:Tb3+
、Y3
Al5
O12
:Tb3+
、YAsO4
:Eu3+
、YBO3
:Ce3+
、YBO3
:Eu3+
、YF3
:Er3+
,Yb3+
、YF3
:Mn2+
、YF3
:Mn2+
,Th4+
、YF3
:Tm3+
,Yb3+
、(Y,Gd)BO3
:Eu、(Y,Gd)BO3
:Tb、(Y,Gd)2
O3
:Eu3+
、Y1.34
Gd0.60
O3
:(Eu,Pr)、Y2
O3
:Bi3+
、YOBr:Eu3+
、Y2
O3
:Ce、Y2
O3
:Er3+
、Y2
O3
:Eu3+
、Y2
O3
:Ce3+
,Tb3+
、YOCl:Ce3+
、YOCl:Eu3+
、YOF:Eu3+
、YOF:Tb3+
、Y2
O3
:Ho3+
、Y2
O2
S:Eu3+
、Y2
O2
S:Pr3+
、Y2
O2
S:Tb3+
、Y2
O3
:Tb3+
、YPO4
:Ce3+
、YPO4
:Ce3+
,Tb3+
、YPO4
:Eu3+
、YPO4
:Mn2+
,Th4+
、YPO4
:V5+
、Y(P,V)O4
:Eu、Y2
SiO5
:Ce3+
、YTaO4
、YTaO4
:Nb5+
、YVO4
:Dy3+
、YVO4
:Eu3+
、ZnAl2
O4
:Mn2+
、ZnB2
O4
:Mn2+
、ZnBa2
S3
:Mn2+
、(Zn,Be)2
SiO4
:Mn2+
、Zn0.4
Cd0.6
S:Ag、Zn0.6
Cd0.4
S:Ag、(Zn,Cd)S:Ag,Cl、(Zn,Cd)S:Cu、ZnF2
:Mn2+
、ZnGa2
O4
、ZnGa2
O4
:Mn2+
、ZnGa2
S4
:Mn2+
、Zn2
GeO4
:Mn2+
、(Zn,Mg)F2
:Mn2+
、ZnMg2
(PO4
)2
:Mn2+
、(Zn,Mg)3
(PO4
)2
:Mn2+
、ZnO:Al3+
,Ga3+
、ZnO:Bi3+
、ZnO:Ga3+
、ZnO:Ga、ZnO-CdO:Ga、ZnO:S、ZnO:Se、ZnO:Zn、ZnS:Ag+
,Cl-
、ZnS:Ag,Cu,Cl、ZnS:Ag,Ni、ZnS:Au,In、ZnS-CdS (25-75)、ZnS-CdS (50-50)、ZnS-CdS (75-25)、ZnS-CdS:Ag,Br,Ni、ZnS-CdS:Ag+
,Cl、ZnS-CdS:Cu,Br、ZnS-CdS:Cu,I、ZnS:Cl-
、ZnS:Eu2+
、ZnS:Cu、ZnS:Cu+
,Al3+
、ZnS:Cu+
,Cl-
、ZnS:Cu,Sn、ZnS:Eu2+
、ZnS:Mn2+
、ZnS:Mn,Cu、ZnS:Mn2+
,Te2+
、ZnS:P、ZnS:P3-
,Cl-
、ZnS:Pb2+
、ZnS:Pb2+
,Cl-
、ZnS:Pb,Cu、Zn3
(PO4
)2
:Mn2+
、Zn2
SiO4
:Mn2+
、Zn2
SiO4
:Mn2+
,As5+
、Zn2
SiO4
:Mn,Sb2
O2
、Zn2
SiO4
:Mn2+
,P、Zn2
SiO4
:Ti4+
、ZnS:Sn2+
、ZnS:Sn,Ag、ZnS:Sn2+
,Li+
、ZnS:Te,Mn、ZnS-ZnTe:Mn2+
、ZnSe:Cu+
,Cl及ZnWO4
。
可與根據本發明之化合物一起使用且形成根據本發明之輻射轉換混合物之較佳量子材料不受任何特定限制。因此,一般有可能使用任何可能的量子材料。特定言之,可呈核/殼組態或呈核/多殼組態之具有矩形、圓形、橢圓形或錐形幾何形狀之半導體奈米粒子為適合的。此類型之半導體奈米粒子例如自WO 2005075339、WO 2006134599、EP 2 528 989 B1及US 8,062,421 B2已知,其揭示內容以引用之方式併入本文中。
量子材料較佳由第II-VI族、第III-V族、第IV-VI族或第I-III-VI2
族半導體或其任何所需組合組成。舉例而言,量子材料可選自由以下各者組成之群:CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、GaAs、GaP、GaAs、GaSb、GaN、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb、Cu2
S、Cu2
Se、CuGaS2
、CuGaSe2
、CuInS2
、CuInSe2
、Cu2
InGaS4
、AgInS2
、AgInSe2
、Cu2
ZnSnS4
