CN105385442A - 制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其中磷光体呈现可解析成第一高斯发射曲线(first?Gaussian?emission?curve)和第二高斯发射曲线(second?Gaussian?emission?curve)的发射光谱;其中第一高斯发射曲线具有第一高斯发射曲线峰值P1;其中第一高斯发射曲线峰值P1具有峰值1高度HP1、峰值1峰值波长PλP1和峰值1面积AP1;其中第二高斯发射曲线具有第二高斯发射曲线峰值P2;其中第二高斯发射曲线峰值P2具有峰值2高度HP2、峰值2峰值波长PλP2、峰值2半幅值全宽FWHMP2和峰值2面积AP2;其中PλP1<PλP2;并且,其中峰值2半幅值全宽FWHMP2最小化。
Description
技术领域
本发明涉及制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其中磷光体呈现可解析成第一高斯发射曲线(firstGaussianemissioncurve)和第二高斯发射曲线(secondGaussianemissioncurve)的发射光谱;其中第一高斯发射曲线具有第一高斯发射曲线峰值P1;其中第一高斯发射曲线峰值P1具有峰值1高度HP1、峰值1峰值波长PλP1和峰值1面积AP1;其中第二高斯发射曲线具有第二高斯发射曲线峰值P2;其中第二高斯发射曲线峰值P2具有峰值2高度HP2、峰值2峰值波长PλP2、峰值2半幅值全宽FWHMP2和峰值2面积AP2;其中PλP1<PλP2;并且,其中峰值2半幅值全宽FWHMP2最小化。
背景技术
磷光体转化LED(pcLED)利用蓝色LED晶片作为光源以及一种或多种磷光体以产生白光。基于pcLED技术的装置即将变成用于固态照明应用中的通用基本装置。然而,需要显著进步以实现固态照明市场设定的效能规格。
pcLED装置通过使用由LED晶片产生的发射光谱激发所包括的磷光体从单一LED产生其白光发射。通过蓝色LED晶片所产生的发射光谱激发所包括的磷光体,其接着产生发射光谱,所述发射光谱与蓝色LED晶片的发射光谱组合以产生白光。重要的是识别蓝色LED晶片的色调以及所包括的磷光体对pcLED装置的效用和最佳化来说是重要的。因此,仍然需要磷光体开发以向pcLED装置制造商提供增强的色调功能。
并且,常规pcLED装置设计中所使用的磷光体紧靠蓝色LED光源。因此,在光产生期间,这些磷光体经历高温。由高功率LED晶片呈现的接合温度典型地在100到150℃范围内。在这种高温下,磷光体的晶体处于高振动激发态。当处于这种高振动激发态时,激励能量可通过非发光弛豫而引起产生额外的热,而非产生来自磷光体的所需发光发射。这种热产生使情况加重,导致恶性循环,其促使当前pcLED装置无法实现用于固态照明市场的工业所需效能规格。因此,用于全面照明的pcLED装置的成功发展需要发现可在100到150℃的温度下高效操作的磷光体。
因为基于氮化物的磷光体在pcLED装置中所产生的高温下的极佳发光效能,已提出将其用于pcLED装置中。这类基于氮化物的磷光体的实例包括基于金属氮化硅的磷光体。这些磷光体材料的主体晶体主要由作为的结构主链的SI-N、Al-N化学键以及其混合键组成。当这些键稳定时,硅和碳之间的化学键(SiC-C)具有较高键能,并且因此具有较高热量和化学稳定性。此外,碳与许多金属原子形成非常稳定的化学键。
碳氮化物磷光体可在主体晶体中包含碳、硅、锗、氮、铝、硼和其它金属以及作为发光活化剂的一种或多种金属掺杂剂。这种磷光体最近作为能够将近UV(nUV)或蓝光转换成可见光谱范围内的其它光(例如蓝光、绿光、黄光、橙光和红光)的颜色转换器出现。碳氮化物磷光体的主体晶体包含-N-Si-C-、-N-Si-N-和-C-Si-C-网络,其中Si-C和Si-N的强共价键充当结构的主体构筑嵌段。
在某些碳氮化物磷光体中,碳可增强而非中止磷光体的发光,尤其当磷光体经历相对高温度(例如200℃到400℃)时。某些碳氮化硅磷光体在所需发射光谱的波长范围内的反射系数随碳的量增加而增加。已报导这些碳氮化物磷光体呈现极佳的发射热稳定性和高发射功效。
被设计用于pcLED装置中的一个基于碳氮化物的磷光体家族披露于颁予李(Li)等人的美国专利第8,535,566号中。李等人描述碳氮化硅磷光体和使用其的发光装置,其中基于碳氮化物的磷光体的家族表示如下:
Sr2Si5N8-[(4x/3)+z]CxO3z/2:A;
其中0<x≤5,0≤z≤3,并且((4x/3)+z)<8;
M(II)2Si5N8-((4x/3)+z)CxO3z/2:A;
其中0<x≤5,0≤z≤3,并且((4x/3)+z)<8;
M(II)2-wM(I)2wSi5N8-((4x/3)+z)CxO3z/2:A;
其中0<x≤5,0≤w≤0.6,0≤z≤3,并且((4x/3)+z)<8;
M(II)2-wM(I)2wSi5-mM(III)mN8-((4x/3)+z+m)CxO(3z/2)+m:A;和
其中0<x≤5,0≤w≤0.6,0≤z≤3,0≤m<2,并且((4x/3)+z+m)<8;
M(II)aM(I)bM(III)cDdEeCfFgHh:A;
其中0<a<2,0≤b≤0.6,0≤c<2,0<d≤5,0<e≤8,0<f≤5,0≤g<2.5,并且0≤h<0.5,
其中M(II)是至少一种二价阳离子;其中M(I)是至少一种单价阳离子;M(III)是至少一种三价阳离子;其中D是至少一种四价阳离子;其中E是至少一种三价阴离子;其中F是至少一种二价阴离子;其中H是至少一种单价阴离子;并且,其中A是掺杂在晶体结构中的发光活化剂。
但是,仍然需要可向pcLED装置制造商提供增强的色调功能的磷光体和其制造方法。具体来说,仍然需要制造红色磷光体用品的方法,其呈现具有在600nm与660nm之间的整体发射峰值波长的可调发射光谱以及高发光功效和低热量中止。
发明内容
本发明提供制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其包含:(i)提供烧制容器,其具有界定一个凹穴的内部表面;其中所述内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;(ii)提供用于制备Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中所述起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;(iii)将来自步骤(ii)的起始物质的混合物加载到烧制容器中,其中起始物质的混合物与烧制容器的内部表面接触;(iv)将来自步骤(iii)的负载烧制容器放入锅炉中;(v)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制起始物质的混合物2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(vi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨材料,将研磨材料重新加载到烧制容器中,并且将重新负载的烧制容器再放入锅炉中;(vii)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制研磨材料2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;(ix)移出并且研磨来自步骤(viii)的烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合被研磨的中间物和Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将中间物混合物加载到烧制容器中;(x)将含有中间物混合物的负载烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制中间物混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到被研磨的物质;(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;(xiii)混合来自步骤(xi)的被研磨的物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+阳离子来源,得到物质混合物,将物质混合物再加载到来自步骤(xi)的烧制容器中,将含有物质混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制物质混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;以及(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体。
