DE102004012028A1 - Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung - Google Patents

Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102004012028A1
DE102004012028A1 DE102004012028A DE102004012028A DE102004012028A1 DE 102004012028 A1 DE102004012028 A1 DE 102004012028A1 DE 102004012028 A DE102004012028 A DE 102004012028A DE 102004012028 A DE102004012028 A DE 102004012028A DE 102004012028 A1 DE102004012028 A1 DE 102004012028A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
phosphorescent material
white
wavelength
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102004012028A
Other languages
English (en)
Inventor
Ru-Shi Chu-Tung Liu
Yi-Shan Tsao-Tun Lin
Liang-Sheng Kou-Hu Chi
Chien-Yuan Kang-Shang Wang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lite On Technology Corp
Original Assignee
Lite On Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lite On Technology Corp filed Critical Lite On Technology Corp
Priority to DE102004012028A priority Critical patent/DE102004012028A1/de
Publication of DE102004012028A1 publication Critical patent/DE102004012028A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

Eine weißes Licht emittierende Vorrichtung weist eine blauviolette oder blaue LED und ein phosphoreszierendes Material auf, welches in der Lage ist, gelb-grünes bis orange-gelbes Licht bei Anregung mit dem von der LED emittierten Licht zu emittieren. Das Licht von der LED und dem phosphoreszierenden Material wird in einem geeigneten Verhältnis gemischt, so dass weißes Licht erzeugt wird. Das phosphoreszierende Material weist die allgemeine Formel (Y¶x¶M¶y¶Ce¶z¶)Al¶5¶O¶12¶ auf, wobei x + y = 3, x, y NOTEQUAL 0, 0,5 > z > 0 gilt und M aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tb, Lu und Yb besteht, wobei (Y¶x¶M¶y¶)Al¶5¶O¶12¶ als ein Grundmaterial und Ce als ein Aktivator dienen. Mittels Änderung der Zusammensetzung der metallischen Elemente in dem Grundmaterial wird das Kristallfeld moduliert, um hierdurch die Energieniveaus des angeregten Zustandes, in den der Aktivator bei Bestrahlung mit einem Licht spezifischer Wellenlänge überführt wird, zu ändern, was zu einer Änderung in der Emissionswellenlänge des phosphoreszierenden Materials führt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine weißes Licht emittierende Vorrichtung von hoher Helligkeit, insbesondere eine weißes Licht emittierende Vorrichtung von hoher Helligkeit, welche eine purpur-blaues Licht emittierende Diode oder eine blaues Licht emittierende Diode in Kombination mit einem geeigneten phosphoreszierenden Material zur Erzeugung von weißem Licht aufweist.
  • Es ist bekannt, dass weißes Licht aus Licht unterschiedlicher Farben gemischt ist. Das weiße Licht, welches vom menschlichen Auge als von weißer Farbe wahrgenommen wird, weist wenigstens zwei oder mehr Farben von Licht unterschiedlicher Wellenlängen auf. Wenn beispielsweise das menschliche Auge gleichzeitig mittels der roten, grünen und blauen Farben des Lichtes oder mit blauem Licht und gelblichem Licht angeregt wird, wird eine weiße Farbe wahrgenommen. Dementsprechend gab es bislang drei Hauptansätze zur Erzeugung von weißem Licht. Der erste besteht darin, R/G/B-LEDs zu verwenden. Mittels Steuerung des durch die LED fließenden Stroms wird weißes Licht erzeugt. Der zweite besteht darin, gelbe/blaue LEDs zur Erzeugung von weißem Licht zu verwenden. Diese beiden Verfahren gemäß dem Stand der Technik weisen den gemeinsamen Nachteil auf, dass dann, wenn sich die Qualität von einer der Mehrzahl von LEDs verschlechtert, kein präzise weißes Licht mehr erhalten wird. Ferner ist die Verwendung mehrerer LEDs kostspielig. Ein anderer bekannter Ansatz besteht in der Verwendung einer InGaN-LED, welche blaues Licht erzeugt, das mittels phosphoreszierendem Farbstoff oder – Pulvern zur Erzeugung gelblichen Lichts absorbiert wird, welches mit dem blauen Licht gemischt wird, um weißes Licht zu erzeugen.
