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Hintergrund
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Technisches Gebiet
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Die Offenbarung bezieht sich auf einen gelben nachleuchtenden Stoff bzw. einen Leuchtstoff. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf einen neuen Fluorosulfidleuchtstoff zur Festkörper-Beleuchtungsanwendung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Seit der Erfindung des blaulichtemittierenden InGaN-basierenden Chips im frühen 24sten Jahrhundert wurde ein bemerkenswerter Fortschritt in der Entwicklung von kommerziellrealisierten effizienten weißlichtemittierenden Dioden (WLEDs) gemacht. durch die Kombination von blauer Emission aus den InGaN-basierenden Chips und gelber Emission basierend auf der Abwärtsumformung von Y3AL5O12:Ce3+(YAG:Ce)-basierenden Leuchtstoffen, hat das erzeugte weiße Licht bereits das von Glühlampen übertroffen und konkurriert mit herkömmlichen Leuchtstoffröhren. WLEDs sind energieeffizient, haben eine lange Lebensdauer und sind umweltfreundlich im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen. Allerdings benötigt die Farbqualität von WLEDs immer noch Verbesserungen bezüglich der Weißfarbtonabstimmbarkeit, Farbtemperatur und des Farbrenderings. Insbesondere sind diese Eigenschaften eng verbunden mit der generellen Illumination.
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Für die am häufigsten angewandten Leuchtstoffe in WLED-Systemen erreichen sie nicht die optimalen Anforderungen für weißes Licht und zeigen eine schlechte Farbwiedergabe im roten Spektralbereich. Daher ist es wichtig, ein geeignetes Lumineszenzmaterial für leuchtstoff-konvertiertes WLEDs (pc-WLEDS) zu finden, um die optimalen Anforderungen für weißes Licht zu erzielen.
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Zusammenfassung
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In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf einen gelben Leuchtstoff eines Fluorosulfids mit der chemischen Formel (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2 und einer tetragonalkristallinen Phase gerichtet, wobei A und B verschiedene Metalle der Seltenen Erden außer Ce sind, wobei die Werte x, y, z jeweils 0 < x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, und 0 ≦ z ≦ 1 sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Metall der Seltenen Erden Sc, Y, oder ein Lanthanoid, wobei das Lanthanoid La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, oder Lu ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die chemische Formel (A1-xCex)2Ca1-zSrzF4S2 wenn y gleich Null ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die chemische Formel (A1-xCex)2CaF4S2 wenn sowohl y als auf z gleich Null ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die chemische Formel (A1-xCex)2SrF4S2 wenn y gleich Null und z gleich 1 ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die chemische Formel (A1-xCexBy)2CaF4S2 wenn z gleich Null ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die chemische Formel (A1-x-yCexBy)2SrF4S2 wenn z gleich 1 ist.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung ist diese Erfindung ebenfalls auf eine weißlichtemittierende Diode gerichtet, die ein Blaulichtleuchtstoff und ein Gelblichtleuchtstoff der zuvor beschriebenen Fluorosulfide umfasst.
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Hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungen kann der neue Phophor auf Basis von Ce-dotierten Fluorosulfiden als potentieller Kandidat für eine Weißlicht-LED dienen, insbesondere zur Erzeugung von warmem Weißlicht.
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Die vorhergehenden Ausführungen zeigt eine vereinfachte Zusammenfassung der Offenbarung, um dem Leser ein grundlegendes Verständnis bereitzustellen. Diese Zusammenfassung ist kein umfassender Überblick der Offenbarung und sie identifiziert keine Schlüsselelemente/entscheidende Elemente der vorliegenden Erfindung oder beschreiben nicht den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Ihr einziger Zweck ist es, einige Konzepte, die hierin offenbart sind, in einer vereinfachten Form als Einleitung für die detailliertere Beschreibung zu präsentieren, die später präsentiert wird.