、其合金及其混合物。
量子材料亦可呈非活化結晶材料之表面上的半導體奈米粒子形式。在此類材料中,一或多種類型之半導體奈米粒子位於一或多種類型之非活化結晶材料(諸如非活化磷光體基質材料)之表面上。此類材料亦稱為磷光體基質上之量子材料(quantum material on the phosphor matrix,QMOP)且自WO 2017/041875 A1已知,其揭示內容以引用之方式併入本文中。
根據本發明之磷光體或磷光體組合可呈散料、粉末材料、厚層或薄層材料或自撐式材料之形式,較佳呈膜之形式。其可進一步嵌入封裝材料中。
根據本發明之磷光體或磷光體組合可分散於封裝材料中,或在適合之尺寸比率之情況下,直接配置於一次光源上或者視應用而定自其遠端配置(後一配置亦包括「遠端磷光體技術」)。遠端磷光體技術之優勢為熟習此項技術者已知的,且由(例如)以下公開案揭示:Japanese Journal of Applied Physics, 第44卷, 第21 (2005)期, L649-L651。
術語「封裝材料」係關於包圍根據本發明之化合物及輻射轉換混合物之傳光基質材料。傳光基質材料可由聚矽氧、聚合物(其由液體或半固體前驅體材料,諸如單體或寡聚物形成)、環氧化物、玻璃或包含聚矽氧及環氧化物之混成體形成。聚合物之特定但非限制性實例包括氟化聚合物、聚丙烯醯胺聚合物、聚丙烯酸聚合物、聚丙烯腈聚合物、聚苯胺聚合物、聚二苯甲酮聚合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)聚合物、聚矽氧聚合物、鋁聚合物、聚雙酚聚合物、聚丁二烯聚合物、聚二甲基矽氧烷聚合物、聚乙烯聚合物、聚異丁烯聚合物、聚丙烯聚合物、聚苯乙烯聚合物、聚乙烯基聚合物、聚乙烯醇縮丁醛聚合物或全氟環丁基聚合物。聚矽氧可包括凝膠,諸如Dow Corning® OE-6450;彈性體,諸如Dow Corning® OE-6520、Dow Corning® OE-6550、Dow Corning® OE-6630;及樹脂,諸如Dow Corning® OE-6635、Dow Corning® OE-6665、Nusil LS-6143及來自Nusil、Momentive RTV615、Momentive RTV656之其他產品及諸多來自其他製造商之其他產品。此外,封裝材料可為(聚)矽氮烷,例如經改質之有機聚矽氮烷(modified organic polysilazane,MOPS)或全氫聚矽氮烷(perhydropolysilazane,PHPS)。以封裝材料計,根據本發明之化合物或輻射轉換混合物之比例較佳在1至300重量%範圍內,更佳在3至50重量%範圍內。
在另一實施例中,較佳藉由光導配置來達成發光材料與一次光源之間的光耦合。此使得一次光源有可能安裝在中心位置處且藉助於光導裝置(諸如光纖)光耦合至發光材料。以此方式,有可能將強一次光源置放於有利於電氣安裝之位置,且在任何所需位置處在無需其他電纜佈放的情況下但取而代之僅藉由佈置光波導來安裝含有發光材料的燈,該等發光材料光耦合至光波導。
另外,根據本發明之磷光體或根據本發明之輻射轉換混合物可用於燈絲LED中,如描述於例如US 2014/0369036 A1中。
本發明係進一步關於一種尤其用於顯示裝置之背光照明的照明單元,其特徵在於其含有至少一種根據本發明之光源,且係關於一種具有背光照明的顯示裝置,尤其液晶顯示裝置(LC顯示器),其特徵在於其含有至少一種根據本發明之照明單元。
用於LED中之根據本發明之磷光體之平均粒徑通常在50 nm與100 µm之間,較佳在0.1 µm與25 µm之間,且更佳在1 µm與20 µm之間。平均粒度較佳係根據ISO 13320:2009(「粒度分析-雷射繞射方法」)測定。ISO標準係基於藉由分析粒子之光散射特性來量測粒子的尺寸分佈。平均粒度亦可藉助於適合之Multisizer (例如Beckman Coulter Multisizer 3)測定。
對於用於LED,磷光體亦可轉換成任何所需的外部形狀,諸如球狀顆粒、薄片及結構化材料及陶瓷。出於本發明之目的,此等形狀概述於術語「成形體」下。成形體較佳為「磷光體」。因此,本發明另外係關於一種包含根據本發明之磷光體的成形體。對應成形體之生產及使用自大量公開案為熟習此項技術者所熟悉。
另外,根據本發明之磷光體亦可呈磷光體/聚合物複合物形式。用於製備磷光體/聚合物複合物之適合聚合物為上文所提及之封裝材料。