  • Im Jahre 1996 offenbarte eine japanische Firma, Nichia Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha (Tokushima), welche auf dem Markt auch als „Nichia Chemical" bekannt ist, ein Verfahren zur Erzeugung von weißem Licht unter Verwendung einer blaues Licht emittierenden Diode (LED), welches blaues Licht emittiert, das mittels eines fluoreszierenden Materials absorbiert wird, so dass gelbliches Licht emittiert wird. Das gelbliche Licht wird gestreut und mit dem blauen Licht gemischt, um gegebenenfalls weißes Licht von hoher Helligkeit zu erzeugen. Diese neue Technik hat eine neue Ära der Weiß-LED-Lichterzeugung eingeleitet, und man nimmt an, dass sie in naher Zukunft die herkömmlichen fluoreszierenden Lampen ersetzen wird. Im taiwanesischen Patent Nr. 383508 und auch im U.S.-Patent Nr. 5,998,925, übertragen auf Nichia Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, wird ein gelbes Licht erzeugendes, fluoreszierendes YAG:Ce-Pulver beschrieben, welches die allgemeine Formel (Y1-p-q-rGdpCeqSmr)3(Al1-sGas)5O12 aufweist, wobei 0 ≤ p ≤ 0.8, 0.003 ≤ q ≤ 0.2, 0.003 ≤ r ≤ 0.08, 0 ≤ s ≤ 1 gilt.
  • Da allerdings bislang die meisten kommerziellen blauen LEDs vom InGaN-Typ unter Verwendung eines Aufdampfverfahrens einer metallorganischen chemischen Verbindung (MOCVD = „metal organic chemical vapor deposition") hergestellt werden, kann nur eine blaue LED mit einer festen Wellenlänge erhalten werden. Es bestand ein starker Bedarf nach Bereitstellung einer Reihe von Gelblicht-phosphoreszierenden Pulvern, welche in der Lage sind, emittiertes blaues Licht im Wellenlängenbereich von 430 nm bis 490 nm zu modulieren.
  • Die Emissionswellenlänge des herkömmlichen phosphoreszierenden Materials wird durch Hinzufügung eines Hetero-Ions eingestellt. Beispielsweise kann ein phosphoreszierendes Material mit der allgemeinen Formel Tb3Al5O12:Ce gelbes Licht von 556 nm emittieren. Allerdings kann nach Hinzufügung von Gd zu dieser Formel die resultierende Tb3Al5O12:Ce Formel die Hauptwellenlänge auf 556 nm nach Rot verschieben.
  • Allerdings besetzt bei dem obigen Einstellverfahren das Hetero-Ion nur einen geringen Teil des gesamten phosphoreszierenden Materials. Es wird eine ernste Abweichung auftreten, wenn nur ein geringer Fehler im Gewicht des Hetero-Ions auftritt.
    •
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein mit einer blauen LED zur Herstellung einer weißes Licht emittierenden Vorrichtung verwendetes phosphoreszierendes Material bereitzustellen, wobei die Emissionsfarbe des phosphoreszierenden Materials zur Anpassung an die verwendete blaue LED geändert werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein gelbes phosphoreszierendes Material eine Grundmatrix mit einer Formel (YxMy)Al5O12 auf, wobei x+y= 3, x,y ≠ 0, 0.5 > z > 0 gilt und wobei M aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tb, Lu und Yb besteht. Mittels Änderung der Zusammensetzung der metallischen Elemente in dem Grundmaterial kann dessen Kristallfeld moduliert werden, um hierdurch das Energieniveau des angeregten Zustands, auf den der Aktivator bei Bestrahlung mit einem Licht spezifischer Wellenlänge überführt wird, zu ändern, was zur Änderung der Emissionswellenlänge des phosphoreszierenden Materials führt.
  • In einer weißes Licht emittierenden Vorrichtung, welche das oben genannte phosphoreszierende Material verwendet, wird eine LED mit einem purpur-blauen Licht oder einem blauen Licht als Anregungslichtquelle verwendet, und das phosphoreszierende Material wird gelb-grünes Licht oder orange-gelbes Licht mit einer Hauptwellenlänge von 560 bis 590 nm emittieren. Das von der LED und dem phosphoreszierenden Material emittierte Licht wird gemischt, um weißes Licht zu erzeugen.