本发明提供制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其包含:(i)提供烧制容器,其具有界定凹穴的内部表面;其中内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;(ii)提供用于制备Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;(iii)将来自步骤(ii)的起始物质的混合物加载到烧制容器中,其中起始物质的混合物与烧制容器的内部表面接触;(iv)将来自步骤(iii)的负载烧制容器放入锅炉中;(v)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制起始物质的混合物2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(vi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨材料,将研磨材料再加载到烧制容器中,并且将重新负载的烧制容器再放入锅炉中;(vii)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制研磨材料2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;(ix)移出并且研磨来自步骤(viii)的烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合被研磨的中间物和Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将中间物混合物加载到烧制容器中;(x)将含有中间物混合物的负载烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制中间物混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到被研磨的物质;(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;(xiii)混合来自步骤(xi)的被研磨的物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+阳离子来源,得到物质混合物,将物质混合物再加载到来自步骤(xi)的烧制容器中,将含有物质混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制物质混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体;以及(xxi)洗涤Eu2+活性无机红色磷光体。
本发明提供制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其包含:(i)提供烧制容器,其具有界定凹穴的内部表面;其中内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;(ii)提供用于制备Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;(iii)将来自步骤(ii)的起始物质的混合物加载到烧制容器中,其中起始物质的混合物与烧制容器的内部表面接触;(iv)将来自步骤(iii)的负载烧制容器放入锅炉中;(v)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制起始物质的混合物2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(vi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨材料,将研磨材料再加载到烧制容器中,并且将重新负载的烧制容器再放入锅炉中;(vii)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制研磨材料2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;(ix)移出并且研磨来自步骤(viii)的烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合被研磨的中间物与Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将中间物混合物加载到烧制容器中;(x)将含有中间物混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制中间物混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到被研磨的物质;(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;(xiii)混合来自步骤(xi)的被研磨的物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+阳离子来源,得到物质混合物,将物质混合物再加载到来自步骤(xi)的烧制容器中,将含有物质混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制物质混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体;(xxi)洗涤Eu2+活性无机红色磷光体;(xxii)提供表面处理材料;以及(xxiii)将表面处理材料涂覆到Eu2+活性无机红色磷光体的表面。
本发明提供制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其包含:(i)提供烧制容器,其具有界定凹穴的内部表面;其中内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;(ii)提供用于制备Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;(iii)将来自步骤(ii)的起始物质的混合物加载到烧制容器中,其中起始物质的混合物与烧制容器的内部表面接触;(iv)将来自步骤(iii)的负载烧制容器放入锅炉中;(v)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制起始物质的混合物2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(vi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨材料,将研磨材料再加载到烧制容器中,并且将重新负载的烧制容器再放入锅炉中;(vii)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制研磨材料2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;(ix)移出并且研磨来自步骤(viii)的烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合被研磨中间物与Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将中间物混合物加载到烧制容器中;(x)将含有中间物混合物的负载烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制中间物混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到被研磨物质;(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;(xiii)混合来自步骤(xi)的研磨物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+来源,得到物质混合物,将物质混合物再加载到来自步骤(xi)的烧制容器中,将含有物质混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制物质混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体;(xxi)洗涤Eu2+活性无机红色磷光体;提供液体载剂;以及将Eu2+活性无机红色磷光体分散于液体载剂中以形成磷光体组合物。
本发明提供制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其包含:(i)提供烧制容器,其具有界定凹穴的内部表面;其中内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;(ii)提供用于制备Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;(iii)将来自步骤(ii)的起始物质的混合物加载到烧制容器中,其中起始物质的混合物与烧制容器的内部表面接触;(iv)将来自步骤(iii)的负载烧制容器放入锅炉中;(v)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制起始物质的混合物2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(vi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨材料,将研磨材料再加载到烧制容器中,并且将重新负载的烧制容器再放入锅炉中;(vii)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制研磨材料2到36小时的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;(ix)移出并且研磨来自步骤(viii)的烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合被研磨中间物与Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将中间物混合物加载到烧制容器中;(x)将含有中间物混合物的负载烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制中间物混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨物质;(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;(xiii)混合来自步骤(xi)的研磨物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+阳离子来源,得到物质混合物,将物质混合物再加载到来自步骤(xi)的烧制容器中,将含有物质混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃的温度下烧制物质混合物2到36小时的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体;(xxi)洗涤Eu2+活性无机红色磷光体;提供液体载剂;将Eu2+活性无机红色磷光体分散于液体载剂中以形成磷光体组合物;提供添加剂;以及将添加剂并入磷光体组合物中。