根據本發明之化合物具有以下有利特性:
1) 根據本發明之化合物具有含高藍色含量之發射光譜且其具有高光致發光量子產率。
2) 根據本發明之化合物具有低熱淬滅。因此,根據本發明之化合物之TQ1 / 2
值通常在高於900 K之範圍內。
3) 根據本發明之化合物的高溫穩定性亦使得材料能夠用於具有高熱負荷之光源中。
4) 此外,根據本發明之化合物藉由長使用壽命區別開並促進LED中之高色彩再現及色溫之高穩定性。此使得能夠達成具有高顯色指數之發射白光之pc-LED。
5) 根據本發明之化合物可經由簡單合成而有效且低成本地製備。
本文中所描述之所有實施例皆可與彼此組合,只要對應實施例不相互排斥。特定言之,基於本說明書之教示,作為常規最佳化之一部分,精密組合本文中所描述之各種實施例以獲得特定尤其較佳之實施例為顯而易見之操作。
以下實例意欲說明本發明,且尤其展示所描述之本發明實施例之此類例示性組合之結果。然而,其決不應視為限制性的,而是替代地意欲促使歸納。可用於製備之所有化合物或組份為已知且市售的或可利用已知方法合成。實例中指示之溫度始終以℃為單位。此外,不言而喻,在實施方式且亦在實例兩者中,組合物中所使用之組份的量始終總計為100%。百分比資料應始終視為在給定上下文中。
實例 量測方法
使用Rigaku Miniflex II記錄x射線繞射圖案,在具有Cu-Kα
輻射之情況下在1 s積分時間0.02°步驟中以Bragg-Brentano幾何形狀操作。
使用Edinburgh Instruments Ltd.的螢光光譜儀測定反射光譜。出於此目的,將樣品置放於塗有BaSO4
之烏布里希球(Ulbricht sphere)中且在同步掃描(發射及激發單色器平行)中量測。在250至800 nm之範圍內記錄反射光譜。所使用白色標準為BaSO4
(Alfa Aesar 99.998%)。450 W高壓Xe燈充當激發源。
使用裝配有用於粉末樣品之鏡面光學器件的Edinburgh Instruments Ltd.螢光光譜儀在350 nm之激發波長下記錄發射光譜。所用激發源為450 W Xe燈。對於發射之溫度依賴性量測,光譜儀裝配有Oxford Instruments低溫恆溫器(MicrostatN2)。所採用之冷卻劑為氮。
使用裝配有用於粉末樣品之鏡面光學器件的Edinburgh Instruments Ltd.螢光光譜儀在450 nm之激發波長下記錄激發光譜。所用激發源為450 W Xe燈。
CIE 1931色圖之色彩座標係根據DIN 5033-3 (經DIN EN ISO 11664-3替換)計算。
實例 1 : Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
(0.5% Eu2+
)
為了合成2.2360 g (2.5000 mmol),將含0.4152 g (3.9178 mmol) Na2
CO3
、0.3464 g (1.5000 mmol) Rb2
CO3
、1.6961 g (3.4925 mmol) 4∙MgCO3
∙Mg (OH)2
∙5 H2
O、1.7254 g (15.0000 mmol) (NH4
)H2
PO4
、0.0066 g (0.0188 mmol) Eu2
O3
及0.0014 g (0.0188 mmol) Li2
CO3
之己烷於瑪瑙研缽中彼此組合至乾燥。隨後將粉末轉移至燒杯中且在超音波浴中處理15分鐘。隨後在瑪瑙研缽中將混合物再次濕磨至乾燥。隨後在合成氣體(10% H2
,90% N2
)下在900℃下煅燒起始材料混合物12 h。隨後在瑪瑙研缽中將所獲得之顏料餅研成粉末以便獲得標題化合物。圖2展示所獲得之化合物之x射線繞射圖。相關反射、發射及激發光譜分別展示於圖3、圖4及圖5中。圖6展示來自具有Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
之色點之CIE 1931色圖之細節。圖7展示發射積分隨溫度變化之相對過程。
實例 2 : Na2.4
Eu0.3
KMg7
(PO4
)6
(10% Eu2+
)
為了合成13.2 g (15.000 mmol),將1.9078 g (18 mmol) Na2
CO3
、1.1402 g (8.25000 mmol) K2
CO3
、10.014 g (45.000 mmol) Mg2
P2
O7
、0.87 g (15.000 mmol) Mg(OH)2