  • Die kurzwellige blaue LED ist schwieriger herzustellen als die langwellige blaue LED. Die Eigenschaft der Wellenlängenanpassung bei dem phosphoreszierenden Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafter Weise die Verwendung blauer LEDs im langwelligen Bereich erleichtern. Beispielsweise kann das phosphoreszierende Material in vorteilhafter Weise mittels einer blauen LED von 470 nm angeregt werden, anstelle mittels einer blauen 460 nm LED.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lumineszenzwellenlänge des phosphoreszierenden Materials eingestellt, indem das Kristallfeld der Grundmatrix des verwendeten phosphoreszierenden Materials moduliert wird, statt die Menge von Hetero-Ionen zu verändern. Die hinzugefügte Menge von Hetero-Ionen ist zu gering, um präzise gesteuert zu werden. Im Gegensatz dazu ist der Prozess gemäß der vorliegenden Erfindung einfacher und stabiler.
    •
  • Die diversen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen deutlicher. Es zeigen:
  • 1 die relative Position eines Metall-d-Orbitals und die relativen Elektronenkoordinaten;
  • 2 das Energiediagramm eines phosphoreszierenden Materials mit Y oder Tb als Grundmatrix und mit unterschiedlichem Ce-Anteil;
  • 3 ein Anregungsspektrum (A) und Emissionsspektren (B1, B2) des (Y1,80Tb1,20Ce0,05)Al5O12 – phosphoreszierenden Materials;
  • 4 das Emissionsspektrum des phosphoreszierenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung mit unterschiedlichen Tb- und Y-Anteilen; und
  • 5 die CIE-Koordinate des phosphoreszierenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung mit unterschiedlichen Tb- und Y-Anteilen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Y-Ionen im herkömmlichen gelben (Y1-xCex)Al5O12 – phosphoreszierenden Material durch andere Metall-Ionen wie etwa Tb, Lu und Yb ersetzt, welche eine ähnliche Valenzzahl und einen ähnlichen Ionenradius wie Y aufweisen. Die hinzugefügten Ionen können leicht in die Grundmatrix substituiert werden, um eine einphasige Festkörperlösung auszubilden. Die Emissionswellenlänge des phosphoreszierenden Materials kann eingestellt werden, indem der Anteil hinzugefügter Ionen verändert wird. Daher kann die Eigenschaft der Wellenlängenanpassung des phosphoreszierenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise die Verwendung blauer LEDs unterschiedlicher Wellenlängen vereinfachen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird nachfolgend das Prinzip der Modulation der Emissionswellenlänge des phosphoreszierenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Das reine YAG besitzt eine Bandlücke (Energiedifferenz zwischen Leitungsband und Valenzband), die ähnlich der Energie von UV-Licht ist. Daher wird Licht im sichtbaren Bereich nicht vom YAG absorbiert, und das YAG-Pulver ist von weißer Farbe. Das mit Ionen seltener Erden dotierte YAG absorbiert sichtbares Licht und emittiert daraufhin Licht von größerer Wellenlänge. Beispielsweise absorbiert das YAG-Pulver, welches mit Ce3+ auf Y-Plätzen dotiert ist, d.h. (Y3-xCex)Al5O12 oder YAG: Ce3+, blaues Licht von 470 nm, und emittiert dann gelbes Licht. Das YAG-Pulver, welches mit Tb3+ auf Y-Plätzen dotiert ist, emittiert grünes Licht. Das YAG-Pulver, welches mit Eu3+ auf Y-Plätzen dotiert ist, emittiert rotes Licht. Das YAG-Pulver, welches mit Bi3+ auf Y-Plätzen dotiert ist, emittiert blaues Licht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Emissionswellenlänge des phosphoreszierenden Materials durch Änderung der Struktur der Grundmatrix eingestellt, anstatt unterschiedliche Ionen in die Grundmatrix zu dotieren. Das induzierte Kristallfeld wird sich für das gleiche Ion in der Grundmatrix bei unterschiedlichen Strukturen unterscheiden. Die Kristallfeldtheorie basiert auf der Annahme, dass die Energieaufspaltung in Komplexen oder Kristallverbindungen durch eine Punktladung modellhaft dargestellt werden. Das heißt, dass das Metall-Ion und die Umgebung als dimensionslose Punktladungen angenommen werden, und die Kristallfeldtheorie wird verwendet, um die Auswirkung auf Elektronen im d-Orbital zu berechnen.