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Viele der dazugehörigen Eigenschaften werden bereitwilliger geschätzt werden, wenn die selbigen durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen geprüft wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1A–1D sind jeweils XRD-Spektren von Beispielen 1, 9, 2 und 10.
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Die 2A–2C sind jeweils Anregungs- und Emissionsspektren von Beispielen 12, 18 und 23.
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4 zeigt die Temperaturabhängige Fotolumineszenzintensität von CaS:Ce3+, (Y0.99Ce0.01)2CaF4S2 und (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2.
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5(a) ist ein sichtbares Fotolumineszenzspektrum von WLED unter Verwendung des gelben Leuchtstoffs von und (Y0,99Ce0,01)2Ca0,65Sr0,55F4S2 mit 0,1 mm Dicke und einem InGaN LED Chip, der Blaulicht von 460 nm emittiert.
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5(b) zeigt die Veränderung der CIE-Chromatizitätskoordinaten als eine Bruchfunktion des verwendeten Leuchtstoffs.
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Detaillierte Beschreibung
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Für die meisten Leuchtstoffe, die mit Ce3+ dotiert sind zeigen sie eine paritätszulässige 4f–5d-Emission, die von ultravioletter bis roter Farbe reicht, abhängig vom Wirtsgitter und der Basis der Größe des Einbauorts, der Symmetrie des Einbauorts und der Koordinationszahl. Tatsächlich kann die Emissionsfarbe von Ce3+ in dem gewünschten Bereich des Spektrums durch Verändern der Kristallfeldlänge gesteuert werden. Zum Beispiel wurden die optischen Eigenschaften von Ce3 +-Dotierungen in Ca(Si, Al)N2:Ce3+ (rot), (La, Gd)Sr2AlO5:Ce3+ (gelb), (Ca, Sr)Sc2O4:Ce3+ (grün) Leuchtstoffen untersucht.
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In den letzten Jahren wurde große Aufmerksamkeit darauf gelegt, um die mit Ce3+ dotierten Mischanionen-Fluoroxidkristalle zu studieren und ihre potentielle Anwendbarkeit auf WLED-Anordnungen zu zeigen, aber es wurden keine Studien über Fotolumineszenzeigenschaften (PL) der Fluorosulfid/Mischanionensysteme vor der vorliegenden Arbeit veröffentlicht. Das quarternäre Fluorosulfid Y2CaF4S2 ist weist die gleiche Struktur auf wie Sm2CaF4S2, das als erstes als neues Farbpigment bekanntgemacht wurde. In diesem Verbund wird von den chromatischen und chemischen Eigenschaften von Seltenen Erden, die durch Fluor- und Schwefelliganden umgeben sind, erwartet, die Vorteile von Schwefel und Fluorid zu kombinieren.
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Gelbes Leuchtstoffmaterial aus (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2
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Demzufolge ist ein Aspekt dieser Erfindung auf einen neuen Fluorosulfid-Leuchststoff gerichtet, der eine allgemeine chemische Formel (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2 aufweist, um gelbes Licht zu emittieren, das einen CIE-Wert von (0,30–0,60, 0,30–0,60) hat. Die Gitterstruktur von (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2, die ähnlich zu Y2CaF4S2 ist, ist eine tetragonale Raumgruppe (I4/mmm, Nr. 139), wobei A3 +, Ce3+ und/oder B3+ gleichwertige Substituenten für Y3+ in Y2CaF4S2 sind, und Sr2+ ist ein gleichwertiger Substituent für Ca2+ in Y2CaF4S2. Da Ca3+ verantwortlich für das Emittieren von gelbem Licht ist, ist der Wert für x 0 < x ≦ 1. Die Werte von y und z sind 0–1. In (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2 repräsentieren sowohl A als auch B verschiedene trivalente Elemente der Seltenen Erden außer Ce, wie z. B. Sc, Y und Lanthanoide, wobei die Lanthanoide zum Beispiel La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, oder Lu sind.