及0.7918 g (0.2249 mmol) Eu2
O3
在瑪瑙研缽中彼此組合。隨後在合成氣體(70% H2
,30% N2
)下在950℃下煅燒起始材料混合物6 h。隨後在瑪瑙研缽中將所獲得之顏料餅研成粉末以便獲得標題化合物。
實例 3 : Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(AsO4
)6
(0.5% Eu2+
)
為了合成2.2360 g (2.500 mmol),將含0.4152 g (3.9178 mmol) Na2
CO3
、0.3464 g (1.5000 mmol) Rb2
CO3
、1.6961 g (3.4925 mmol) 4∙MgCO3
∙Mg(OH)2
∙5 H2
O、2.3846 g (15.0000 mmol) (NH4
)H2
AsO4
、0.0066 g (0.0188 mmol) Eu2
O3
及0.0014 g (0.0188 mmol)Li2
CO3
之己烷於瑪瑙研缽中彼此組合至乾燥。隨後將粉末轉移至燒杯中且在超音波浴中處理15分鐘。隨後在瑪瑙研缽中將混合物再次濕磨至乾燥。隨後在合成氣體(10% H2
,90% N2
)下在900℃下煅燒起始材料混合物12 h。隨後在瑪瑙研缽中將獲得之顏料餅研成粉末以便獲得標題化合物。
實例 4 : Na2.7
Eu0.3
RbMg6.7
Li0.3
(AsO4
)6
(10% Eu2+
)
為了合成2.2360 g (2.5000 mmol),將含0.3756 g (3.5438 mmol) Na2
CO3
、0.3464 g (1.5000 mmol) Rb2
CO3
、1.6269 g (3.3500 mmol) 4∙MgCO3
∙Mg(OH)2
∙5 H2
O、2.3846 g (15.0000 mmol) (NH4
)H2
AsO4
、0.1320 g (0.3750 mmol)Eu2
O3
及0.0277 g (0.3750 mmol) Li2
CO3
之己烷於瑪瑙研缽中彼此組合至乾燥。隨後將粉末轉移至燒杯中且在超音波浴中處理15分鐘。隨後在瑪瑙研缽中將混合物再次濕磨至乾燥。隨後在合成氣體(10% H2
,90% N2
)下在900℃下煅燒起始材料混合物12 h。隨後在瑪瑙研缽中將所獲得之顏料餅研成粉末以便獲得標題化合物。
實例 5 : 在 6500 K 白色 LED 中使用 :
將0.46 g來自實例1之Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
(0.5% Eu2+
)與0.02 g Ba2
MgSi2
O7
:Eu及0.005 g (Sr,Ca)AlSiN3
:Eu混合且隨後分散於Dow Corning HF OE6370聚矽氧中。將分散液引入具有395 nm LED晶片之LED晶片板封裝中且隨後在150℃下固化一小時。
實例 6 : 在 2800 K 白色 LED 中使用 :
將來自實例1之0.72 g之Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
(0.5% Eu2+
)與0.12 g Lu3
Al5
O12
:Ce及0.09 g之(Ba,Sr)2
Si5
N8
:Eu混合,且隨後將其分散於來自德國Bluestar Silicons之Silbione RT Gel 4317 A/Silbione RT Gel 4317 B二組分聚矽氧中。將所固化之聚矽氧施加至370 nm LED晶片。
圖 1 :
LED及雷射二極體之效率隨發射波長而變。在此處三角形表示LED及正方形表示雷射二極體。圖 2 :
用於Cu-Kα
輻射之Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
之X射線繞射圖(實例1)。圖 3 :
相對於作為白色標準之BaSO4
,Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
之反射光譜(實例1)。圖 4 :
Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
在350 nm下激發時之發射光譜(實例1)。圖 5 :
對於450 nm下之Eu2+
發射帶,Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