  • 1 zeigt die Wechselwirkung zwischen dem d-Orbital und der umgebenden Elektronenkonfiguration für ein im Zentrum befindliches Metall im Oktaeder (Oh) und Tetraeder (Td), wobei die ausgefüllten Kreise für den Fall des Tetraeders und die leeren Kreise für den Fall des Oktaeders gelten. Gemäß der Gruppentheorie weist das d-Orbital eine t2g-Phase und eine eg-Phase auf. Für den Oktaeder gehören dxy, dyz und dxz zur t2g-Phase, und dx 2-y 2 und dz 2 gehören zur eg-Phase. Die Elektronendichte in dem Orbital beträgt 90%, und es gibt eine statische abstoßende Kraft zwischen dem Orbital-Elektron und dem zugeordneten, dieses umgebenden Elektron.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, weist die koordinierte Ladung in der eg-Phase des d-Orbitals (dx 2-y 2 und dz 2) eine größere abstoßende Kraft auf und erzeugt eine größere Energieaufspaltung als die t2g-Phase des d-Orbitals (dxy, dyz und dxz). Die Elektronenkonfiguration des Ce3+ ist [Xe]4f1, das 4f-Orbital hiervon wird aufgrund der Spin-Bahn-Kopplung in 2F5/2 und 2F7/2 aufgespalten, und das 5d-Orbital wird aufgrund des Kristallfelds aufgespalten.
  • Nimmt man Tb als Beispiel, zeigen die linke Seite und die rechte Seite von 2 die Energieniveaus der Tb- bzw. Y-Grundmatrix. Das Kristallfeld von Ce3+:Tb3Al5O12 hat einen größeren Anteil als das Kristallfeld von Ce3+:Y3Al5O12. Die 5d-Energieaufspaltung von Ce3+ wird erhöht, wenn Y durch Tb ersetzt wird. Die Energielücke zwischen dem 5d- und dem 4f-Niveau wird reduziert, d.h. ΔE1 < ΔE2, so dass das emittierte Licht nach Rot hin verschoben wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das phosphoreszierende Material eine allgemeine Formel (YxMyCez)Al5O12 auf, wobei x+y= 3, x,y≠ 0, 0.5 > z > 0 gilt, und M aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tb, Lu und Yb besteht, wobei (YxMy)Al5O12 als ein Grundmaterial und Ce als ein Aktivator dienen. Mittels Änderung der Zusammensetzung der metallischen Elemente in dem Grundmaterial kann dessen Kristallfeld moduliert werden, um hierdurch das Energieniveau des angeregten 5d-Zustands und des 4f-Grundzustands bei Bestrahlung mit einem Licht spezifischer Wellenlänge zu verändern, was zur Änderung der Emissionswellenlänge des phosphoreszierenden Materials führt.
  • Das phosphoreszierende Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann mittels Dioden angeregt werden, die purpur-blaues Licht oder blaues Licht mit Wellenlängen von 430 nm bis 500 nm emittieren, und emittiert dann gelb-grünes Licht bis orange-gelbes Licht mit einer Hauptwellenlänge von 560 bis 590 nm, so dass mit dem Licht von der LED eine Vermischung zu weißem Licht stattfindet.
  • Das oben beschriebene phosphoreszierende Material gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine mittels Variationen des Kristallfeldes einstellbare Emissionswellenlänge auf und kann mit einer blauen LED unterschiedlicher Wellenlängen verwendet werden, um eine weißes Licht emittierende Vorrichtung zu verwirklichen. Darüber hinaus kann das phosphoreszierende Material gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer einfachen Festkörperreaktion hergestellt werden.
  • Gemäß dem in dieser Abbildung offenbarten Verfahren wird das purpur-blaue Licht oder das blaue Licht mittels lichtemittierender Dioden von geringem Stromverbrauch in Kombination mit einem geeigneten phosphoreszierenden Material erzeugt. Nach der Verkapselung wird eine weiße LED hoher Helligkeit mit guten Leuchteigenschaften, die bei einer sehr geringen Spannung betrieben wird, erhalten.