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Wenn y und/oder z 0 und/oder 1 sind, kann man vereinfachte chemische Fromeln der Formel (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2 erhalten. Wenn zum Beispiel y gleich Null ist, erhält man die vereinfacht (A1-x-yCex)2Ca1-zSrzF4S2. Wenn z gleich Null ist, erhält man (A1-x-yCexBy)2CaF4S2. Wenn z gleich 1 ist, erhält man (A1-x-yCexBy)2SrF4S2. Wenn y und z gleich Null sind (A1-x-yCex)2CaF4S2. Wenn y gleich Null ist und z gleich 1 ist, erhält man (A1-xCex)2SrF4S2.
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Herstellungsverfahren von (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2
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In einem anderen Aspekt ist diese Erfindung auf ein Herstellungsverfahren für den neuen Fluorosulfid-Leuchtstoff (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2 gerichtet. Zunächst gemäß der chemischen Formel des gewünschten Ce3 +-dotierten Fluorosulfids werden stöchiometrische Mengen von mindestens einem Sulfid und mindestens einem Fluorid von Ce, mindestens ein Metall der Seltenen Erden bis auf Ce, Ca und/oder Sr abgewogen. Zum Beispiel kann eine trivalente Y-Quelle YF3 oder Y2S3 sein, und eine divalente Ca-Quelle kann CaS oder CaF2 sein. Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, wenn (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 synthetisiert wird, können z. B. YF3, Y2S3, CaF3 und CeF3 als Reaktanten verwendet werden.
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Aals nächstes werden die abgewogenen Sulfide und Fluoride gerieben, bis sie gleichmäßig gemischt sind, Dann wird die Mischung unter Vakuumumgebung oder unter einem Inertgas oder Stickstoff bei einem Druck von ca. latm und bei einer Temperatur von 900°C–1100°C kalziniert, bis eine reine kristalline Phase erzielt ist. Die kristalline Phase des gewonnenen Produkts kann durch ein Röntgenstrahlungs-Staubdiffraktionsspektrum (XRD) untersucht werden.
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Ausführungsform 1: (A1-xCex)2CaSrzF4S2 (y = z = 0)
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Wenn y = z = 0, vereinfach sich (A1-x-yCexBy)2Ca1-zSrzF4S2 zu (A1-xCe)2Ca1F4S2. Beispiele umfassen, dass A aus Y, La, Sm, Eu, Gd oder Tb war, und x war 0,01, wobei es gemäß dem Herstellungsverfahren erstellt wurde, das zuvor beschrieben wurde.
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Die XRD-Spektren der Beispiele 1 und 2 sind in den 1A und 1C gezeigt. Das Anregungs- und Emissionsspektrum von Beispiel 1 ist in 2A gezeigt. Die erstellten Fluorosulfide und deren Fotolumineszenzeigenschaften sind in der Tabelle aufgelistet.
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Im Vergleich der 1A und 1C waren nur die trivalenten Kationen unterschiedlich, d. h. Y3+ in 1A und La3+ in 1C. Die isolvalente bzw. gleichwertige Kationensubstitution mit verschiedenen Größen wurde verwendet, um die strukturelle Umgebung für Ce3+ zu verändern und dadurch wurde die Kristallfeldaufspaltung des Ce3 +5d-Niveaus verändert. Da Y3+ und La3+ kompatibel zum Fluorosulfid-Wirtsgitter sind, kann die Substitution zu verschiedener Emissionseffizienz und Farbrendering führen.
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Zunächst kann man aus Tabelle 1 erkennen, dass die 1-Mol%-Substitution von Ce3+ weitläufige Anregungs- und Emissionsbereiche erzeugen kann. Daher kann dieses Ce3+-dotierte Fluorosulfidsystem UV-bis-Blaulicht als Anregungsquelle verwenden, um die Anforderung für die pc-WLED-Anwendungen zu erfüllen.