具体实施方式
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“ES455”是由既定发光材料在用具有455nm波长的单色光激励时呈现的发射光谱。
如本文中和所附权利要求书中所用术语“ES453”是由既定发光材料在用具有453nm波长的单色光激励时呈现的发射光谱。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“第一高斯发射曲线”和“第二高斯发射曲线”指使用GRAMS峰值拟合软件解析的两个高斯发射曲线,其具有来自发射光谱ES455的2个对称高斯频带,所述发射光谱由既定发光材料在用具有455nm波长的单色光激励时呈现,使用具有≤1.5nm的光谱分辨率的光谱仪观测。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“第一高斯发射曲线峰值”是第一高斯发射曲线在与第二高斯发射曲线峰值相比较高的能量处的峰值。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值1高度”或“HP1”是第一高斯发射曲线在第一高斯发射曲线峰值处的高度。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值1峰值波长”或“PλP1”是与第一高斯发射曲线峰值对应的波长。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值1面积”或“AP1”是第一高斯发射曲线峰值下的面积。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“第二高斯发射曲线峰值”是第二高斯发射曲线在与第一高斯发射曲线峰值相比较低能量下的峰值。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值2高度”或“HP2”是第二高斯发射曲线在第二高斯发射曲线峰值处的高度。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值2峰值波长”或“PλP2”是与第二高斯发射曲线峰值对应的波长。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值2半幅值全宽”或“FWHMP2”是第二高斯发射曲线的半幅值全宽,其中PλP1<PλP2。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值2面积”或“AP2”是第二高斯发射曲线下的面积。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“峰值比”或“PR”是峰值1高度HP1与峰值2高度HP2的比率,如由以下方程式测定
HR=HP1/HP2;
其中PλP1<PλP2。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“面积比”或“AR”是峰值1面积AP1与峰值2面积AP2的比率,如由以下方程式测定
AR=AP1/AP2;
其中PλP1<PλP2。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“整体半幅值全宽”或“FWHMoverall”是由既定发光材料在用光源(即对ES453具有453nm波长的单色光)激励时呈现的发射光谱(例如ES453)的半幅值全宽。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“整体峰值波长”或“Pλoverall”是由既定发光材料在用光源(即对ES453具有453nm波长的单色光)激励时呈现的发射光谱(例如ES453)的峰值波长。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“CIEX”意指基于CIE1931色度图的发光材料的发射光谱(即iES455、iES453、pES455或pES453)的x色度座标。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“CIEY”意指基于CIE1931色度图的发光材料的发射光谱(即iES455、iES453、pES455或pES453)的y色度座标。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“原材料”意指先前尚未在高温(即>1,000℃)下暴露于硅来源的材料。
已知每个并入通常由式(II)表示的无机物质中的Eu2+阳离子可占据主体晶格内的取代或插入位置。举例来说,并入通常由式(II)表示的无机物质中的Eu2+阳离子可取代到由M(II)二价阳离子(即Mg2+、Ca2+、Sr2+或Ba2+)以其它方式占据的主体晶格位点中。这类位点特异性取代是作为置换M(II)二价阳离子的具有相同氧化态的Eu2+阳离子以及具有类似离子半径(6-座标Sr2+,;6-座标Eu2+,)的Eu2+阳离子的结果。
pcLED装置的设计者明显知道人眼如何对电磁波谱起反应以及所述反应如何转换成pcLED装置的效能和功效。也就是说,pcLED装置的设计者将认识到人眼将不会对由处于亮光反应曲线下面积外部的装置发出的发射光谱敏感。因此,这些设计者将认识到用于pcLED装置的磷光体的合适性,所述磷光体在亮光反应曲线下提供尽可能多的发射光谱同时仍提供用于既定装置设计的基于CIE1931色度图的合适的颜色座标CIEX和CIEY。举例来说,白光发射pcLED装置的设计者需要红光发射磷光体,其提供最大红光发光以在低相关色温(CCT)下获得高显色指数(CRI)并且将近红外光谱区域中的发射能量损失最小化。
意外发现通常由式(II)表示的常规物质在用具有455nm波长的单色光激励时呈现发射光谱ES455;其中发射光谱ES455可解析成第一高斯发射曲线和第二高斯发射曲线;其中第一高斯发射曲线具有第一高斯发射曲线峰值P1;其中第一高斯发射曲线峰值P1具有峰值1高度HP1、峰值1峰值波长PλP1和峰值1面积AP1;其中第二高斯发射曲线具有第二高斯发射曲线峰值P2;其中第二高斯发射曲线峰值P2具有峰值2高度HP2、峰值2峰值波长PλP2、峰值2面积AP2以及峰值2半幅值全宽FWHMP2;其中PλP1<PλP2。相信第一高斯发射曲线和第二高斯发射曲线对应于通常由式(II)表示的常规物质中由Eu2+占据的不同位置。鉴于这一认识,以下结果变得显而易见:将这些物质改质以提供最小化的峰值2半幅值全宽FWHMP2可通过将人眼可见区域中的发射最大化而引起被改质的物质在用具有455nm波长的单色光激励时发出的光的亮度显著增加。
通过在坩埚中烧制成分原料粉末来制备通常由式(II)表示的常规物质,其中坩埚的内表面与预先通过在高温下重复暴露于硅来源而处理的原料粉末接触。另外,通常由式(II)表示的常规物质在用具有455nm波长的单色光激励时呈现发射光谱ES455;其中发射光谱可解析成第一高斯发射曲线和第二高斯发射曲线;其中第一高斯发射曲线具有第一高斯发射曲线峰值P1;其中第一高斯发射曲线峰值P1具有峰值1高度HP1、峰值1峰值波长PλP1和峰值1面积AP1;其中第二高斯发射曲线具有第二高斯发射曲线峰值P2;其中第二高斯发射曲线峰值P2具有峰值2高度HP2、峰值2峰值波长PλP2、峰值2面积AP2以及峰值2半幅值全宽FWHMP2;其中PλP1<PλP2;并且其中第二高斯发射曲线的峰值2半幅值全宽FWHMP2>100nm。意外发现当通过本发明的方法制备时,由式(II)表示的Eu2+活性无机红色磷光体;其中成分原料粉末的烧制在具有界定一个凹穴的内部表面的烧制容器中进行;其中与加载到凹穴中的原料粉末接触的内部表面是原材料;随亮度显著增加而呈现整体发射频段变窄。相信亮度增加至少部分归因于通过本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体通过晶体结构中Eu2+的位置和键结环境的操作而发生的结构改变,由磷光体峰值2半幅值全宽pFWHMP2<100nm证明。