  • Das phosphoreszierende Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann mittels einer Festkörperreaktion, einem Sol-Gel-Verfahren und einem Co-Fällungsverfahren hergestellt werden und wird wie folgt mit M = Tb durch ein Beispiel erläutert:
  • A. Beispiel 1
    • 1. Herstellung einer Mischung zur Erzeugung einer Zusammensetzung mit einer Stöchiometrie von (Y1,80Tb1,20Ce0,05)Al5O12 durch Mischen und Zermahlen von 3.1750 g von Y(NO3)3·6H2O, 8.6400 g von Al(NO3)3 9H2O, 0.1000 g von Ce(NO3)3·6H2O und 8.6400 g von Tb4O7.
    • 2. Platzieren der so hergestellten Mischung in einem Tiegel und Erhitzen der Mischung zur Kalzinierung in Luft bei 1000 °C mit einer Heizrate von 5°C/Min. für 24 Stunden und nachfolgendes Abkühlen bei einer Abkühlrate von 5°C/Min. zur Ausbildung von Zwischenproduktpulvern.
    • 3. Zermahlen des kalzinierten Pulvers und anschließendes erneutes Platzieren des kalzinierten Pulvers in dem Tiegel zum Sintern in Luft für 24 Stunden bei einer Temperaturrampe und einem Abfall von 5°C/Min.
    • 4. Platzieren des gesinterten Pulvers in einer reduzierenden H2/N2 (5%/95%) – Atmosphäre bei 1500 °C für 12 Stunden zur Reduzierung. Hierdurch wird Ce4+ zu Ce3+ reduziert. Es wird darauf hingewiesen, dass dieser Schritt, welcher die Lichthelligkeit verbessern kann, optional ist.
  • B. Beispiel 2
    • 1. Herstellung einer Mischung zur Ausbildung einer Zusammensetzung mit einer Stöchiometrie von (Y2,375Tb0,652Ce0,05)Al5O12 mittels Mischen und Zermahlen von 4.1897 g von Y(NO3)3·6H2O, 8.6400 g von Al(NO3)3 9H2O, 0.1000 g von Ce(NO3)3·6H2O und 0.2836 g von Tb4O7.
    • 2. Platzieren der so erzeugten Mischung in einem Tiegel und Erhitzen der Mischung zur Kalzinierung in Luft bei 1000 °C mit einer Heizrate von 5°C/Min. für 24 Stunden und nachfolgendem Abkühlen bei einer Abkühlrate von 5°C/Min. zur Ausbildung von Zwischenproduktpulvern.
    • 3. Zermahlen des kalzinierten Pulvers und anschließendes erneutes Platzieren des kalzinierten Pulvers in dem Tiegel zum Sintern in Luft für 24 Stunden bei einer Temperaturrampe und einem Abfall von 5°C/Min.
    • 4. Platzieren des gesinterten Pulvers in einer reduzierenden H2/N2 (5%/95%) – Atmosphäre bei 1500 °C für 12 Stunden zur Reduzierung.
  • C. Vergleichsbeispiel:
    • 1. Herstellung einer Mischung zur Ausbildung einer Zusammensetzung mit einer Stöchiometrie von (Y3Ce0,05)Al5O12 mittels Mischen und Zermahlen von 5.2923 g von Y(NO3)3·6H2O, 8.6400 g von Al(NO3)3·9H2O und 0.1000 g von Ce(NO3)3·6H2O.
    • 2. Platzieren der so erzeugten Mischung in einem Tiegel und Erhitzen der Mischung zur Kalzinierung in Luft bei 1000°C mit einer Heizrate von 5°C/Min. für 24 Stunden und nachfolgendes Abkühlen bei einer Abkühlrate von 5°C/Min. zur Ausbildung von Zwischenproduktpulvern.
    • 3. Zermahlen des kalzinierten Pulvers und anschließendes erneutes Platzieren des kalzinierten Pulvers in dem Tiegel zum Sintern in Luft für 24 Stunden mit einer Temperaturrampe und einem Abfall von 5°C/Min.