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Als zweites tritt nur eine kleine Blauverschiebung oder Rotverschiebung relativ zu den Anregungs- und Emissionsbereichens und dem CIE-Wert von (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 auf. Grob gesagt, wird von der Substitution, das zu der Expansion der Ce-S-Bindungen führt, wie z. B. der La3 +-Substitution, erwartet, die Emissionswellenlänge zu verringern, d. h. Blauverschiebung. Im Gegensatz dazu, wird von der Substitution, die zu einer Kontraktion der Ce-S-Bindungen führt, erwartet, die Emissionswellenlänge zu vergrößern, d. h. Rotverschiebung. Dadurch werden die Kristallfeldstärken, die durch die Ce3+-Ionen gemessen werden, durch die verschiedenen trivalenten Metallionen der Seltenen Erden verändert, und die Emissionswellenlängen werden daher blauverschoben oder rotverschoben.
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Allerdings waren die Anregungs- und Emissionsbereiche und die CIE-Werte durch die verschiedenen Elemente der Seltenen Erden von A relativ unverändert. Es kann so verstanden werden, dass die Größen dieser trivalenten Metallionen der Seltenen Erden lediglich eine subtile Änderung für das Fluorosulfidgitter sind. Daher werden das tetragonale Aspektverhältnis und die Gittergröße der Fluorosulfiden schwach beeinflusst. Tabelle 1: Fotolumineszenzeigenschaften von (A
0,99Ce
0,01)
2CaF
4S
2, wobei A Y, La, Sm, Eu, Gd oder Tb war.
| Beispiele | 9-fach Koordination Atomradius (Å) | Hauptanregungsbereich (Peak)(nm) | Hauptemissionsbereich (Peak)(nm) | CIE (x, y) |
| 1 | (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 1,075 | 250–547
(300; 337; 470) | 500–800
(590) | (0,53; 0,46) |
| 2 | (La0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 1,216 | 250–542
(338; 468 | 500–800
(588) | (0,50; 0,48) |
| 3 | (Sm0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 1,132 | 250–542
(341; 470) | 500–800
(589) | (0,53; 0,45) |
| 4 | (Eu0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 1,12 | 250–545
(335; 471) | 503–800
(591, 623) | (0,53; 0,45) |
| 5 | (Gd0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 1,107 | 250–545
(335; 472) | 512–800
(595) | (0,54; 0,47) |
| 6 | (Tb0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 1,095 | 250–545 (335; 471) | 503–800 (548, 591) | (0,53; 0,45) |
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Ausführungsform 2: Substitution von von Ca2+ durch Sr2+ in (A1-xCex)2CaSrF4S2
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Als nächstes wurde Ca2+ in (A1-xCex)2CaSrF4S2 (y = 0 und z = 0) allmählich durch Sr2+ ersetzt bzw. substituiert bis (A1-xCex)2CaSrF4S2 (y = 0 und z = 0) erzielt wurde. Beispiele wurden gemäß des zuvor beschriebenen Herstellungsverfahrens, inklusive, dass A Y oder La war, x war 0,01 und z = 0, 0,1, 0,5, 1.
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Die XRD-Spektren der Beispiele 1, 9, 2 und 10 sind in den 2A–2C gezeigt. Die erstellten Fluorosulfide und deren Fotolumineszenzeigenschaften sind in Tabelle 2 aufgelistet.
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Aus den 1A–1D kann man erkennen, dass die Kristallphase von (A1-xCex)2CaSrF4S2 durch die Substitution von Ca2+ durch Sr2+ für sowohl die Y-Reihe (Beispiele 1 und 9) als auch für La-Reihe (Beispiele 2 und 10) unverändert war. Die Kristallphasen dieser Beispiele bleiben gleich wie bei Y2CaF4S2 mit tetragonaler Struktur. Allerdings bewegen sich die XRD-Peaks an Stellen mit geringerem Winkel nachdem Ca2+ durch Sr2+ substituiert wurde. Die Ergebnisse in den 1A–1D stimmen mit der Ionengrößeveränderung überein, wobei die Atomradien für 8-fach Koordination von Ca2+ und Sr2+ entsprechend 1,12 Å und 1,26 Å sind. Das heißt, das Gittervolumen wurde durch die Sr2 +-Substitution erweitert.
