DE10028266A1 - Hocheffizienter Leuchtstoff - Google Patents

Hocheffizienter Leuchtstoff

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Abstract

Leuchtstoff aus der Klasse der Thiogallate, wobei das Thiogallat unterstöchiometrisch angesetzt ist, entsprechend der Formel A¶1-x¶Ga¶2¶S¶4-y¶ mit 0 < x < 0,3 und 0 < y < 0,3.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem Leuchtstoff aus der Klasse der Thiogallate ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Thiogallate, die im Grünen leuchten.
Stand der Technik
Aus der US 3 639 254 und der US 5 834 053 sind bereits Thiogallate bekannt, die im Blauen oder Grünen leuchten. Diese Leuchtstoffe folgen der Formel AGa2S4, wobei A ein Alkali- oder Erdalkalimetall darstellt. Übliche Dotierungen sind Europi­ um, Blei oder Cer. Nachteilig ist die relativ geringe Effizienz.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leuchtstoff gemäß dem Oberbeg­ riff des Anspruchs 1 bereitzustellen, dessen Effizienz möglichst hoch ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Zusammensetzung des Leuchtstoffs so gewählt, dass der Anteil an zweiwertigen Kationen kleiner ist als es der idealen Formel AGa2S4 entspricht. A ist dabei insbesondere als zweiwertig angenommen. Es handelt sich also um einen Leuchtstoff der Zusammensetzung A1-xGa2S4-y, wobei 0 < x < 0,3 ist und 0 < y < 0,3.
Insbesondere ist für x und y ein Mindestwert von 0,02 vorteilhaft. Bevorzugt ist x = y gewählt wegen der Ladungsträgerkompensation. Als Metalle A kommen vornehm­ lich Mg, Ca, Sr in Frage, einzeln oder in Kombination. Besonders bewährt hat sich der Einsatz aller drei. Als Dotierstoffe (der als Ersatz für A wirkt) kommen vornehm­ lich Europium und Cer, einzeln oder in Kombination in Frage. Die Dotierstoffe kön­ nen mit Terbium und/oder Mangan kodotiert sein. Das Gallium kann teilweise (bis zu 50%) durch Aluminium ersetzt sein.
Besonders gute Ausbeute zeigt ein System basierend auf folgenden Komponenten:
A1-xGa2S4-x wobei A = MgaCabSrcEud mit
0,4 < a < 0,7
0,1 < b < 0,4
0 < c < 0,4
0,01 < d < 0,1
wobei a+b+c+d = 1. Gallium kann durch Aluminium (bis 20%) ersetzt sein.
Figuren
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Emissionsspektrum eines nicht stöchiometrischen, genauer ge­ sagt unterstöchiometrischen Thiogallates
Fig. 2 das Remissionsspektrum dieses Thiogallates
Beschreibung der Zeichnungen
Ein konkretes Beispiel für den unterstöchiometrischen Leuchtstoff der Thiogallat- Klasse ist (Mg0,63Ca0,21Sr0,105Eu0,055)0,9Ga2S3,9. In anderer Darstellung entspricht dies einer Zusammensetzung von etwa Mg0,57Ca0,185Sr0,095Euo0,049Ga2S3,9.
Die Herstellung erfolgt in der üblichen Weise, wobei jedoch die Ausgangsstoffe für Schwefel und Metall A entsprechend der später gewünschten unterstöchiometri­ schen Anteile zugesetzt werden.
Fig. 1 zeigt das Emissionsspektrum dieses Leuchtstoffs. Es liegt im Grünen zwi­ schen etwa 500 und 620 nm. Das Maximum liegt bei 548 nm, die mittlere Wellen­ länge bei 557 nm. Die Farbort ist x = 0,366; y = 0,618. Die Quanteneffizienz liegt bei 81% bei Anregung durch 400 nm. Der visuelle Nutzeffekt ist 0.874. Im Vergleich dazu liegt die Quanteneffizienz des gleichen stöchiometrischen Leuchtstoffs (ent­ sprechend x = y = 0) bei weniger als 70%.
Dieser Leuchtstoff ist gut durch kurzwellige Strahlung zwischen 300 und 500 nm anregbar. Besonders gut ist er für den Einsatz bei LEDs zur Farbkonversion geeig­ net. Dabei wird eine UV-emittierende LED mittels eines oder mehrerer Leuchtstoffe in sichtbares Licht (hier grün oder blaugrün) oder weißes Licht (rot, grün und blau emittierender Leuchtstoff gleichzeitig) umgewandelt. Eine zweite Variante ist bei Verwendung einer blauen LED einen oder zwei Leuchtstoffe (gelb bzw. grün und rot) dazuzumischen, so dass auch hier weißes Licht entstehen kann.

Claims (8)

1. Hocheffizienter Leuchtstoff aus der Klasse der Thiogallate, dadurch gekennzeichnet, dass das Thiogallat unterstöchiometrisch angesetzt ist entsprechend der Formel A1-xGa2S4-Y, wobei 0 < x < 0,3 ist und 0 < y < 0,3.
2. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x = y.
3. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x < 0,02 und y < 0,02.
4. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gallium teilweise durch Aluminium ersetzt ist.
5. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall A Mg, Ca, Sr einzeln oder in Kombination gewählt ist.
6. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Dotier­ stoff (der als Ersatz für A wirkt) Europium und/oder Cer gewählt ist.
7. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ko- Dotierstoff Mangan und/oder Terbium gewählt ist.
8. Thiogallat-Leuchtstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Thiogallat A1-xGa2S4-x gewählt ist, wobei A = MgaCabSrcEud mit
0,4 < a < 0,7,
0,1 < b < 0,4,
0 < c < 0,4,
0,01 < d < 0,1, wobei a+b+c+d = 1.
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