优选的是,本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法包含:(i)提供烧制容器,其具有界定凹穴的内部表面;其中内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;(ii)提供用于制备Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;(iii)将来自步骤(ii)的起始物质的混合物加载到烧制容器中,其中起始物质的混合物与烧制容器的内部表面接触;(iv)将来自步骤(iii)的负载烧制容器放入锅炉中;(v)在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃(优选1300到1850℃;更优选1400到1850℃;最优选1500到1850℃)的温度下烧制起始物质的混合物2到36小时(优选4到24小时;更优选6到18小时;最优选8到12小时)的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(vi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨材料,将研磨材料再加载到烧制容器中,并且将重新负载的烧制容器再放入锅炉中;(vii)在锅炉中在还原氛围下在1300至2000℃(优选1300到1850℃;更优选1400到1850℃;最优选1500到1850℃)的温度下烧制研磨材料2到36小时(优选4到24小时;更优选6到18小时;最优选8到12小时)的时段,接着从锅炉移出烧制容器;(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;移出并且研磨来自步骤(viii)的烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合研磨中间物与Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将中间物混合物加载到烧制容器中;(x)将含有中间物混合物的负载烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃(优选1300到1850℃;更优选1400到1850℃;最优选1500到1850℃)的温度下烧制中间物混合物2到36小时(优选4到24小时;更优选6到18小时;最优选8到12小时)的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xi)移出并且研磨烧制容器的内含物,得到研磨物质;(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;(xiii)混合来自步骤(xi)的研磨物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+阳离子来源,得到物质混合物,将物质混合物再加载到来自步骤(xi)的烧制容器中,将含有物质混合物的烧制容器放入锅炉中,在锅炉中在还原氛围下在1300到2000℃(优选1300到1850℃;更优选1400到1850℃;最优选1500到1850℃)的温度下烧制物质混合物2到36小时(优选4到24小时;更优选6到18小时;最优选8到12小时)的时段,并且接着从锅炉移出烧制容器;(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体。
在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择烧制容器具有界定凹穴的内部表面,其中所述内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金。优选的是,所提供的整个烧制容器具有均匀组成。更优选的是,所提供的烧制容器具有以涂层形式涂覆的原材料以形成烧制容器的内部表面。最优选的是,所提供的烧制容器是由原材料制成的插入物或衬垫。烧制容器优选是插入物或衬垫,其中插入物或衬垫由从由以下组成的群组中选出的原材料制成:钼、钨、钽、铌、铬、铂以及其合金。原材料优选是从由以下组成的群组中选出:钼和与氧化物和碳化物中的至少一者合金化的钼;其中氧化物是从由以下组成的群组中选出:三氧化钛、氧化锆、二氧化铪、氧化镧、氧化钨、氧化铼和氧化钇;并且,其中碳化物是从由以下组成的群组中选出:碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化镧、碳化钨、碳化铼、碳化钇、碳化钽和碳化铜。原材料更优选是钼。烧制容器最优选是衬垫,其中衬垫由钼制成。
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,(ii)中提供起始物质的混合物的步骤包括:(a)提供二价阳离子M(II)的来源(优选的是,其中二价阳离子M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:mg、Ca、Sr和Ba;更优选的是,其中二价阳离子M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Ca、Sr和Ba;再更优选的是,其中二价阳离子M(II)是从由以下组成的群组中选出:Ca和Sr;最优选的是,其中二价阳离子M(II)是Sr);(b)提供Si的来源;(c)提供N的来源;以及(d)提供Eu2+阳离子的初始来源。优选的是,(ii)中提供起始物质的混合物的步骤进一步包括:(e)提供C的来源(优选的是,其中C的来源是C的阴离子性来源(即C4-))。优选的是,(ii)中提供起始物质的混合物的步骤进一步包括:(f)提供单价物质M(I)的来源(优选的是,其中单价物质M(I)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Li、Na、K、F、Cl、Br和I;更优选的是,其中单价物质M(I)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Li、Na和F;最优选的是,其中单价物质M(I)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Li和F)。
最优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,(ii)中提供起始物质的混合物的步骤包括:(a)提供二价阳离子M(II)的来源(优选的是,其中二价阳离子M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Mg、Ca、Sr和Ba;更优选的是,其中二价阳离子M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Ca、Sr和Ba;再更优选的是,其中二价阳离子M(II)是从由以下组成的群组中选出:Ca和Sr;最优选的是,其中二价阳离子M(II)是Sr);(b)提供Si的来源;(c)提供N的来源;(d)提供Eu2+阳离子的初始来源;(e)提供C的来源(优选的是,其中C的来源是C的阴离子性来源(即C4-));以及(f)提供单价物质M(I)的来源(优选的是,其中单价物质M(I)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Li、Na、K、F、Cl、Br和I;更优选的是,其中单价物质M(I)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Li、Na和F;最优选的是,其中单价物质M(I)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出:Li和F)。
鉴于本申请案中提供的教示内容,本领域的普通技术人员将能够选择合适的起始物质的混合物用于本发明的方法中以产生Eu2+活性无机红色磷光体。起始物质的混合物中所包括的材料可包括氮化硅、碳化硅、金属氧化物、金属卤化物、金属氮化物和所选择的摩尔比的金属,以提供既定目标Eu2+活性无机红色磷光体组合物。产物Eu2+活性无机红色磷光体中所含有的优选元素和相应起始物质列举于表1中。
表1
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择步骤(ii)中提供的起始物质的混合物和步骤(v)到(viii)中的烧制条件使得步骤(ix)中的中间物是由式(I)表示的无机发光化合物
M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib(I)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、Cl、Br和I(优选是Li、Na和F;最优选是Li和F);其中M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出的二价阳离子:Mg、Ca、Sr和Ba(优选是Ca、Sr和Ba;更优选是Ca和Sr;最优选是Sr);其中1.7≤ia≤2(优选1.7≤ia≤1.999;更优选1.8≤ia≤1.995;最优选1.85≤ia≤1.97);0<ib≤0.1(优选0.001≤ib≤0.1;更优选0.005≤ib≤0.08;最优选0.02<ib≤0.06);0≤ic≤0.1;5≤ix≤8(优选5.5≤ix≤7.8;更优6≤ix≤7.5;最优选6.25≤ix≤7.25);0≤iy≤1.5(优选0.005≤iy≤1.5;更优选0.01≤iy≤1.25;最优选0.02≤iy≤0.1);0≤iz≤5(优选0.005≤iz≤5;更优选0.01≤iz≤2.5;最优选0.05≤iz≤0.5);(优选其中iy≠iz);其中中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线和中间物第二高斯发射曲线;其中中间物第一高斯发射曲线具有中间物第一高斯发射曲线峰值iP1;其中中间物第一高斯发射曲线峰值iP1在中间物峰值1峰值波长iPλP1处具有中间物峰值1高度iHP1;其中中间物第二高斯发射曲线具有中间物第二高斯发射曲线峰值iP2;其中中间物第二高斯发射曲线iP2在中间物峰值2峰值波长iPλP2处具有中间物峰值2高度iHP2;其中iPλP1<iPλP2;其中中间物发射光谱iES455之中间物峰值比iPR≥1(优选是1到10;更优选是1到5;最优选是1到2),如通过以下方程式测定