    • 4. Platzieren des gesinterten Pulvers in einer reduzierenden H2/N2 (5%/95%) – Atmosphäre bei 1500 °C für 12 Stunden zur Reduzierung.
  • Die in den obigen drei Beispielen erzeugten phosphoreszierenden Verbindungen werden dann abgekühlt und zu Pulver zermahlen. Die spektralen Eigenschaften werden dann mit dem in 3 bis 5 gezeigten Anregungsspektrum gemessen.
  • 3 zeigt das Anregungsspektrum A und die Emissionsspektren B1, B2 für das (Y1,80Tb1,20Ce0,05)Al5O12 – phosphoreszierende Material gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Spektrum B1 durch Anregung mittels blauem Licht von 470 nm erhalten wird und das Spektrum B2 durch Anregung mittels blauem Licht von 460 nm erhalten wird. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, weist das (Y1,80Tb1,20Ce0,05)Al5O12 – phosphoreszierende Material, welches mittels blauem Licht von 470 nm angeregt wird, eine stärkere Emission auf als das (Y1,80Tb1,20Ce0,05)Al5O12 – phosphoreszierende Material, welches mit blauem Licht von 460 nm angeregt wird. Daher kann das phosphoreszierende Material in vorteilhafter Weise mittels Licht einer größeren Wellenlänge angeregt werden.
  • 3 zeigt das Emissionsspektrum eines phosphoreszierenden Materials gemäß der vorliegenden Erfindung für unterschiedliche Tb- und Y-Anteile, wobei die Kurve C das Emissionsspektrum für phosphoreszierendes Material mit der Formel (Y3Ce0,05)Al5O12 gemäß dem Vergleichsbeispiel ist, wobei die Kurve D das Emissionsspektrum für das phosphoreszierende Material mit der Formel (Y2,375Tb0,625Ce0,05)Al5O12 gemäß Beispiel 2 ist, und Kurve E das Emissionsspektrum für das phosphoreszierende Material mit der Formel (Tb2,95Ce0,05)Al5O12 gemäß Beispiel 1 ist.
  • Genauer entspricht die Kurve E dem phosphoreszierenden Material ohne Hinzugabe von Tb, d.h. (Y3Ce0,05)Al5O12, und dessen Emissionsspektrum weist einen Peak bei 546 nm nach Anregung mit blauem Licht von 470 nm auf. Die Kurve D entspricht dem phosphoreszierenden Material, welchem Tb hinzugefügt ist, d.h. (Y2,375Tb0,625Ce0,05)Al5O12, und dessen Emissionsspektrum weist einen Peak bei 548 nm nach Anregung mit blauem Licht von 470 nm auf. Die Kurve C entspricht dem phosphoreszierenden Material, welchem mehr Tb hinzugefügt ist, d.h. (Y1,80Tb1,20Ce0,05)Al5O12, und dessen Emissionsspektrum weist einen Peak bei 552 nm auf. Das heißt, die Hinzugabe von Tb verschiebt das Emissionsspektrum nach Rot hin, und der Effekt dieser Variation des Durchmessers des Metall-Ions kann bestätigt werden.
  • 5 zeigt die CIE-Koordinate von phosphoreszierendem Material mit unterschiedlichen Y- und Tb-Anteilen, wobei der Punkt F der Kurve C entspricht, der Punkt G der Kurve D entspricht und der Punkt H der Kurve E entspricht. Wie aus dieser Tafel ersichtlich ist, wird die CIE-Koordinate hin zum Bereich größerer Wellenlängen verschoben, wenn der Anteil von Tb erhöht wird.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf deren Details beschränkt ist. Diverse Ersetzungen und Modifikationen sind in der obigen Beschreibung vorgeschlagen worden, und weitere ergeben sich für den Durchschnittsfachmann. Daher werden durch die Reichweite der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, all diese Ersetzungen und Modifikationen erfasst.