之激發光譜(實例1)。圖 6 :
來自具有Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
之色點的CIE 1931色圖之細節(實例1)。圖 7 :
在350 nm激發時,Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
之發射積分隨溫度變化之相對過程(實例1)。圖 8 :
LED使用實例在6500 K之色溫下之發射光譜,其中Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
作為藍色組份與Ba2
MgSi2
O7
:Eu及(Sr,Ca)AlSiN3
:Eu組合(參見實例5)。圖 9 :
LED使用實例在2800 K之色溫下之發射光譜,其中Na2.985
Eu0.015
RbMg6.985
Li0.015
(PO4
)6
作為藍色組份與Lu3
Al5
O12
:Ce及(Ba,Sr)2
Si5
N8
:Eu組合(參見實例6)。
Claims (15)
- 一種通式(I)化合物: [MI 4 MII 7 (AO4 )6 ]n (I), 其特徵在於該化合物摻雜有RE及Li或摻雜有RE, 其中以下各者適用於所用符號及指數: MI 係選自由Na、K、Rb、Cs及其兩者或兩者以上之混合物組成之群; MII 係選自由Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Zn及其兩者或兩者以上之混合物組成之群; A 係選自由P、As、Sb、Bi、V、Nb、Ta及其兩者或兩者以上之混合物組成之群; RE 係選自由Eu、Yb、Sm、Mn及其兩者或兩者以上之混合物組成之群; 0 < n ≤ 4。
- 如請求項1之化合物,其由通式(II)表示: [MIa 3 MIb MII 7 (AO4 )6 ]n (II), 其中: MIa 係選自由Na、K、Rb及Cs組成之群; MIb 係選自由Na、K、Rb、Cs及其兩者或兩者以上混合物組成之群。
- 如請求項1之化合物,其由通式(Ia)或(Ib)表示: [MI 4-x MII 7-x (AO4 )6 :REx ,Lix ]n (Ia) [MI 4-2x MII 7 (AO4 )6 :REx ]n (Ib), 其中: 0 < x ≤ 1。
- 如請求項2之化合物,其由通式(IIa)或(IIb)表示: [MIa 3-y MIb 1-z MII 7-x (AO4 )6 :REx ,Lix ]n (IIa) [MIa 3-2y MIb 1-2z MII 7 (AO4 )6 :REx ]n (IIb), 其中: 0 ≤ y ≤ 1;0 ≤ z ≤ 1;y + z = x;及 0 < x ≤ 1。
- 如請求項1至4中任一項之化合物,其中 MII 為Mg,其可部分由Ca、Sr及/或Ba置換;及 A為P,其可部分由As、Sb、V、Nb及/或Ta置換。
- 如請求項1至5中任一項之化合物,其中以下化合物適用於x:0 < x < 1,較佳0.0 < x ≤ 0.5,更佳0.001 ≤ x ≤ 0.1且尤其較佳0.001 ≤ x ≤ 0.04。
- 如請求項1至6中任一項之化合物,其中該化合物與另一化合物一起經塗佈於表面上。
- 一種製備如請求項1至7中任一項之化合物之方法,其包含步驟: a) 製備包含MI 、MII 、AO4 、RE及Li之混合物;及 b) 煅燒所製備之混合物。
- 一種如請求項1至7中任一項之化合物之用途,其用作用於將UV光及/或紫色光部分或完全轉換成具有更長波長之光的磷光體或轉換磷光體。
- 一種輻射轉換混合物,其包含如請求項1至7中任一項之化合物。
- 如請求項10之輻射轉換混合物,其進一步包含一或多種選自轉換磷光體及半導體奈米粒子之其他發光材料。
- 一種光源,其含有至少一個一次光源及至少一種如請求項1至7中任一項之化合物或如請求項10或11之輻射轉換混合物。
- 如請求項12之光源,其中該一次光源包含發光氮化銦鋁鎵。
- 如請求項13之光源,其中該發光氮化銦鋁鎵為式Ini Gaj Alk N化合物,其中0 ≤ i、0 ≤ j、0 ≤ k及i + j + k = 1。
- 一種照明單元,其含有至少一種如請求項12至14中任一項之光源。
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