iPR=iHP1/iHP2。
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择步骤(ii)中提供的起始物质的混合物和步骤(v)到(viii)中的烧制条件使得步骤(ix)中的中间物是由式(I)表示的无机发光化合物
M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib(I)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、Cl、Br和I(优选是Li、Na和F;最优选是Li和F);其中M(II)是从由以下组成的群组中选出的二价阳离子:Sr和Sr与Mg、Ca和Ba中的至少一者的组合(最优选是其中M(II)是Sr);其中1.7≤ia≤2(优选1.7≤ia≤1.999;更优选1.8≤ia≤1.995;最优选1.85≤ia≤1.97);0<ib≤0.1(优选0.001≤ib≤0.1;更优选0.005≤ib≤0.08;最优选0.02<ib≤0.06);0≤ic≤0.1;5≤ix≤8(优选5.5≤ix≤7.8;更优6≤ix≤7.5;最优选6.25≤ix≤7.25);0≤iy≤1.5(优选0.005≤iy≤1.5;更优选0.01≤iy≤1.25;最优选0.02≤iy≤0.1);0≤iz≤5(优选0.005≤iz≤5;更优选0.01≤iz≤2.5;最优选0.05≤iz≤0.5);(优选其中iy≠iz);其中中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线和中间物第二高斯发射曲线;其中中间物第一高斯发射曲线具有中间物第一高斯发射曲线峰值iP1;其中中间物第一高斯发射曲线峰值iP1在中间物峰值1峰值波长iPλP1处具有中间物峰值1高度iHP1;其中中间物第二高斯发射曲线具有中间物第二高斯发射曲线峰值iP2;其中中间物第二高斯发射曲线iP2在中间物峰值2峰值波长iPλP2处具有中间物峰值2高度iHP2;其中iPλP1<iPλP2;其中中间物发射光谱iES455之中间物峰值比iPR≥1(优选是1到10;更优选是1到5;最优选是1到2),如通过以下方程式测定
iPR=iHP1/iHP2。
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择步骤(ii)中提供的起始物质的混合物和步骤(v)到(viii)中的烧制条件使得步骤(ix)中的中间物是由式(I)表示的无机发光化合物
M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib(I)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、Cl、Br和I(优选是Li、Na和F;最优选是Li和F);其中M(II)是从由以下组成的群组中选出的二价阳离子:Sr和Sr与Mg、Ca和Ba中的至少一者的组合(最优选的是,其中M(II)是Sr);其中1.7≤ia≤2(优选1.7≤ia≤1.999;更优选1.8≤ia≤1.995;最优选1.85≤ia≤1.97);0<ib≤0.1(优选0.001≤ib≤0.1;更优选0.005≤ib≤0.08;最优选0.02<ib≤0.06);0≤ic≤0.1;5≤ix≤8(优选5.5≤ix≤7.8;更优选6≤ix≤7.5;最优选6.25≤ix≤7.25);0≤iy≤1.5(优选0.005≤iy≤1.5;更优选0.01≤iy≤1.25;最优选0.02≤iy≤0.1);0≤iz≤5(优选0.005≤iz≤5;更优选0.01≤iz≤2.5;最优选0.05≤iz≤0.5);其中iy≠iz;其中中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线和中间物第二高斯发射曲线;其中中间物第一高斯发射曲线具有中间物第一高斯发射曲线峰值iP1;其中中间物第一高斯发射曲线峰值iP1在中间物峰值1峰值波长iPλP1处具有中间物峰值1高度iHP1;其中中间物第二高斯发射曲线具有中间物第二高斯发射曲线峰值iP2;其中中间物第二高斯发射曲线峰值iP2在中间物峰值2峰值波长iPλP2处具有中间物峰值2高度iHP2;其中iPλP1<iPλP2;其中中间物发射光谱iES455之中间物峰值比iPR≥1(优选是1到10;更优选是1到5;最优选是1到2),如通过以下方程式测定
iPR=iHP1/iHP2。
优选的是,在本发明的方法中,中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线和中间物第二高斯发射曲线;其中中间物第一高斯发射曲线具有中间物峰值1峰值波长iPλP1;其中中间物第二高斯发射曲线具有中间物峰值2峰值波长iPλP2,并且中间物半幅值全宽iFWHMP2<100nm(优选≤99nm;更优选≤98nm;最优选≤97nm);其中iPλP1<iPλP2。
优选的是,在本发明的方法中,中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线和中间物第二高斯发射曲线;其中中间物第一高斯发射曲线具有中间物峰值1峰值波长iPλP1和中间物峰值1面积iAP1;其中中间物第二高斯发射曲线具有中间物峰值2峰值波长iPλP2和中间物峰值2面积iAP2;其中iPλP1<iPλP2;并且,其中中间物发射光谱iES455之中间物面积比iAR≥0.6(优选是0.6到10;更优选是0.6到5;最优选是0.6到1),如通过以下方程式测定
iAR=iAP1/iAP2。
优选的是,在本发明的方法中,中间物在用具有453nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES453;其中中间物发射光谱iES453的中间物整体半幅值全宽iFWHMoverall<90nm(优选<85nm)且基于CIE1931色度图,CIEX>0.625(优选>0.627;更优选>0.630)。更优选的是,中间物在用具有453nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES453;其中中间物发射光谱iES453的中间物整体半幅值全宽iFWHMoverall<90nm(优选<85nm)且基于CIE1931色度图,CIEX>0.625(优选>0.627;更优选>0.630);并且,其中中间物呈现高发光(优选流明≥210%;更优选≥220%;最优选≥225%),如在实例中阐述的条件下测量。
优选的是,在本发明的方法中,中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线和中间物第二高斯发射曲线;其中中间物第一高斯发射曲线具有中间物第一高斯发射曲线峰值iP1;其中中间物第一高斯发射曲线峰值iP1在中间物峰值1峰值波长iPλP1处具有中间物峰值1高度iHP1,和中间物峰值1面积iAP1;其中中间物第二高斯发射曲线具有中间物第二高斯发射曲线峰值iP2;其中中间物第二高斯发射曲线峰值iP2在中间物峰值2峰值波长iPλP2处具有中间物峰值2高度iHP2,和中间物峰值2面积iAP2;其中iPλP1<iPλP2;并且,其中中间物发射光谱iES455之中间物峰值比≥1(优选是1到10;更优选是1到5;最优选是1到2),如通过以下方程式测定
iPR=iHP1/iHP2
(优选的是,其中中间物进一步呈现中间物面积比iAR≥0.6);并且,其中中间物中的元素可呈化学计量比例或非化学计量比例。
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择步骤(ix)中提供的中间物混合物、步骤(xii)中提供的其它Eu2+阳离子来源(如果存在的话)以及步骤(x)到(xix)中的烧制条件使得所提供的Eu2+活性无机红色磷光体包含由式(II)表示的无机化合物
M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb(II)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、Cl、Br和I(优选是Li、Na和F;最优选是Li和F);其中M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出的二价阳离子:Mg、Ca、Sr和Ba(优选是Ca、Sr和Ba;更优选是Ca和Sr;最优选是Sr);其中1.7≤pa≤2(优选1.7≤pa≤1.999;更优选1.8≤pa≤1.995;最优选1.85≤pa≤1.97);0<pb≤0.3(优选0.001≤pb≤0.3;更优选0.005≤pb≤0.2;最优选0.03≤pb≤0.1);0≤pc≤0.1;5≤px≤8(优选5.5≤px≤7.8;更优选6≤px≤7.5;最优选6.25≤px≤7.25);0≤py≤1.5(优选0.005≤py≤1.5;更优选0.01≤py≤1.25;最优选0.02≤py≤0.1);0≤pz≤5(优选0.005≤pz≤5;更优选0.01≤pz≤2.5;最优选0.05≤pz≤0.5);(优选的是,其中py≠pz);其中Eu2+活性无机红色磷光体在用具有455nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES455;其中磷光体发射光谱pES455可解析成磷光体第一高斯发射曲线和磷光体第二高斯发射曲线;其中磷光体第一高斯发射曲线具有磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1;其中磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1在磷光体峰值1峰值波长pPλP1处具有磷光体峰值1高度pHP1;其中磷光体第二高斯发射曲线具有磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2;其中磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2具有磷光体峰值2高度pHP2、磷光体峰值2峰值波长pPλP2和磷光体半幅值全宽pFWHMP2;其中pPλP1<pPλP2;并且,其中磷光体半幅值全宽pFWHMP2<100nm(优选≤99nm;更优选≤98nm;最优选≤97nm)。优选的是,其中Eu2+活性无机红色磷光体的磷光体发射光谱pES455进一步呈现CIEX≥0.637(优选≥0.638;更优选≥0.639),基于CIE1931色度图。
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择步骤(ix)中提供的中间物混合物、步骤(xii)中提供的其它Eu2+阳离子来源(如果存在的话)以及步骤(x)到(xix)中的烧制条件使得所提供的Eu2+活性无机红色磷光体包含由式(II)表示的无机化合物
M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb(II)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、Cl、Br和I(优选是Li、Na和F;最优选是Li和F);其中M(II)是从由以下组成的群组中选出的二价阳离子:Sr和Sr与Mg、Ca和Ba中的至少一者的组合(最优选的是,其中M(II)是Sr);其中1.7≤pa≤2(优选1.7≤pa≤1.999;更优选1.8≤pa≤1.995;最优选1.85≤pa≤1.97);0<pb≤0.3(优选0.001≤pb≤0.3;更优选0.005≤pb≤0.2;最优选0.03≤pb≤0.1);0≤pc≤0.1;5≤px≤8(优选5.5≤px≤7.8;更优选6≤px≤7.5;最优选6.25≤px≤7.25);0≤py≤1.5(优选0.005≤py≤1.5;更优选0.01≤py≤1.25;最优选0.02≤py≤0.1);0≤pz≤5(优选0.005≤pz≤5;更优选0.01≤pz≤2.5;最优选0.05≤pz≤0.5);(优选的是,其中py≠pz);其中Eu2+活性无机红色磷光体在用具有455nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES455;其中磷光体发射光谱pES455可解析成磷光体第一高斯发射曲线和磷光体第二高斯发射曲线;其中磷光体第一高斯发射曲线具有磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1;其中磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1在磷光体峰值1峰值波长pPλP1处具有磷光体峰值1高度pHP1;其中磷光体第二高斯发射曲线具有磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2;其中磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2具有磷光体峰值2高度pHP2、磷光体峰值2峰值波长pPλP2和磷光体半幅值全宽pFWHMP2;其中pPλP1<pPλP2;并且,其中磷光体半幅值全宽pFWHMP2<100nm(优选≤99nm;更优选≤98nm;最优选≤97nm)。优选的是,其中Eu2+活性无机红色磷光体的磷光体发射光谱pES455进一步呈现CIEX≥0.637(优选≥0.638;更优选≥0.639),基于CIE1931色度图。
优选的是,在本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法中,选择步骤(ix)中提供的中间物混合物、步骤(xii)中提供的其它Eu2+阳离子来源(如果存在的话)以及步骤(x)到(xix)中的烧制条件使得所提供的Eu2+活性无机红色磷光体包含由式(II)表示的无机化合物
M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb(II)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、Cl、Br和I(优选是Li、Na和F;最优选是Li和F);其中M(II)是从由以下组成的群组中选出的二价阳离子:Sr和Sr与Mg、Ca和Ba中的至少一者的组合(最优选的是,其中M(II)是Sr);其中1.7≤pa≤2(优选1.7≤pa≤1.999;更优选1.8≤pa≤1.995;最优选1.85≤pa≤1.97);0<pb≤0.3(优选0.001≤pb≤0.3;更优选0.005≤pb≤0.2;最优选0.03≤pb≤0.1);0≤pc≤0.1;5≤px≤8(优选5.5≤px≤7.8;更优选6≤px≤7.5;最优选6.25≤px≤7.25);0≤py≤1.5(优选0.005≤py≤1.5;更优选0.01≤py≤1.25;最优选0.02≤py≤0.1);0≤pz≤5(优选0.005≤pz≤5;更优选0.01≤pz≤2.5;最优选0.05≤pz≤0.5);其中py≠pz;其中Eu2+活性无机红色磷光体在用具有455nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES455;其中磷光体发射光谱pES455可解析成磷光体第一高斯发射曲线和磷光体第二高斯发射曲线;其中磷光体第一高斯发射曲线具有磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1;其中磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1在磷光体峰值1峰值波长pPλP1处具有磷光体峰值1高度pHP1;其中磷光体第二高斯发射曲线具有磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2;其中磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2具有磷光体峰值2高度pHP2、磷光体峰值2峰值波长pPλP2和磷光体半幅值全宽pFWHMP2;其中pPλP1<pPλP2;并且,其中磷光体半幅值全宽pFWHMP2<100nm(优选≤99nm;更优选≤98nm;最优选≤97nm)。优选的是,其中Eu2+活性无机磷光体的磷光体发射光谱pES455进一步呈现CIEX≥0.637(优选≥0.638;更优选≥0.639),基于CIE1931色度图。
优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在用具有453nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES453;其中磷光体发射光谱pES453的磷光体整体半幅值全宽pFWHMoverall≤90nm且基于CIE1931色度图,CIEX>0.637(优选≥0.638;更优选≥0.639)。更优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在用具有453nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES453;其中磷光体发射光谱pES455的磷光体整体半幅值全宽pFWHMoverall≤90nm且基于CIE1931色度图,CIEX>0.637(优选≥0.638;更优选≥0.639);并且,其中Eu2+活性无机红色磷光体呈现高发光(优选的是,流明≥210%),如在实例中阐述的条件下测量。
由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体可含有杂质。优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体包含:≥80重量%(更优选80到100重量%;更优选90到100重量%;更优选95到100重量%;最优选99到100重量%)的由式(II)表示的无机发光化合物;其中Eu2+活性无机红色磷光体在用具有455nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES455;其中磷光体发射光谱pES455可解析成磷光体第一高斯发射曲线和磷光体第二高斯发射曲线;其中磷光体第一高斯发射曲线具有磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1;其中磷光体第一高斯发射曲线峰值pP1具有磷光体峰值1高度pHP1、磷光体峰值1峰值波长pPλP1和磷光体峰值1面积pAP1;其中磷光体第二高斯发射曲线具有磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2;其中磷光体第二高斯发射曲线峰值pP2具有磷光体峰值2高度pHP2、磷光体峰值2峰值波长pPλP2、磷光体峰值2面积pAP2以及磷光体峰值2半幅值全宽pFWHMP2;其中pPλP1<pPλP2;其中磷光体半幅值全宽pFWHMP2<100nm(优选≤99nm;更优选≤98nm;最优选≤97nm);并且,其中由式(II)表示的无机发光化合物可以至少两种不同结晶相存在(优选的是,其中由式(II)表示的无机发光化合物以一种实质上纯结晶相(更优选≥98%的特定结晶相;最优选≥99%的特定结晶相)的形式存在)。
优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在25到150℃的温度下维持≥70%(更优选≥85%;最优选≥90%)的其相关发射强度。更优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在25到200℃的温度下维持≥70%(更优选≥85%;最优选≥90%)的其相关发射强度。最优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在25到250℃的温度下维持≥70%(更优选≥85%;最优选≥90%)的其相关发射强度。
优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体呈现低热量中止。更优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在150℃下呈现≤5%的热量中止。最优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体在150℃下呈现≤5%且在250℃下呈现≤15%的热量中止。
优选的是,由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体呈现2到50微米(更优选4到30微米;最优选5到20微米)的中值直径。
任选地,本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法进一步包含:(xxi)洗涤Eu2+活性无机红色磷光体(优选的是,在室温下在酸和去离子水中洗涤)。
优选的是,视需要研磨、筛分、洗涤和干燥由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体。优选的是,用酸洗涤Eu2+活性无机红色磷光体,接着用去离子水洗涤。优选的是,研磨Eu2+活性无机红色磷光体,筛分以移除非所需碎屑和集聚物,并且接着分散于水性酸溶液(优选具有0.5到4mol/L酸浓度的稀酸)中。所使用的水性酸溶液优选是从由以下组成的群组中选出:盐酸、氢氟酸、硫酸和硝酸。最优选的是,所使用的水性酸溶液是盐酸。接着优选进一步用去离子水洗涤Eu2+活性无机红色磷光体。用酸洗涤优选移除未并入Eu2+活性无机红色磷光体产物的晶体结构中的起始物质、非所需副产物和熔剂组分(例如卤化物和碱土金属)。接着优选干燥经过洗涤的Eu2+活性无机红色磷光体。接着优选筛分经过干燥的Eu2+活性无机红色磷光体以移除任何碎屑和尺寸过大的物质。
任选地,本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法包含:(xxii)提供表面处理材料;和(xxiii)将表面处理材料涂覆到Eu2+活性无机红色磷光体的表面。
优选选择适合用于本发明的方法中的表面处理材料以使由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体具有增强的稳定性和增强的可加工性中的至少一者。表面处理可通过赋予Eu2+活性无机红色磷光体例如改良的防潮性而使Eu2+活性无机红色磷光体具有增强的稳定性。表面处理可通过增强Eu2+活性无机红色磷光体在既定液体载剂中的分散性而使Eu2+活性无机红色磷光体具有增强的可加工性。表面处理物包括例如聚合物(例如丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚酰胺、聚乙烯和聚有机硅氧烷);金属氢氧化物(例如氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化硅、氢氧化钛、氢氧化锆、氢氧化锡、氢氧化锗、氢氧化铌、氢氧化钽、氢氧化钒、氢氧化硼、氢氧化锑、氢氧化锌、氢氧化钇、氢氧化铋);金属氧化物(例如氧化镁、氧化铝、二氧化硅、三氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化锗、氧化铌、氧化钽、氧化钒、三氧化二硼、氧化锑、氧化锌、氧化钇、氧化铋);金属氮化物(例如氮化硅、氮化铝);正磷酸盐(例如磷酸钙、磷酸钡、磷酸锶);多磷酸盐;碱金属磷酸盐和碱土金属磷酸盐与钙盐的组合(例如磷酸钠与硝酸钙);以及玻璃材料(例如硼硅酸盐、磷酸基硅酸盐、碱金属硅酸盐)。
任选地,本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法进一步包含:提供液体载剂;和将Eu2+活性无机红色磷光体分散于液体载剂中。
优选选择适合用于本发明的方法中以形成磷光体组合物的液体载剂以促进以下各项中的至少一者:储存由式(II)表示的无机发光化合物和制造合并有由本发明的方法产生的Eu2+活性无机红色磷光体的照明设备(优选pcLED装置)。可选择液体载剂是短效物质(例如在加工期间蒸发)。可选择液体载剂是转化型物质(例如从可流动液体反应成非可流动物质)。
适用作本发明的方法中的液体载剂的短效物质包括例如:非极性溶剂(例如戊烷;环戊烷;己烷;环己烷;苯;甲苯;1,4-二噁烷;氯仿;乙醚)和极性非质子性溶剂(例如二氯甲烷;四氢呋喃;乙酸乙酯;丙酮;二甲基甲酰胺;乙腈;二甲亚砜;碳酸丙烯酯)。
适用作本发明的方法中的液体载剂的转化型液体载剂包括例如:热塑性树脂和热固性树脂,其在暴露于热能和光能中的至少一者时经历固化。举例来说,转化型液体介质包括:丙烯酸树脂(例如(烷基)丙烯酸酯,如(甲基)丙烯酸聚甲酯;苯乙烯;苯乙烯-丙烯腈共聚物;聚碳酸酯;聚酯;苯氧基树脂;缩丁醛树脂;聚乙烯醇;纤维素树脂(例如乙基纤维素、乙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素);环氧树脂;酚树脂;和硅酮树脂(例如聚有机硅氧烷)。
任选地,本发明的用于制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法进一步包含:提供添加剂;和将添加剂并入磷光体组合物中。
用于本发明的方法中的优选添加剂包括分散剂。优选的是,分散剂促进磷光体组合物的形成和稳定。优选分散剂包括例如氧化钛、氧化铝、钛酸钡和氧化硅。
本发明的一些实施例现将详细地描述于以下实例中。
比较实例C1-C6和实例1-15
制备无机发光化合物
比较实例C1-C6
用表2中鉴别的起始物质,通过固态反应制备比较实例C1-C6中的每一者中的通常由式(II)表示的无机发光化合物。起始物质以粉末形式提供、称重、以物理方式混合在一起并且用研钵和研杵在手套工作箱中在干燥氮气氛围下研磨以形成均匀粉末混合物。接着将粉末混合物加载到坩埚中,通过在高温下反复暴露于硅来源以常规方式处理,以在坩埚的粉末接触表面上形成金属硅化物表面层。接着将负载坩埚放入高温锅炉中处于流动的高纯度氮/氢(N2/H2)氛围下。接着粉末混合物在高温锅炉中在流动的N2/H2氛围下,在1500到1850℃的温度下加热8到12小时。从坩埚移出所得粉末,使用研钵和研杵在干燥氮气氛围下研磨以形成均匀粉末混合物。接着将粉末混合物再加载到坩埚中。接着将负载坩埚放入高温锅炉中处于流动的高纯度N2/H2氛围下并且在流动的N2/H2氛围下,在1500到1850℃的温度下再加热8到12小时。接着从坩埚移出所得粉末,使用研钵和研杵在干燥氮气氛围下研磨,形成均匀粉末混合物。接着将这一粉末混合物再加载到坩埚中。将负载坩埚再放入高温锅炉中处于流动的高纯度N2/H2氛围下并且在流动的N2/H2氛围下,在1500到1850℃的温度下再加热8到12小时。接着从烧制坩埚移出所得粉末,使用研钵和研杵研磨,在室温下用酸和去离子水洗涤,研磨并且接着使用100到400美国标准筛网筛分,得到无机发光化合物。
实例1-11
用表2中鉴别的起始物质,通过固态反应制备实例1-11中的每一者中由式(I)表示的中间物。表2中列举的起始物质以粉末形式提供。将所有起始物质以物理方式混合在一起,并且使用研钵和研杵在手套工作箱中在干燥氮气氛围下研磨以形成均匀粉末混合物。接着将粉末混合物加载到坩埚中,其中坩埚的粉末接触表面是原生的钼(即实例1-11中的每一者中的坩埚的粉末接触表面是按其从坩埚供应商接收的条件使用,其未在使用之前通过高温暴露于硅而被处理)。接着将负载坩埚放入高温锅炉中处于流动的高纯度氮/氢氛围下。接着粉末混合物在高温锅炉中在流动的N2/H2氛围下,在1500到1850℃的温度下加热8到12小时。从坩埚移出所得粉末,使用研钵和研杵研磨以形成均匀粉末混合物。接着将所得粉末混合物再加载到坩埚中。将负载坩埚再放入高温锅炉中处于流动的N2/H2氛围下并且在流动的N2/H2氛围下,在1500到1850℃的温度下再加热8到12小时。接着从坩埚移出所得粉末,使用研钵和研杵研磨,在室温下用酸和去离子水洗涤,研磨并且接着使用100到400美国标准筛网筛分,得到中间物。
表2
实例编号 | Sr 3 N 2 (g) | Si 3 N 4 (g) | Eu 2 0 3 (g) | SiC(g) |
C1 | 143.227 | 147.650 | 5.247 | 14.067 |
C2 | 143.227 | 147.650 | 5.247 | 14.067 |
C3 | 143.227 | 147.650 | 5.247 | 14.067 |
C4 | 143.365 | 147.688 | 5.064 | 14.071 |
C5 | 143.365 | 147.688 | 5.064 | 14.071 |
C6 | 143.365 | 147.688 | 5.064 | 14.071 |
1 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
2 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
3 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
4 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
5 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
6 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
7 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
8 | 143.090 | 147.612 | 5.431 | 14.064 |
9 | 143.365 | 147.689 | 5.064 | 14.071 |
10 | 143.549 | 147.740 | 4.818 | 14.076 |
11 | 143.733 | 147.791 | 4.573 | 14.081 |
实例12-15(根据式(II)的Eu
2+
活性无机红色磷光体)
在实例12-15中,来自实例8-11的中间物分别与额外进料Eu2O3组合,如表3中所示,并且接着将组合分别再加载到实例8-11中所使用的相同坩埚中。将负载坩埚放回高温锅炉所述并且在流动的N2/H2氛围下,在1500到1850℃的温度下再加热8到12小时。接着从坩埚移出所得粉末,使用研钵和研杵研磨,在室温下用酸和去离子水洗涤,研磨并且接着使用100到400美国标准筛网筛分,得到Eu2+活性无机红色磷光体。
表3
无机发光化合物特性
接着在室温下用酸和去离子水洗涤来自比较实例C1-C6中的每一者的无机发光化合物;来自实例1-7中的每一者的中间物;和来自实例12-15中的每一者的Eu2+活性无机红色磷光体,随后执行下文所描述的分析,得到表4和表5中报导的资料。
由所述材料中的每一者在用光源激励时呈现的发射光谱ES453(即使用可从海洋光学公司(OceanOptics)购得的海洋光学USB4000光谱仪(OceanOpticsUSB4000spectrometer)分析在453mm达到峰值的发光二极管(LED)灯)。关于每种材料测定的发射光谱ES453的整体峰值波长Pλoverall和整体半幅值全宽FWHMoverall报导于表4中。
当通过来自LED光源的发射激发时,由380-780nm波长范围中的发射光谱计算每种材料的发射光谱ES453、基于CIE1931色度图的颜色座标CIEX和CIEY。材料的所测定的颜色座标报导于表4中。
通过以下方式测定每种材料的内部量子效率:获取材料样品、将样品填充到单元中、将单元安装到累计球中并且接着使材料暴露于由光源发出的光。具体来说,引导来自光源的光通过光学管,通过窄带通滤波器过滤,得到具有453nm波长的单色光,接着引导到材料处。用可从海洋光学公司购得的海洋光学USB4000光谱仪测量由累计球中的材料在用来自光源的光激励时发出的光的光谱以及由材料反射的光。转化效率(QE和发射)和是相对于内标报导。当通过来自453nmLED光源的发射激发时,由500-780nm波长范围内的发射光谱ES453计算每种材料的光通量(流明)并且相对于内标报导。这些值中的每一者报导于表4中。
表4
使用具有1.5nm光谱解析率的光谱仪进一步分析由每种材料在用光源(455nm单色激光)激励时呈现的发射光谱ES455。使用具有2个高斯频带的GRAMS峰值拟合软件个别地拟合由每种材料在用455nm单色激光激励时呈现的发射光谱ES455,得到表5中报导的每种材料的资料。应注意,表5中报导的资料是来源于材料的重复样品的分析的平均值。
表5
Claims (10)
1.一种制造Eu2+活性无机红色磷光体的方法,其包含:
(i)提供烧制容器,其具有界定凹穴的内部表面;其中所述内部表面是从由以下组成的群组中选出的原材料:钼、钨、钽、铌、铬、铂、钛、锆、镧、钇、铈以及其合金;
(ii)提供用于制备所述Eu2+活性无机磷光体的起始物质的混合物,其中所述起始物质的混合物包括Eu2+阳离子的初始来源;
(iii)将来自步骤(ii)的所述起始物质的混合物加载到所述烧制容器中,其中所述起始物质的混合物与所述烧制容器的内部表面接触;
(iv)将来自步骤(iii)的所述负载烧制容器放入锅炉中;
(v)在所述锅炉中,在还原氛围下,在1300到2000℃的温度下烧制所述起始物质的混合物2到36小时的时段,接着从所述锅炉移出所述烧制容器;
(vi)移出并且研磨所述烧制容器的内含物,得到研磨材料,将所述研磨材料再加载到所述烧制容器中,并且将所述重新负载的烧制容器放回所述锅炉中;
(vii)在所述锅炉中、在所述还原氛围下、在1300到2000℃的温度下烧制所述研磨材料2到36小时的时段,接着从所述锅炉移出所述烧制容器;
(viii)重复步骤(vi)到(vii)零到三次;
(ix)移出并且研磨来自步骤(viii)的所述烧制容器的内含物,得到中间物,提供Eu2+阳离子的额外来源,混合所述研磨中间物与所述Eu2+阳离子的额外来源,得到中间物混合物,并且将所述中间物混合物加载到所述烧制容器中;
(x)将含有所述中间物混合物的负载烧制容器放入所述锅炉中,在所述锅炉中、在所述还原氛围下、在1300到2000℃的温度下烧制所述中间物混合物2到36小时的时段,并且接着从所述锅炉移出所述烧制容器;
(xi)移出并且研磨所述烧制容器的内含物,得到研磨物质;
(xii)任选地提供Eu2+阳离子的另一来源;
(xiii)混合来自步骤(xi)的所述研磨物质与来自步骤(xii)的任何其它Eu2+阳离子来源,得到物质混合物,将所述物质混合物再加载到来自步骤(xi)的所述烧制容器中,将含有所述物质混合物的所述烧制容器放入所述锅炉中,在所述锅炉中、在所述还原氛围下、在1300到2000℃的温度下烧制所述物质混合物2到36小时的时段,并且接着从所述锅炉移出所述烧制容器;
(xix)重复步骤(xi)到(xiii)零到三次;
(xx)移出并且研磨来自步骤(xix)的所述烧制容器的内含物,得到Eu2+活性无机红色磷光体。
2.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含:
(xxi)洗涤所述Eu2+活性无机红色磷光体。
3.根据权利要求2所述的方法,其进一步包含:
(xxii)提供表面处理材料;和,
(xxiii)将所述表面处理材料涂覆到所述Eu2+活性无机红色磷光体的表面。
4.根据权利要求2所述的方法,其进一步包含:
提供液体载剂;和,
将所述Eu2+活性无机红色磷光体分散于所述液体载剂中以形成磷光体组合物。
5.根据权利要求1所述的方法,其中选择步骤(ii)中提供的所述起始物质的混合物和步骤(v)到(viii)中的所述烧制条件使得步骤(ix)中的所述中间物是由式(I)表示的无机发光化合物
M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib(I)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、C1、Br和I;
其中M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出的二价阳离子:Mg、Ca、Sr和Ba;
其中1.7≤ia≤2;0<ib≤0.1;0≤ic≤0.1;5≤ix≤8;0≤iv≤1.5;0≤iz≤5;
其中所述中间物在用具有455nm波长的单色光激励时呈现中间物发射光谱iES455;其中所述中间物发射光谱iES455可解析成中间物第一高斯发射曲线(Gaussianemissioncurve)和中间物第二高斯发射曲线;其中所述中间物第一高斯发射曲线具有中间物第一高斯发射曲线,iP1;其中所述中间物第一高斯发射曲线峰值iP1在中间物峰值1峰值波长iPλP1处具有中间物峰值1高度iHP1;其中所述中间物第二高斯发射曲线具有中间物第二高斯发射曲线峰值iP2;其中所述中间物第二高斯发射曲线峰值iP2在中间物峰值2峰值波长iPλP2处具有中间物峰值2高度iHP2;其中iPλP1<iPλP2;其中所述中间物发射光谱iES455的中间物峰值比iPR≥1,如通过以下方程式测定
iPR=iHP1/iHP2。
6.根据权利要求5所述的方法,其中选择步骤(ix)中提供的所述中间物混合物、步骤(xii)中提供的所述Eu2+的其它来源和如果存在的步骤(x)到(xix)中的所述烧制条件,使得所提供的所述Eu2+活性无机红色磷光体包含由式(II)表示的无机化合物
M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb(II)
其中M(I)是从由以下组成的群组中选出的单价物质:Li、Na、K、F、C1、Br和I;
其中M(II)是从由以下中的至少一者组成的群组中选出的二价阳离子:Mg、Ca、Sr和Ba;
其中1.7≤pa≤2;0<pb≤0.3;0≤pc≤0.1;5≤px≤8;0≤py≤1.5;0≤pz≤5;
其中所述Eu2+活性无机磷光体在用具有455nm波长的单色光激励时呈现磷光体发射光谱pES455;其中所述磷光体发射光谱pES455可解析成磷光体第一发射曲线和磷光体第二发射曲线,其中所述磷光体第二发射曲线的磷光体半幅值全宽pFWHMP2<100nm。
7.根据权利要求6所述的方法,其进一步包含:
(xxi)洗涤所述Eu2+活性无机红色磷光体。
8.根据权利要求7所述的方法,其进一步包含:
(xxii)提供表面处理材料;和,
(xxiii)将所述表面处理材料涂覆到所述Eu2+活性无机红色磷光体的表面以产生经过表面处理的红色磷光体。
9.根据权利要求7所述的方法,其进一步包含:
提供液体载剂;和,
将所述Eu2+活性无机红色磷光体分散于所述液体载剂中以形成磷光体组合物。
10.根据权利要求9所述的方法,其进一步包含:
提供添加剂;和,
将所述添加剂并入所述磷光体组合物中。
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