Claims (16)

  1. Weißes Licht emittierende Vorrichtung, mit: einer lichtemittierenden Diode zur Emission eines ersten Lichts mit einer vorbestimmten Wellenlänge; und einem phosphoreszierenden Material, welches das Licht der lichtemittierenden Diode empfängt und ein zweites Licht mit einer davon unterschiedlichen Wellenlänge zur Vermischung mit dem ersten Licht und Erzeugung von weißem Licht emittiert; wobei das phosphoreszierende Material eine allgemeine Formel (YxMyCez)Al5O12 aufweist, wobei x+y= 3, x, y≠ 0, 5 > z > 0 gilt und M aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tb, Lu und Yb besteht, wobei (YxMy)Al5O12 als ein Grundmaterial und Ce als ein Aktivator dienen, wobei der Anteil von M so eingestellt wird, dass ein Kristallfeld in der Grundmatrix geändert wird, wodurch die Wellenlänge des zweiten Lichtes geändert wird.
  2. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lichtemittierende Diode eine Hauptwellenlänge von 430 nm bis 500 nm aufweist.
  3. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das phosphoreszierende Material eine Hauptwellenlänge von 560 nm bis 590 nm aufweist.
  4. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das phosphoreszierende Material aus einem Material aus einer Gruppe hergestellt ist, welche aus einem Metalloxid, Nitrat, einer metallorganischen Verbindung und einem Metall-Salz besteht.
  5. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das phosphoreszierende Material mittels einer Festköperreaktion hergestellt ist.
  6. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das phosphoreszierende Material mittels eines chemischen Prozesses hergestellt ist.
  7. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der chemische Prozess ein Citrat-Sol-Gel-Prozess ist.
  8. Weißes Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der chemische Prozess ein Co-Fällungsprozess ist.
  9. Phosphoreszierendes Material zur Verwendung für eine weißes Licht emittierende Vorrichtung und zum Empfangen von Licht mit einer ersten Wellenlänge von einer lichtemittierenden Diode und zum Emittieren von Licht mit einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge, welches mit dem Licht der lichtemittierenden Diode zur Erzeugung von weißem Licht gemischt wird, wobei das phosphoreszierende Material eine Grundmatrix aus (TbxMy)Al5O12 aufweist und Ce als Aktivator verwendet, wobei das phosphoreszierende Material eine allgemeine Formel (YxMyCez)Al5O12 aufweist, wobei x+y= 3, x,y≠ 0, 0.5 > z > 0 gilt und wobei M aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tb, Lu und Yb besteht, wobei (YxMy)Al5O12 als ein Grundmaterial und Ce als ein Aktivator dienen, wobei der Anteil von M so eingestellt ist, dass ein Kristallfeld in der Grundmatrix geändert wird, wodurch die Wellenlänge des zweiten Lichts verändert wird.
  10. Phosphoreszierendes Material nach Anspruch 9, wobei die lichtemittierende Diode eine Hauptwellenlänge von 430 nm bis 500 nm aufweist.
  11. Phosphoreszierendes Material nach Anspruch 9 oder 10, wobei das phosphoreszierende Material eine Hauptwellenlänge von 560 nm bis 590 nm aufweist.
  12. Phosphoreszierendes Material nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das phosphoreszierende Material aus einem Material aus einer Gruppe hergestellt ist, die aus Metalloxid, Nitrat, einer metallorganischen Verbindung und einem Metall-Salz besteht.
  13. Phosphoreszierendes Material nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das phosphoreszierende Material mittels einer Festkörperreaktion hergestellt ist.
  14. Phosphoreszierendes Material nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das phosphoreszierende Material mittels eines chemischen Prozesses hergestellt ist.