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Aus den 2A–2C kann man erkennen dass sowohl Anregungs- als auch Emissionsspektrum blauverschoben wurden. Das Blauverschiebungsphänomen kann man auch ferner in Tabelle 2 für sowohl die Y-Reihe (Beispiele 1 und 7–9) als auch die La-Reihe (Beispiele 2 und 10) sehen. Sie zeigt an, dass die zuvor genannte Substitution zu einer Größenerweiterung bzw. Größenzunahme des Gittervolumens führt, welche durch die größere Sr2 +-Ionengröße induziert bzw. verursacht wird. In derartigen Fällen erfahren die Ce3+-Ionen eine weichere Kristallfeldaufteilung aufgrund der Expansion der Gittergröße und das unterst-liegende 5d Niveau wird angehoben. Daher ist es verständlich, dass die blauverschobenen Anregungs- und Emissionsspektren beobachtet wurden.
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Aus der Tabelle 2 sieht man, dass der x-Wert von CIE abnimmt, wenn der z-Wert in (A
1-xCe
x)
2Ca
1-xSr
zF
4S
2 steigt, und der y-Wert steigt, wenn der z-Wert steigt, da sich die Farbe des emittierten Lichts von Orange nach Gelb-Grün bewegt. Tabelle 2: Fotolumineszenzeigenschaften von (A
0,99Ce
0,01)
2Ca
1-zSR
zF
4S
2, wobei z = 0; 0,1; 0,5; 1 für die Y-Reihe ist und z = 0 für die La-Reihe ist.
| Beispiele | Hauptanregungsbereich (Peak) (nm) | Haupt-Emissionsbereiche (Peak) (nm) | CIE(x; y) |
| 1 | (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 250–-547
(300; 337; 470) | 500–800
(590) | (0,53; 0,46) |
| 7 | (Y0,99Ce0,01)2Ca0,9Sr0,01F4S2 | 250–545
(300; 335; 467) | 503–800
(585) | (0,52; 0,46) |
| 8 | (Y0,99Ce0,01)2Ca0,5Sr0,5F4S2 | 250–540
(331; 461) | 500–800
(576) | (0,45; 0,47) |
| 9 | (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2 | 250-543
299; 335; 441) | 480–800
(553) | (0,42; 0,53) |
| 2 | (La0,99Ce0,01)2CaF4S2 | 250–542
338; 468) | 500–800
(588) | (0,50; 0,48) |
| 10 | (La0,99Ce0,01)2SrF4S2 | 250–539
(289; 330; 439) | 475–800
(550) | (0,40; 0,49) |
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Ausführungsform 3: Substitution des ersten trivalenten Metallions der Seltenen Erden durch ein zweites trivalentes Metallion der Seltenen Erden in (A1-xCex)2CaF4S2
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10 Mol% des ersten trivlenten metallions der Seltenen Erden, A, in (A1-xCex)2CaF4S2 (y = 0 und z = 0) wurde durch ein zweites Metallion der Seltenen Erden, B, substituiert, um (A0,9-xCexB0 , 1)2CaF4S2 zu erzielen (y = 0,1 und z = 0). Das erste trivalente Metall der Seltenen Erden A in (A0,9-xCexB0,1)2CaF4S2 (y = 0,1 und z = 0) war Y, und das zweite trivalente Metall der Seltenen Erden B war Sc, La, Sm, Eu, Gd oder Tb, wenn x gleich 0,01 war, und wurden durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren erstellt. Die erstellten Beispiele und Fotolumineszenzeigenschaften sind in Tabelle 3 aufgelistet.
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Ähnlich wie die Ergebnisse von Ausführungsform 1 (Tabelle 1 oben) waren der Trend der Anregungsspektren, die Emissionsspektren und der CIE-Werts die gleichen wie die partielle Substitution des ersten Metallions der Seltenen Erden A durch das zweite trivalente Metallion der Seltenen Erden B. Tabelle 3: Fotolumineszenzeigenschaften von (Y
0,89Ce
0,01B
0,1)
2CaF
4S
2, wobei B gleich Sc, La, Sm, Eu, Gd oder Tb war.
| Beispiele | Hauptanregungsbereich (Peak) (nm) | Haupt-Emissionsbereich (Peak)(nm) | CIE(x; y) |
| 11 | (Y0,89Ce0,01Sc0,1)2CaF4S2 | 250–537
(333; 466) | 520–800
(588) | (0,50; 0,48) |
| 12 | (Y0,89Ce0,01La0,1)2CaF4S2 | 250–538
(335; 467) | 520–800
(588) | (0,51; 0,48) |
| 13 | (Y0,89Ce0,01Sm0,1)2CaF4S2 | 250–540
349; 467) | 510–800
(589) | (0,52; 0,48) |
| 14 | (Y0,89Ce0,01Eu0,1)2CaF4S2 | 250–539
(357; 468) | 514–800
(589; 624) | (0,52; 0,45) |
| 15 | (Y0,89Ce0,01Gd0,1)2caF4S2 | 250–545
(358; 468) | 511–800
(594) | (0,53; 0,47) |
| 16 | (Y0,89Ce0,01Tb0,1)2CaF4S2 | 250–539
(356; 468) | 520–800
(548; 589) | (0,52; 0,46) |
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Ausführungsform 4: Substitution des Ca2+-Ions durch das Sr2+-Ion in (A1-x-yCexBy)2CaF4S2
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Das Ca2+ in (Y0,89Ce0,01B0,1)2CaF4S2 von Ausführungsform 3 (Beispiele 11–16) wurde weiter durch Sr2+ substituiert, um den Gittergrößenausdehnungseffekt zu verifizieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt und die Anregungs- und Emissionsspektren der Beispiele 12, 18 und 23 sind in den 3A–3C gezeigt.
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Aus Tabelle 4 und den
3A–
3C kann man sehen, dass die Blauverschiebung von sowohl Anregungs- als auch Emissionsspektrum nicht offensichtlich war und die CIE-Werte waren auch ungefähr die gleichen. Dieses Ergebnis unterscheidet sich von Ausführungsform 2 oben. Im Vergleich der Ausführungsformen 1 und 2 kann man erkennen, dass die divalenten Kationen größeren Einfluss als die trivalenten Kationen auf die Gittergröße der Fluorosulfide und damit auf die Emissionsenergie haben. Daher bedeutet das Ergebnis dieser Ausführungsform 4, dass die Emissionsenergie nicht einfach durch das Kristallfeld bestimmt wird, sondern ebenso durch einige andere Faktoren, wie z. B. den kovalent-ionischen Prozentsatz der Ce-S Koordinationsbindungen. Tabelle 4: Fotolumineszenzeigenschaften von (Y
0,89Ce
0,01Ba
0,1)
2Ca
1-zSr
zF
4S
2, wobei B gleich Sc, La, Sm, Eu, Gd oder Tb war, z gleich 0 und 0,1 ist für die Sc, Sm, Eu, Gd, und Tb-Reihen, und z ist 0, 0,1 und 1 für die La-Reihen.
| Beispiele | Hauptanregungsbereich (Peak) (nm) | Haupt-Emissionsbereich (Peak) (nm) | CIE(x; y) |
| 11 | (Y0,89Ce0,01Sc0,1)2CaF4S2 | 250–537
(333; 466) | 520–800
(588) | (0,50; 0,48) |
| 17 | (Y0,89Ce0,01Sc0,1)2Ca0,9Sr0,1F4S2 | 250–545
(300; 334; 465) | 503–800
(585) | (0,52; 0,46) |
| 12 | (Y0,89Ce0,01La0,1)2CaF4S2 | 250–538
(335; 467) | 520–800
(588 | (0,51; 0,48) |
| 18 | (Y0,89Ce0,01La0,1)2Ca0,9Sr0,1F4S2 | 250–546
(298; 331; 467) | 505–800
(585) | (0,52; 0,45) |
| 23 | (Y0,89Ce0,1La0,1)2SrF4S2 | 250–538
(365; 473) | 520–800
(594) | (0,52; 0,48) |
| 13 | (Y0,89Ce0,01Sm0,1)2CaF4S2 | 250–540
(349; 467) | 510–800
(589) | (0,52; 0,48) |
| 19 | (Y0,89Ce0,01Sm0,1)2Ca0,9Sr0,1F4S2 | 250–546
(300; 335; 468) | 501–800
(587) | (0,53; 0,45) |
| 14 | (Y0,89Ce0,01Eu0,1)2CaF4S2 | 250–539
(357; 468) | 514–800
(589; 624) | (0,52; 0,45) |
| 20 | (Y0,89Ce0,01Eu0,1)2Ca0,9Sr0,1F4S2 | 250–546
(299; 332; 466) | 509–800
(586; 623) | (0,51; 0,44) |
| 15 | (Y0,89Ce0,01Gd0,1)2CaF4S2 | 250–545
(358; 468) | 511–800
(594) | (0,53; 0,47) |
| 21 | (Y0,89Ce0,01Gd0,1)2Ca0,9Sr0,1F4S2 | 250–527
(275; 327; 467) | 506–800
(587) | (0,50; 0,49) |
| 16 | (Y0,89Ce0,01Tb0,1)2CaF4S2 | 250–539
(356; 468) | 520–800
(548; 589) | (0,52; 0,46) |
| 22 | (Y0,89Ce0,01Tb0,1)2Ca0,9F4S2 | 250–527
(283; 331; 463) | 507–800 (547; 588) | (0,51; 0,48) |
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Ausführungsform 5: temperaturabhängige Fotolumineszenzintensität für (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 und (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2,
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In dieser Ausführungsform 5 wurde das temperaturabhängige Verhalten der Fotolumineszenz-(PL)-Intensität von sowohl (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 als auch (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2 untersucht. 4 zeigt die temperaturabhängige Fotolumineszenzintensität für herkömmliches CaS:Ce3+, (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 und (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2 im Bereich von 25°C–225°C.
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In 4 wurde in allen Proben gefunden, dass die PL-Intensitäten vermindert waren im Vergleich zu dem der gleichen Probe, die bei Raumtemperatur beobachtet wurden, was man auf der Grundlage von steigernder thermischer Energie erklären könnte, die verwendet wird, um die Elektronen im niedrigsten Zustand des Leitungsbandes anzuregen und dann zu ionisieren. Überaschenderweise war die thermische Stabilität der Fluorosulfide vergleichbar mit oder sogar stabiler als diejenige der binären Sulfide, CaS:Ce3+. Die Einführung von F-Atomen in das Sulfid-Wirtsgitter kann das Ausmaß des thermischen Quenching als ein Ergebnis des weicheren Phononen-Modus verringern.
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In 4 werden die Werte von ΔE für (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 und (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2 auf 0,3741 bzw. 0,3829 V geschätzt. Die ΔE repräsentieren die thermische Energie, welche die Elektronen auf die 5d-Zustände der Ce3+-Ionen anregt. Man sieht, dass (Y0,99Ce0,01)2CaF4S2 das Merkmal höherer Aktivierungsenergie zeigt, als (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2, da eine weichere Kristallfeldstärke durch Ce3+-Ionen in (Y0,99Ce0,01)2SrF4S2 wahrgenommen wird.
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Ausführungsform 6: pc-WLED-Anwendung von (Y0,99Ce0,01)2Ca1-zSrzF4S2
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Um das Potential von (Y0,99Ce0,01)2Ca1-zSrzF4S2 für pc-WLED-Anwendung zu demonstrieren wurden zwei Leuchtstoffe mit z-Werten von 0,55 und 0,65 verwendet, um pc-WLEDs mit einem InGaN-LED-Chip herzustellen, der blaues Licht von 460 nm emittiert. Das typische sichtbare Fotolumineszenzspektrum dieses WLEDs wurde in 5(a) gezeigt und die Veränderung in der CIE-Chromatizität-Koordinaten als Funktion der Brechung des verwendeten Leuchtstoffs wurde in 5(b) als eine Einfügung bzw. ein Inset gezeigt. In 5 wurde der Leuchtstoff (Y0,99Ce0,01)2Ca0,65Sr0,55F4S2 als YCSFS-0,55 notiert und der andere Leuchtstoff (Y0,99Ce0,01)2Ca0,55Sr0,65F4S2 wurde als YCSFS-0,65 notiert. Der gesamte sichtbare Spektralbereich in 5 kann erhalten werden, wenn durch den blauen Chip angeregt wird und der Farbrenderingindex (CRI) Ra dieser dichromatischen px-WLEDs wurde auf ca. 74 bis 85 bestimmt.
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Die Commission International de l'Eclairage(CIE)-Chromatizität-Koordinaten, die korrelierende Farbtemperatur (CCT) der pc-WLEDs und die entsprechende Leuchtdichte-Effizienz sind in Tabelle 5 gezeigt. In Tabelle 5 hat der Leuchtstoff im Vergleich mit den pc-WLEDs, die herkömmlichen YAG:Ce
3+ verwenden, Ra-Werte im Bereich von 70 bis 75 und einer Farbtemperatur von 6900 K. Dadurch besitzt das dichromatische weiße Licht in dieser Arbeit zwei bessere Eigenschaften: höheres Ra und geringere Farbtemperatur. Tabelle 5: optische und Chromatizitäsparameter für pc-WLEDs mit als YCSFS-0,55 und YCSFS-0,65 als die Übertragungsleuchtstoffschicht.
| Probe | Dicke (nm) | CIE(x; y) | CCT (k) | CRI (Ra) | Leuchtdichte (1 m/W) |
| YCSFS –0,55 | 1 | (0,31; 0,21) | 6; 962 | 83,5 | 19,8 |
| 2 | (0,33; 0,33) | 5; 320 | 84,9 | 16,7 |
| 3 | (0,37; 0,37) | 4; 201 | 81,6 | 14,2 |
| YCSFS –0,65 | 1 | (0,30; 0,26) | 8; 772 | 83,9 | 29,18 |
| 2 | (0,32; 0,31) | 5; 812 | 85 | 27 |
| 3 | (0,41; 0,41) | 3; 511 | 74 | 17,43 |
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Gemäß der obigen Offenbarung kann der neue gelbe Leuchtstoff, der auf Ce-dotiertem Fluorosulfid basiert, als ein potentieller Kandidat für eine Weißlicht-LED dienen, insbesondere für die Erzeugung von warmer Weißlicht. Außerdem kann nur 1 Mol% Substitution von Ce3+ breite Anregungs- und Emissionsbreiten erzeugen. Daher kann dieses Ce3+-dotierte Fluorosulfidsystem UV-zu-Blaulicht als die Anregungsquelle verwenden, um die Anforderung für pc-WLED-Anwendungen zu erfüllen.
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Alle Merkmale, die in dieser Beschreibung offenbart sind (inklusive alle begleitenden Ansprüche, Zusammenfassung und Zeichnungen) können durch alternative Merkmale ersetzt werden, die dem gleichen, äquivalenten oder ähnlichem Zweck dienen, wenn es nicht ausdrücklich gegenteilig ausgedrückt wurde. Daher ist jedes offenbarte Merkmal nur ein Beispiel einer gattungsgemäßen Reihe oder Äquivalent oder ähnliche Merkmale.