  15. Phosphoreszierendes Material nach Anspruch 14, wobei der chemische Prozess ein Citrat-Sol-Gel-Prozess ist.
  16. Phosphoreszierendes Material nach Anspruch 14, wobei der chemische Prozess ein Co-Fällungsprozess ist.
DE102004012028A 2004-03-11 2004-03-11 Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung Ceased DE102004012028A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004012028A DE102004012028A1 (de) 2004-03-11 2004-03-11 Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004012028A DE102004012028A1 (de) 2004-03-11 2004-03-11 Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004012028A1 true DE102004012028A1 (de) 2005-10-06

Family

ID=34980482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004012028A Ceased DE102004012028A1 (de) 2004-03-11 2004-03-11 Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004012028A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5998925A (en) * 1996-07-29 1999-12-07 Nichia Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Light emitting device having a nitride compound semiconductor and a phosphor containing a garnet fluorescent material
DE19934126A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Leuchtstoff für Lichtquellen und zugehörige Lichtquelle
DE19951790A1 (de) * 1999-10-27 2001-05-03 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Leuchtstoff für Lichtquellen und zugehörige Lichtquelle
DE19963791A1 (de) * 1999-12-30 2001-07-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtstoffanordnung, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse und Lichtquelle
US20030092345A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-15 Chien-Yuan Wang Manufacturing method for white light source
DE20309450U1 (de) * 2003-06-18 2003-09-25 Lite On Technology Co Weißlicht-emittierende Vorrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5998925A (en) * 1996-07-29 1999-12-07 Nichia Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Light emitting device having a nitride compound semiconductor and a phosphor containing a garnet fluorescent material
DE19934126A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Leuchtstoff für Lichtquellen und zugehörige Lichtquelle
DE19951790A1 (de) * 1999-10-27 2001-05-03 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Leuchtstoff für Lichtquellen und zugehörige Lichtquelle
DE19963791A1 (de) * 1999-12-30 2001-07-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtstoffanordnung, wellenlängenkonvertierende Vergussmasse und Lichtquelle
US20030092345A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-15 Chien-Yuan Wang Manufacturing method for white light source
DE20309450U1 (de) * 2003-06-18 2003-09-25 Lite On Technology Co Weißlicht-emittierende Vorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007001645T5 (de) Phosphor, Verfahren zu dessen Herstellung und Licht emittierender Apparat
DE112005002246T5 (de) Fluoreszierendes Material auf Oxynitrid-Basis und Verfahren zur Herstellung hierfür
DE112007001219B4 (de) Weisser Leuchtstoff, und dessen Verwendung
WO2010020495A1 (de) Alpha-sialon-leuchtstoff
EP1922904A1 (de) Carbidonitridosilikat-leuchtstoffe
DE112011103143T5 (de) Sialon-phosphor, verfahren zum herstellen desselben und gehäuse für eine licht emittierende vorrichtung, welches denselben verwendet
DE112005002277T5 (de) Fluoreszierendes Material auf Oxynitrid-Basis und Verfahren zur Herstellung hierfür
WO2016207244A1 (de) Leuchtstoff, verfahren zum herstellen eines leuchtstoffs und verwendung eines leuchtstoffs
EP1670876A1 (de) Hocheffizienter leuchtstoff
DE1804546A1 (de) Mit Selten-Erdmetallen aktivierter Leuchtstoff sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtstoffes
DE10340111A1 (de) Europium-aktivierte Leuchtstoffe und Herstellungsverfahren
DE10202742A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer rosafarbenes Licht emittierenden Diode mit hoher Helligkeit
DE10202741A1 (de) Rosafarbenes Licht emittierende Vorrichtung
DE10300622B4 (de) Fluoreszenzpulver zum Herstellen von Weiß-Licht-Emittierenden-Dioden großer Helligkeit und Weiß-Licht-Emittierende Vorrichtung
DE102011014958B4 (de) Gelblicht emittierende Fluorosulfidleuchtstoffe und deren Herstellungsverfahren, sowie eine diesen Leuchtstoff umfassende Weißlicht emittierende Diode
DE112014006040B4 (de) Leuchtstoff und lichtemittierende Vorrichtung
DE102011016811B4 (de) Roter und grüner Fluorsulfidleuchtstoff, Herstellungsverfahren davon sowie Verwendung des Leuchtstoffes in einer Weißlicht emittierenden Diode
DE102021203336A1 (de) Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und strahlungsemittierendes bauelement
DE102004012028A1 (de) Phosphoreszierendes Material, sowie dieses verwendende, weißes Licht emittierende Vorrichtung
WO2014184003A1 (de) Verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs, leuchtstoff und optoelektronisches bauelement
DE112011103145T5 (de) Leuchtstoff und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102012111876A1 (de) Oxynitridbasierender Phosphor und lichtemittierende Vorrichtung mit demselben
WO2021204599A1 (de) Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und optoelektronisches bauelement
DE102016115924A1 (de) Leuchtstoff
DE102021111033A1 (de) Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und strahlungsemittierendes bauelement

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection