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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, wobei der Leuchtstoff ein Emissionsspektrum aufweist, das in eine erste Gauss-Emissionskurve und eine zweite Gauss-Emissionskurve aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak P1 aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak P1 eine Peak 1-Höhe HP1, eine Peak 1-Peakwellenlänge PλP1 und eine Peak 1-Fläche AP1 aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak P2 aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak P2 eine Peak 2-Höhe HP2, eine Peak 2-Peakwellenlänge PλP2, eine Peak 2-Halbwertsbreite FWHMP2 und eine Peak 2-Fläche AP2 aufweist, wobei PλP1 < PλP2, und wobei die Peak 2-Halbwertsbreite FWHMP2 minimiert ist.
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Leuchtstoff-konvertierte LEDs (pcLEDs) nutzen einen blaue LED-Chip als Lichtquelle und einen oder mehrere Leuchtstoff(e) zum Erzeugen von weißem Licht. Es wird davon ausgegangen, dass Vorrichtungen auf der Basis der pcLED-Technologie grundlegende Vorrichtungen zur allgemeinen Verwendung in Halbleiter-Beleuchtungsanwendungen werden. Dennoch sind signifikante Fortschritte erforderlich, um die Leistungsvorgaben zu erreichen, die vom Halbleiter-Beleuchtungsmarkt gefordert werden.
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Die pcLED-Vorrichtungen erzeugen ihre weißen Lichtemissionen aus einer einzelnen LED durch Anregen des einbezogenen Leuchtstoffs oder der einbezogenen Leuchtstoffe unter Verwendung des Emissionsspektrums, das durch den blaue LED-Chip erzeugt wird. Das durch den blaue LED-Chip erzeugte Emissionsspektrum regt den einbezogenen Leuchtstoff oder die einbezogenen Leuchtstoffe an, der oder die dann ein Emissionsspektrum erzeugt oder erzeugen, das mit demjenigen des blaue LED-Chips vereinigt wird, so dass weißes Licht erhalten wird. Es ist wichtig, zu erkennen, dass eine Farbabstimmung des blaue LED-Chips und des einbezogenen Leuchtstoffs oder der einbezogenen Leuchtstoffe für die Effektivität und Optimierung der pcLED-Vorrichtungen kritisch ist. Demgemäß besteht ein ständiger Bedarf für eine Leuchtstoffentwicklung, so dass für pcLED-Vorrichtungshersteller ein verbessertes Farbabstimmungsvermögen bereitgestellt wird.
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Ferner befinden sich die Leuchtstoffe, die in herkömmlichen pcLED-Vorrichtungsgestaltungen verwendet werden, nahe an der blaue LED-Lichtquelle. Als Ergebnis sind diese Leuchtstoffe während der Lichterzeugung erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Die Übergangstemperaturen von Hochleistungs-LED-Chips liegen typischerweise im Bereich von 100 bis 150°C. Bei solchen erhöhten Temperaturen befindet sich der Kristall der Leuchtstoffe in einem hoch schwingungsangeregten Zustand. Wenn er in einen solchen hoch schwingungsangeregten Zustand gebracht ist, kann die Anregungsenergie zur Erzeugung von zusätzlicher Wärme durch eine nicht-Lumineszenzrelaxation anstatt der gewünschten Lumineszenzemission von dem Leuchtstoff führen. Diese Wärmeerzeugung verschärft die Situation, was zu einem Teufelskreis führt, der zu dem Unvermögen von gegenwärtigen pcLED-Vorrichtungen beiträgt, die von der Industrie etablierten Leistungsvorgaben für den Halbleiter-Beleuchtungsmarkt zu erreichen. Demgemäß erfordert eine erfolgreiche Entwicklung von pcLED-Vorrichtungen für eine allgemeine Beleuchtung die Identifizierung von Leuchtstoffen, die bei Temperaturen von 100 bis 150°C hocheffizient arbeiten können.
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Zur Verwendung in pcLED-Vorrichtungen wurden Leuchtstoffe auf Nitridbasis aufgrund ihres hervorragenden Lumineszenzleistungsvermögens bei den hohen Temperaturen vorgeschlagen, die in pcLED-Vorrichtungen entwickelt werden. Beispiele für solche Leuchtstoffe auf Nitridbasis umfassen Leuchtstoffe auf Metallsiliziumnitridbasis. Die Wirtskristalle dieser Leuchtstoffmaterialien bestehend vorwiegend aus chemischen Bindungen von Si-N, Al-N sowie Hybridbindungen davon als Grundgerüst der Struktur. Während diese Bindungen stabil sind, weist die chemische Bindung zwischen Silizium und Kohlenstoff (Si-C) eine höhere Bindungsenergie und daher eine höhere thermische und chemische Stabilität auf. Ferner bildet Kohlenstoff mit vielen Metallatomen sehr stabile Bindungen.
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Carbidonitrid-Leuchtstoffe können Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Stickstoff, Aluminium, Bor und andere Metalle in dem Wirtskristall und einen oder mehrere Metalldotierstoff(e) als Lumineszenzaktivator umfassen. Diese Klasse von Leuchtstoffen ist kürzlich als Farbumwandler aufgekommen, der nahes UV(nUV)-Licht oder blaues Licht in anderes Licht im sichtbaren Spektralbereich umwandeln kann, wie z. B. blaues, grünes, gelbes, oranges und rotes Licht. Der Wirtskristall von Carbidonitrid-Leuchtstoffen umfasst -N-Si-C-, -N-Si-N- und -C-Si-C-Netzwerke, in denen die starken kovalenten Bindungen von Si-C und Si-N als Hauptaufbaueinheiten der Struktur dienen.
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In bestimmten Carbidonitrid-Leuchtstoffen kann der Kohlenstoff die Lumineszenz des Leuchtstoffs verstärken anstatt diese zu löschen, insbesondere wenn der Leuchtstoff relativ hohen Temperaturen ausgesetzt wird (z. B. 200°C bis 400°C). Die Reflexion bestimmter Siliziumcarbidonitrid-Leuchtstoffe in dem Wellenlängenbereich des gewünschten Emissionsspektrums nimmt zu, wenn die Menge von Kohlenstoff zunimmt. Es wurde berichtet, dass diese Carbidonitrid-Leuchtstoffe eine hervorragende Wärmestabilität der Emission und eine hohe Emissionseffizienz aufweisen.
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Eine Familie von Leuchtstoffen auf Carbidonitridbasis, die zur Verwendung in pcLED-Vorrichtungen gestaltet sind, ist in dem
US-Patent Nr. 8,535,566 von Li et al. offenbart. Li et al. beschreiben stöchiometrische Siliziumcarbidonitrid-Leuchtstoffe und lichtemittierende Vorrichtungen, welche diese nutzen, wobei die Familie von Leuchtstoffen auf Carbidonitridbasis wie folgt dargestellt ist:
Sr2Si5N8-[(4x/3)+z]CxO3z/2:A, worin 0 < x ≤ 5, 0 ≤ z ≤ 3 und ((4x/3) + z) < 8,
M(II)2Si5N8-((4x/3)+z)CxO3z/2:A, worin 0 < x ≤ 5, 0 ≤ z ≤ 3 und ((4x/3) + z) < 8,
M(II)2-wM(I)2wSi5N8-((4x/3)+z)CxO3z/2:A, worin 0 < x ≤ 5, 0 ≤ w ≤ 0,6, 0 ≤ z ≤ 3 und ((4x/3) + z) < 8,
M(II)2-wM(I)2wSi5-mM(III)mN8-((4x/3)+z+m)CxO(3z-2)+m:A und worin 0 < x ≤ 5, 0 ≤ w ≤ 0,6, 0 ≤ z ≤ 3, 0 ≤ m < 2 und ((4x/3) + z + m) < 8,
M(II)3M(I)bM(III)cDdEeCfFgHh:A, worin 0 < a < 2, 0 ≤ b ≤ 0,6, 0 ≤ c < 2, 0 < d ≤ 5, 0 < e ≤ 8, 0 < f ≤ 5, 0 ≤ g < 2,5 und 0 ≤ h < 0,5,
worin M(II) mindestens ein zweiwertiges Kation ist, worin M(I) mindestens ein einwertiges Kation ist, M(III) mindestens ein dreiwertiges Kation ist, worin D mindestens ein vierwertiges Kation ist, worin E mindestens ein dreiwertiges Anion ist, worin F mindestens ein zweiwertiges Anion ist, worin H mindestens ein einwertiges Anion ist und worin A ein Lumineszenzaktivator ist, der in die Kristallstruktur dotiert ist.
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Dennoch gibt es einen ständigen Bedarf für Leuchtstoffe, die für pcLED-Vorrichtungshersteller ein verbessertes Farbabstimmungsvermögen bereitstellen, sowie für Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere besteht ein ständiger Bedarf für ein Verfahren zur Herstellung eines roten Leuchtstoffs, der einstellbare Emissionsspektren mit einer Gesamtemissionspeakwellenlänge zwischen 600 nm und 660 nm gekoppelt mit einer hohen Lumineszenzeffizienz und einer geringen thermischen Löschung aufweist.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs bereit, umfassend: (i) Bereitstellen eines Brennbehälters, der eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist, (ii) Bereitstellen eines Gemischs von Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Eu2+-aktivierten anorganischen Leuchtstoffs, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien eine Ausgangsquelle von Eu2+-Kationen umfasst, (iii) Einbringen des Gemischs von Ausgangsmaterialien von dem Schritt (ii) in den Brennbehälter, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien die Innenfläche des Brennbehälters kontaktiert, (iv) Anordnen des befüllten Brennbehälters von dem Schritt (iii) in einem Ofen, (v) Brennen des Gemischs von Ausgangsmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (vi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen eines gemahlenen Materials, Einbringen des gemahlenen Materials zurück in den Brennbehälter und Anordnen des wieder befüllten Brennbehälters in dem Ofen, (vii) Brennen des gemahlenen Materials in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (viii) Wiederholen der Schritte (vi) bis (vii) null bis drei Mal, (ix) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (viii) zum Bereitstellen eines Zwischenprodukts, Bereitstellen einer zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen, Mischen des gemahlenen Zwischenprodukts und der zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen zum Bereitstellen eines Zwischenproduktgemischs und Einbringen des Zwischenproduktgemischs in den Brennbehälter, (x) Anordnen des befüllten Brennbehälters, der das Zwischenproduktgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Zwischenproduktgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen einer gemahlenen Substanz, (xii) gegebenenfalls Bereitstellen einer weiteren Quelle von Eu2+-Kationen, (xiii) Mischen der gemahlenen Substanz von dem Schritt (xi) mit jedweder weiteren Quelle von Eu2+-Kationen von dem Schritt (xii) zum Bereitstellen eines Substanzgemischs, Einbringen des Substanzgemischs zurück in den Brennbehälter von dem Schritt (xi), Anordnen des Brennbehälters, der das Substanzgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Substanzgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xix) Wiederholen der Schritte (xi) bis (xiii) null bis drei Mal und (xx) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (xix) zum Bereitstellen eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs bereit, umfassend: (i) Bereitstellen eines Brennbehälters, der eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist, (ii) Bereitstellen eines Gemischs von Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Eu2+-aktivierten anorganischen Leuchtstoffs, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien eine Ausgangsquelle von Eu2+-Kationen umfasst, (iii) Einbringen des Gemischs von Ausgangsmaterialien von dem Schritt (ii) in den Brennbehälter, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien die Innenfläche des Brennbehälters kontaktiert, (iv) Anordnen des befüllten Brennbehälters von dem Schritt (iii) in einem Ofen, (v) Brennen des Gemischs von Ausgangsmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (vi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen eines gemahlenen Materials, Einbringen des gemahlenen Materials zurück in den Brennbehälter und Anordnen des wieder befüllten Brennbehälters in dem Ofen, (vii) Brennen des gemahlenen Materials in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (viii) Wiederholen der Schritte (vi) bis (vii) null bis drei Mal, (ix) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (viii) zum Bereitstellen eines Zwischenprodukts, Bereitstellen einer zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen, Mischen des gemahlenen Zwischenprodukts und der zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen zum Bereitstellen eines Zwischenproduktgemischs und Einbringen des Zwischenproduktgemischs in den Brennbehälter, (x) Anordnen des befüllten Brennbehälters, der das Zwischenproduktgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Zwischenproduktgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen einer gemahlenen Substanz, (xii) gegebenenfalls Bereitstellen einer weiteren Quelle von Eu2+-Kationen, (xiii) Mischen der gemahlenen Substanz von dem Schritt (xi) mit jedweder weiteren Quelle von Eu2+-Kationen von dem Schritt (xii) zum Bereitstellen eines Substanzgemischs, Einbringen des Substanzgemischs zurück in den Brennbehälter von dem Schritt (xi), Anordnen des Brennbehälters, der das Substanzgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Substanzgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xix) Wiederholen der Schritte (xi) bis (xiii) null bis drei Mal, (xx) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (xix) zum Bereitstellen eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs und (xxi) Waschen des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs bereit, umfassend: (i) Bereitstellen eines Brennbehälters, der eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist, (ii) Bereitstellen eines Gemischs von Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Eu2+-aktivierten anorganischen Leuchtstoffs, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien eine Ausgangsquelle von Eu2+-Kationen umfasst, (iii) Einbringen des Gemischs von Ausgangsmaterialien von dem Schritt (ii) in den Brennbehälter, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien die Innenfläche des Brennbehälters kontaktiert, (iv) Anordnen des befüllten Brennbehälters von dem Schritt (iii) in einem Ofen, (v) Brennen des Gemischs von Ausgangsmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (vi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen eines gemahlenen Materials, Einbringen des gemahlenen Materials zurück in den Brennbehälter und Anordnen des wieder befüllten Brennbehälters in dem Ofen, (vii) Brennen des gemahlenen Materials in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (viii) Wiederholen der Schritte (vi) bis (vii) null bis drei Mal, (ix) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (viii) zum Bereitstellen eines Zwischenprodukts, Bereitstellen einer zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen, Mischen des gemahlenen Zwischenprodukts und der zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen zum Bereitstellen eines Zwischenproduktgemischs und Einbringen des Zwischenproduktgemischs in den Brennbehälter, (x) Anordnen des befüllten Brennbehälters, der das Zwischenproduktgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Zwischenproduktgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen einer gemahlenen Substanz, (xii) gegebenenfalls Bereitstellen einer weiteren Quelle von Eu2+-Kationen, (xiii) Mischen der gemahlenen Substanz von dem Schritt (xi) mit jedweder weiteren Quelle von Eu2+-Kationen von dem Schritt (xii) zum Bereitstellen eines Substanzgemischs, Einbringen des Substanzgemischs zurück in den Brennbehälter von dem Schritt (xi), Anordnen des Brennbehälters, der das Substanzgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Substanzgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xix) Wiederholen der Schritte (xi) bis (xiii) null bis drei Mal, (xx) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (xix) zum Bereitstellen eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, (xxi) Waschen des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, (xxii) Bereitstellen eines Oberflächenbehandlungsmaterials und (xxiii) Aufbringen des Oberflächenbehandlungsmaterials auf eine Oberfläche des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs bereit, umfassend: (i) Bereitstellen eines Brennbehälters, der eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist, (ii) Bereitstellen eines Gemischs von Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Eu2+-aktivierten anorganischen Leuchtstoffs, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien eine Ausgangsquelle von Eu2+-Kationen umfasst, (iii) Einbringen des Gemischs von Ausgangsmaterialien von dem Schritt (ii) in den Brennbehälter, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien die Innenfläche des Brennbehälters kontaktiert, (iv) Anordnen des befüllten Brennbehälters von dem Schritt (iii) in einem Ofen, (v) Brennen des Gemischs von Ausgangsmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (vi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen eines gemahlenen Materials, Einbringen des gemahlenen Materials zurück in den Brennbehälter und Anordnen des wieder befüllten Brennbehälters in dem Ofen, (vii) Brennen des gemahlenen Materials in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (viii) Wiederholen der Schritte (vi) bis (vii) null bis drei Mal, (ix) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (viii) zum Bereitstellen eines Zwischenprodukts, Bereitstellen einer zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen, Mischen des gemahlenen Zwischenprodukts und der zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen zum Bereitstellen eines Zwischenproduktgemischs und Einbringen des Zwischenproduktgemischs in den Brennbehälter, (x) Anordnen des befüllten Brennbehälters, der das Zwischenproduktgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Zwischenproduktgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen einer gemahlenen Substanz, (xii) gegebenenfalls Bereitstellen einer weiteren Quelle von Eu2+-Kationen, (xiii) Mischen der gemahlenen Substanz von dem Schritt (xi) mit jedweder weiteren Quelle von Eu2+-Kationen von dem Schritt (xii) zum Bereitstellen eines Substanzgemischs, Einbringen des Substanzgemischs zurück in den Brennbehälter von dem Schritt (xi), Anordnen des Brennbehälters, der das Substanzgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Substanzgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xix) Wiederholen der Schritte (xi) bis (xiii) null bis drei Mal, (xx) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (xix) zum Bereitstellen eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, (xxi) Waschen des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, Bereitstellen eines flüssigen Trägers und dispergieren des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs in dem flüssigen Träger zum Bereitstellen einer Leuchtstoffzusammensetzung.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs bereit, umfassend: (i) Bereitstellen eines Brennbehälters, der eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterialist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist, (ii) Bereitstellen eines Gemischs von Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Eu2+-aktivierten anorganischen Leuchtstoffs, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien eine Ausgangsquelle von Eu2+-Kationen umfasst, (iii) Einbringen des Gemischs von Ausgangsmaterialien von dem Schritt (ii) in den Brennbehälter, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien die Innenfläche des Brennbehälters kontaktiert, (iv) Anordnen des befüllten Brennbehälters von dem Schritt (iii) in einem Ofen, (v) Brennen des Gemischs von Ausgangsmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (vi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen eines gemahlenen Materials, Einbringen des gemahlenen Materials zurück in den Brennbehälter und Anordnen des wieder befüllten Brennbehälters in dem Ofen, (vii) Brennen des gemahlenen Materials in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden, dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (viii) Wiederholen der Schritte (vi) bis (vii) null bis drei Mal, (ix) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (viii) zum Bereitstellen eines Zwischenprodukts, Bereitstellen einer zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen, Mischen des gemahlenen Zwischenprodukts und der zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen zum Bereitstellen eines Zwischenproduktgemischs und Einbringen des Zwischenproduktgemischs in den Brennbehälter, (x) Anordnen des befüllten Brennbehälters, der das Zwischenproduktgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Zwischenproduktgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen einer gemahlenen Substanz, (xii) gegebenenfalls Bereitstellen einer weiteren Quelle von Eu2+-Kationen, (xiii) Mischen der gemahlenen Substanz von dem Schritt (xi) mit jedweder weiteren Quelle von Eu2+-Kationen von dem Schritt (xii) zum Bereitstellen eines Substanzgemischs, Einbringen des Substanzgemischs zurück in den Brennbehälter von dem Schritt (xi), Anordnen des Brennbehälters, der das Substanzgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Substanzgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xix) Wiederholen der Schritte (xi) bis (xiii) null bis drei Mal, (xx) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (xix) zum Bereitstellen eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, (xxi) Waschen des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, Bereitstellen eines flüssigen Trägers und dispergieren des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs in dem flüssigen Träger zum Bereitstellen einer Leuchtstoffzusammensetzung, Bereitstellen eines Additivs und Einbringen des Additivs in die Leuchtstoffzusammensetzung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Der Ausdruck „ES455”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist das Emissionsspektrum eines gegebenen Lumineszenzmaterials bei einer Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm.
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Der Ausdruck „ES453”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist das Emissionsspektrum eines gegebenen Lumineszenzmaterials bei einer Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm.
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Die Ausdrücke „erste Gauss-Emissionskurve” und „zweite Gauss-Emissionskurve”, die hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet werden, beziehen sich auf zweite Gauss-Emissionskurven, die unter Verwendung der GRAMS-Peakanpassungssoftware mit 2 symmetrischen Gaussbanden von dem Emissionsspektrum ES455 aufgelöst worden sind, das von einem gegebenen Lumineszenzmaterial bei einer Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm erzeugt wird und das unter Verwendung eines Spektrometers mit einer spektralen Auflösung von ≤ 1,5 nm untersucht worden ist.
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Der Ausdruck „erster Gauss-Emissionskurvenpeak”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist der Peak der ersten Gauss-Emissionskurve bei einer höheren Energie bezogen auf den zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak.
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Der Ausdruck „Peak 1-Höhe” oder „HP1”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Höhe der ersten Gauss-Emissionskurve bei dem ersten Gauss-Emissionskurvenpeak.
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Der Ausdruck „Peak 1-Peakwellenlänge” oder „PλP1”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Wellenlänge, die dem ersten Gauss-Emissionskurvenpeak entspricht.
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Der Ausdruck „Peak 1-Fläche” oder „AP1”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Fläche unter dem ersten Gauss-Emissionskurvenpeak.
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Der Ausdruck „zweiter Gauss-Emissionskurvenpeak”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist der Peak der zweiten Gauss-Emissionskurve bei einer niedrigeren Energie bezogen auf den ersten Gauss-Emissionskurvenpeak.
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Der Ausdruck „Peak 2-Höhe” oder „HP2”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Höhe der zweiten Gauss-Emissionskurve bei dem zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak.
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Der Ausdruck „Peak 2-Peakwellenlänge” oder „PλP2”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Wellenlänge, die dem zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak entspricht.
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Der Ausdruck „Peak 2-Halbwertsbreite” oder „FWHMP2”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Halbwertsbreite der zweiten Gauss-Emissionskurve, wobei PλP1 < PλP2.
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Der Ausdruck „Peak 2-Fläche” oder „AP2”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Fläche unter der zweiten Gauss-Emissionskurve.
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Der Ausdruck „Peakverhältnis” oder „PR”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist das Verhältnis der Peak 1-Höhe HP1 zu der Peak 2-Höhe HP2, wie es durch die folgende Gleichung HR = HP1/HP2, festgelegt ist, wobei PλP1 < PλP2.
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Der Ausdruck „Flächenverhältnis” oder „AR”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist das Verhältnis der Peak 1-Fläche AP1 zu der Peak 2-Fläche AP2, wie es durch die folgende Gleichung AR = AP1/AP2, festgelegt ist, wobei PλP1 < PλP2.
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Der Ausdruck „Gesamthalbwertsbreite” oder „FWHMGesamt”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Halbwertsbreite des Emissionsspektrums (z. B. ES453) eines gegebenen Lumineszenzmaterials bei einer Anregung mit einer Lichtquelle (d. h., monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm für ES453).
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Der Ausdruck „Gesamtpeakwellenlänge” oder „PλGesamt”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, ist die Peakwellenlänge des Emissionsspektrums (z. B. ES453) eines gegebenen Lumineszenzmaterials bei einer Anregung mit einer Lichtquelle (d. h., monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm für ES453).
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Der Ausdruck „CIEX”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, steht für die x-Farbwertkoordinate eines Emissionsspektrums (d. h., iES455, iES453, pES455 oder pES453) eines Lumineszenzmaterials auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms.
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Der Ausdruck „CIEY”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, steht für die y-Farbwertkoordinate eines Emissionsspektrums (d. h., iES455, iES453, pES455 oder pES453) eines Lumineszenzmaterials auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms.
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Der Ausdruck „Neumaterial”, der hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, steht für ein Material, das vorher nicht einer Siliziumquelle bei hohen Temperaturen (d. h., > 1000°C) ausgesetzt worden ist.
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Es ist bekannt, dass jedes Eu2+-Kation, das in eine anorganische Substanz einbezogen ist, die generisch durch die Formel (II) dargestellt ist, entweder eine Substitutionsposition oder eine Zwischengitterposition innerhalb des Wirtsgitters einnehmen kann. Beispielsweise können die Eu2+-Kationen, die in die anorganische Substanz einbezogen sind, die generisch durch die Formel (II) dargestellt ist, in die Wirtsgitterstellen substituiert werden, die ansonsten durch ein zweiwertiges M(II)-Kation besetzt sind (d. h., Mg2+, Ca2+, Sr2+ oder Ba2+). Eine solche ortsspezifische Substitution ist die Folge davon, dass das Eu2+-Kation den gleichen Oxidationszustand wie das verdrängte zweiwertige M(II)-Kation aufweist und dass das Eu2+-Kation einen ähnlichen Ionenradius aufweist (6-fach koordiniertes Sr2+, 1,18 Å, 6-fach koordiniertes Eu2+, 1,17 Å).
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Den Gestaltern von pcLED-Vorrichtungen ist bekannt, wie das menschliche Auge auf das elektromagnetische Spektrum reagiert und wie diese Reaktion in das Leistungsvermögen und die Effizienz der pcLED-Vorrichtungen umgesetzt wird. D. h., den Gestaltern von pcLED-Vorrichtungen ist bekannt, dass das menschliche Auge nicht für ein von der Vorrichtung emittiertes Emissionsspektrum sensibel ist, das außerhalb der Fläche unterhalb der photoptischen Reaktionskurve liegt. Demgemäß ist diesen Gestaltern bekannt, dass Leuchtstoffe zur Verwendung in pcLED-Vorrichtungen erwünscht sind, die ein möglichst intensives Emissionsspektrum unterhalb der photoptischen Reaktionskurve bereitstellen, während nach wie vor geeignete Farbkoordinaten CIEX und CIEY auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms für eine gegebene Vorrichtungsgestaltung bereitgestellt werden. Beispielsweise wünschen Gestalter von weißes Licht emittierenden pcLED-Vorrichtungen rot emittierende Leuchtstoffe, die eine maximale rote Lumineszenz bereitstellen, so dass ein hoher Farbwiedergabeindex (CRI) bei einer niedrigen korrelierten Farbtemperatur (CCT) und mit einem minimierten Verlust an Emissionsenergie in den Nahinfrarot-Spektralbereich bereitgestellt wird.
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Es wurde überraschend gefunden, dass herkömmliche Substanzen, die generisch durch die Formel (II) dargestellt werden, ein Emissionsspektrum ES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweisen, wobei das Emissionsspektrum ES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve und eine zweite Gauss-Emissionskurve aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak P1 aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak P1 eine Peak 1-Höhe HP1, eine Peak 1-Peakwellenlänge PλP1 und eine Peak 1-Fläche AP1 aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak P2 aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak P2 eine Peak 2-Höhe HP2, eine Peak 2-Peakwellenlänge PλP2, eine Peak 2-Fläche AP2 und eine Peak 2-Halbwertsbreite FWHMP2 aufweist, wobei PλP1 < PλP2. Es wird davon ausgegangen, dass die erste Gauss-Emissionskurve und die zweite Gauss-Emissionskurve verschiedenen Positionen entsprechen, die durch das Eu2+ in den herkömmlichen Substanzen eingenommen werden, die generisch durch die Formel (II) dargestellt werden. Im Hinblick darauf ist ersichtlich, dass die Modifizierung dieser Substanzen, so dass eine minimierte Peak 2-Halbwertsbreite FWHMP2 durch Maximieren der Emission in dem Bereich, der für das menschliche Auge sichtbar ist, bereitgestellt wird, zu einer signifikanten Zunahme der Helligkeit des Lichts führen kann, das von der modifizierten Substanz bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm emittiert wird.
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Herkömmliche Substanzen, die generisch durch die Formel (II) dargestellt werden, werden durch Brennen der Ausgangsmaterialbestandteilspulver in einem Tiegel hergestellt, wobei die Innenflächen des Tiegels, die mit den Ausgangsmaterialpulvern in Kontakt kommen, im Vorhinein durch wiederholtes Aussetzen gegenüber einer Siliziumquelle bei hohen Temperaturen behandelt worden sind. Ferner weisen herkömmliche Substanzen, die generisch durch die Formel (II) dargestellt werden, ein Emissionsspektrum ES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm auf, wobei das Emissionsspektrum in eine erste Gauss-Emissionskurve und eine zweite Gauss-Emissionskurve aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak P1 aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak P1 eine Peak 1-Höhe HP1, eine Peak 1-Peakwellenlänge PλP1 und eine Peak 1-Fläche AP1 aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak P2 aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak P2 eine Peak 2-Höhe HP2, eine Peak 2-Peakwellenlänge PλP2, eine Peak 2-Fläche AP2 und eine Peak 2-Halbwertsbreite FWHMP2 aufweist, wobei PλP1 < PλP2 und wobei die Peak 2-Halbwertsbreite FWHMP2 der zweiten Gauss-Emissionskurve > 100 nm ist. Es wurde überraschend gefunden, dass Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoffe, die durch die Formel (II) dargestellt werden, wenn sie mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, wobei das Brennen des Ausgangsmaterialbestandteilspulvers in einem Brennbehälter mit einer Innenfläche, die einen Hohlraum festlegt, durchgeführt wird, wobei die Innenfläche, die mit dem Ausgangsmaterialpulver in Kontakt kommt, das in den Hohlraum eingebracht worden ist, ein Neumaterial ist, eine Gesamtemissionsbandenverengung mit einer signifikanten Zunahme der Helligkeit zeigen. Es wird davon ausgegangen, dass die Zunahme der Helligkeit zumindest teilweise auf eine strukturelle Modifizierung des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, durch eine Veränderung der Position und der Bindungsumgebung des Eu2+ in der Kristallstruktur zurückzuführen ist, was sich durch eine Peak 2-Halbwertsbreite pFWHMP2 von < 100 nm zeigt.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs: (i) Bereitstellen eines Brennbehälters, der eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist, (ii) Bereitstellen eines Gemischs von Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Eu2+-aktivierten anorganischen Leuchtstoffs, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien eine Ausgangsquelle von Eu2+-Kationen umfasst, (iii) Einbringen des Gemischs von Ausgangsmaterialien von dem Schritt (ii) in den Brennbehälter, wobei das Gemisch von Ausgangsmaterialien die Innenfläche des Brennbehälters kontaktiert, (iv) Anordnen des befüllten Brennbehälters von dem Schritt (iii) in einem Ofen, (v) Brennen des Gemischs von Ausgangsmaterialien in einer reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C (vorzugsweise 1300 bis 1850°C, mehr bevorzugt 1400 bis 1850°C, insbesondere 1500 bis 1850°C) für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden (vorzugsweise 4 bis 24 Stunden, mehr bevorzugt 6 bis 18 Stunden, insbesondere 8 bis 12 Stunden), dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (vi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen eines gemahlenen Materials, Einbringen des gemahlenen Materials zurück in den Brennbehälter und Anordnen des wieder befüllten Brennbehälters in dem Ofen, (vii) Brennen des gemahlenen Materials in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C (vorzugsweise 1300 bis 1850°C, mehr bevorzugt 1400 bis 1850°C insbesondere 1500 bis 1850°C) für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden (vorzugsweise 4 bis 24 Stunden, mehr bevorzugt 6 bis 18 Stunden, insbesondere 8 bis 12 Stunden), dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (viii) Wiederholen der Schritte (vi) bis (vii) null bis drei Mal, (ix) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (viii) zum Bereitstellen eines Zwischenprodukts, Bereitstellen einer zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen, Mischen des gemahlenen Zwischenprodukts und der zusätzlichen Quelle von Eu2+-Kationen zum Bereitstellen eines Zwischenproduktgemischs und Einbringen des Zwischenproduktgemischs in den Brennbehälter, (x) Anordnen des befüllten Brennbehälters, der das Zwischenproduktgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Zwischenproduktgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C (vorzugsweise 1300 bis 1850°C, mehr bevorzugt 1400 bis 1850°C, insbesondere 1500 bis 1850°C) für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden (vorzugsweise 4 bis 24 Stunden, mehr bevorzugt 6 bis 18 Stunden, insbesondere 8 bis 12 Stunden), und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xi) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters zum Bereitstellen einer gemahlenen Substanz, (xii) gegebenenfalls Bereitstellen einer weiteren Quelle von Eu2+-Kationen, (xiii) Mischen der gemahlenen Substanz von dem Schritt (xi) mit jedweder weiteren Quelle von Eu2+-Kationen von dem Schritt (xii) zum Bereitstellen eines Substanzgemischs, Einbringen des Substanzgemischs zurück in den Brennbehälter von dem Schritt (xi), Anordnen des Brennbehälters, der das Substanzgemisch enthält, in dem Ofen, Brennen des Substanzgemischs in der reduzierenden Atmosphäre in dem Ofen bei einer Temperatur von 1300 bis 2000°C (vorzugsweise 1300 bis 1850°C, mehr bevorzugt 1400 bis 1850°C, insbesondere 1500 bis 1850°C) für einen Zeitraum von 2 bis 36 Stunden (vorzugsweise 4 bis 24 Stunden, mehr bevorzugt 6 bis 18 Stunden, insbesondere 8 bis 12 Stunden) und dann Entnehmen des Brennbehälters aus dem Ofen, (xix) Wiederholen der Schritte (xi) bis (xiii) null bis drei Mal und (xx) Entnehmen und Mahlen des Inhalts des Brennbehälters von dem Schritt (xix) zum Bereitstellen eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs.
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In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs wird der Brennbehälter so ausgewählt, dass er eine Innenfläche aufweist, die einen Hohlraum festlegt, wobei die Innenfläche ein Neumaterial ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin, Titan, Zirkonium, Lanthan, Yttrium, Cer und Legierungen davon, ausgewählt ist. Vorzugsweise weist der bereitgestellte Brennbehälter eine durch und durch einheitliche Zusammensetzung auf. Mehr bevorzugt weist der bereitgestellte Brennbehälter ein Neumaterial auf, das als eine Beschichtung zur Bildung der Innenfläche des Brennbehälters aufgebracht ist. Insbesondere ist der bereitgestellte Brennbehälter ein Einsatz oder eine Auskleidung, der oder die aus dem Neumaterial hergestellt ist. Vorzugsweise ist der Brennbehälter ein Einsatz oder eine Auskleidung, wobei der Einsatz oder die Auskleidung aus einem Neumaterial hergestellt ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän, Wolfram, Tantal, Niob, Chrom, Platin und Legierungen davon, ausgewählt ist. Vorzugsweise ist das Neumaterial aus der Gruppe, bestehend aus Molybdän und Molybdän, das mit mindestens einem von einem Oxid und einem Carbid legiert ist, ausgewählt, wobei das Oxid aus der Gruppe, bestehend aus Titanoxid, Zirkoniumoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Wolframoxid, Rheniumoxid und Yttriumoxid, ausgewählt ist, und wobei das Carbid aus der Gruppe, bestehend aus Titancarbid, Zirkoniumcarbid, Hafniumcarbid, Lanthancarbid, Wolframcarbid, Rheniumcarbid, Yttriumcarbid, Tantalcarbid und Kupfercarbid, ausgewählt ist. Mehr bevorzugt ist das Neumaterial Molybdän. Insbesondere ist der Brennbehälter eine Auskleidung, wobei die Auskleidung aus Molybdän hergestellt ist.
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Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs der Schritt des Bereitstellens eines Gemischs von Ausgangsmaterialien in (ii): (a) Bereitstellen einer Quelle eines zweiwertigen Kations M(II) (wobei das zweiwertige Kation M(II) vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Mg, Ca, Sr und Ba, ausgewählt ist, wobei das zweiwertige Kation M(II) mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Ca, Sr und Ba, ausgewählt ist, wobei das zweiwertige Kation M(II) noch mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Ca und Sr, ausgewählt ist, wobei das zweiwertige Kation M(II) insbesondere Sr ist), (b) Bereitstellen einer Quelle von Si, (c) Bereitstellen einer Quelle von N und (d) Bereitstellen einer anfänglichen Quelle von Eu2+-Kationen. Vorzugsweise umfasst der Schritt des Bereitstellens eines Gemischs von Ausgangsmaterialien in (ii) ferner: (e) Bereitstellen einer Quelle von C (wobei die Quelle von C vorzugsweise eine anionische Quelle von C ist (d. h., C4–)). Vorzugsweise umfasst der Schritt des Bereitstellens eines Gemischs von Ausgangsmaterialien in (ii) ferner: (f) Bereitstellen einer Quelle einer einwertigen Spezies M(I) (wobei die einwertige Spezies M(I) vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Li, Na, K, F, Cl, Br und I, ausgewählt ist, wobei die einwertige Spezies M(I) mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Li, Na und F, ausgewählt ist, wobei die einwertige Spezies M(I) insbesondere aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Li und F, ausgewählt ist).
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Insbesondere umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs der Schritt des Bereitstellens eines Gemischs von Ausgangsmaterialien in (ii): (a) Bereitstellen einer Quelle eines zweiwertigen Kations M(II) (wobei das zweiwertige Kation M(II) vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Mg, Ca, Sr und Ba, ausgewählt ist, wobei das zweiwertige Kation M(II) mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Ca, Sr und Ba, ausgewählt ist, wobei das zweiwertige Kation M(II) noch mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Ca und Sr, ausgewählt ist, wobei das zweiwertige Kation M(II) insbesondere Sr ist), (b) Bereitstellen einer Quelle von Si, (c) Bereitstellen einer Quelle von N und (d) Bereitstellen einer anfänglichen Quelle von Eu2+-Kationen, (e) Bereitstellen einer Quelle von C (wobei die Quelle von C vorzugsweise eine anionische Quelle von C ist (d. h., C4–)) und (f) Bereitstellen einer Quelle einer einwertigen Spezies M(I) (wobei die einwertige Spezies M(I) vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Li, Na, K, F, Cl, Br und I, ausgewählt ist, wobei die einwertige Spezies M(I) mehr bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Li, Na und F, ausgewählt ist, wobei die einwertige Spezies M(I) insbesondere aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Li und F, ausgewählt ist).
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Mit den Lehren, die in dieser Anmeldung angegeben sind, ist ein Fachmann in der Lage, ein geeignetes Gemisch von Ausgangsmaterialien zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu
2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs auszuwählen. Materialien, die in dem Gemisch von Ausgangsmaterialien enthalten sind, können Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Metalloxide, Metallhalogenide, Metallnitride und Metalle in molaren Anteilen umfassen, die so ausgewählt sind, dass gegebene gewünschte Eu
2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoffzusammensetzungen bereitgestellt werden. Bevorzugte Elemente, die in dem Eu
2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffprodukt enthalten sind, und die entsprechenden Ausgangsmaterialien sind in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Elemente | Ausgangsmaterialien |
Li, Na, K, F, Cl, Br, I | Metalle, Nitride, Silizide, Amide, Azide, Halogenide, Carbide, Oxide und Carbonate |
Ca, Sr, Ba, Mg | Nitride, Metalle, Silizide, Legierungen, Carbide, Amide, Azide, Oxide und Carbonate |
Si | Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumoxynitrid, Silizium, Siliziumcarbid, Silizid, Siliziumamid, Siliziumcarbodiimid, Siliziumoxid |
Al | Aluminiumnitrid, Aluminiumoxynitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumcarbid, Aluminiumcarbonitrid, Aluminiummetall, Aluminiumhalogenid |
B | Bornitrid, Borcarbid, Boroxid, Borsäure |
N | Nitrid, Stickstoffgas, Ammoniakgas, Amid, Azid |
C | Carbid, Kohlenstoffnitride, Kohlenstoff, Carbidonitrid, Si-, C- und N- enthaltende organische Vorstufen, Amid, Azid (z. B. Si(NCN)2, C2N2H4, C2N2(NH), C3N3(NH2)3) |
Eu2+ | Europiumnitrid, Europiumoxid, Europiummetall, Europiumhalogenid, Europiumhydrid, Europiumamid, Europiumazid |
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Vorzugsweise werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs das Gemisch von Ausgangsmaterialien, das in dem Schritt (ii) bereitgestellt wird, und die Brennbedingungen in den Schritten (v) bis (viii) so ausgewählt, dass das Zwischenprodukt in dem Schritt (ix) eine anorganische Lumineszenverbindung ist, die durch die Formel (I) dargestellt ist M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib (I) worin M(I) eine einwertige Spezies ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, F, Cl, Br und I (vorzugsweise Li, Na und F, insbesondere Li und F), ausgewählt ist, worin M(II) ein zweiwertiges Kation ist, das aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Mg, Ca, Sr und Ba (vorzugsweise Ca, Sr und Ba, mehr bevorzugt Ca und Sr, insbesondere Sr), ausgewählt ist, worin 1,7 ≤ ia ≤ 2 (vorzugsweise 1,7 ≤ ia ≤ 1,999, mehr bevorzugt 1,8 ≤ ia ≤ 1,995, insbesondere 1,85 ≤ ia ≤ 1,97), 0 < ib ≤ 0,1 (vorzugsweise 0,001 ≤ ib ≤ 0,1, mehr bevorzugt 0,005 ≤ ib ≤ 0,08, insbesondere 0,02 < ib ≤ 0,06), 0 ≤ ic ≤ 0,1, 5 ≤ ix ≤ 8 (vorzugsweise 5,5 ≤ ix ≤ 7,8, mehr bevorzugt 6 ≤ ix ≤ 7,5, insbesondere 6,25 ≤ ix ≤ 7,25), 0 ≤ iy ≤ 1,5 (vorzugsweise 0,005 ≤ iy ≤ 1,5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ iy ≤ 1,25, insbesondere 0,02 ≤ iy ≤ 0,1), 0 ≤ iz ≤ 5 (vorzugsweise 0,005 ≤ iz ≤ 5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ iz ≤ 2,5, insbesondere 0,05 ≤ iz ≤ 0,5), (vorzugsweise wobei iy ≠ iz), wobei das Zwischenprodukt ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts eine Peak 1-Höhe iHP1 des Zwischenprodukts und eine Peak 1-Peakwellenlänge iPλP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts eine Peak 2-Höhe iHP2 des Zwischenprodukts bei einer Peak 2-Peakwellenlänge iPλP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei iPλP1 < iPλP2, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 ein Peakverhältnis iPR des Zwischenprodukts von ≥ 1 (vorzugsweise 1 bis 10, mehr bevorzugt 1 bis 5, insbesondere 1 bis 2) aufweist, das gemäß der folgenden Gleichung iPR = iHP1/iHP2 festgelegt ist.
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Vorzugsweise werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs das Gemisch von Ausgangsmaterialien, das in dem Schritt (ii) bereitgestellt wird, und die Brennbedingungen in den Schritten (v) bis (viii) so ausgewählt, dass das Zwischenprodukt in dem Schritt (ix) eine anorganische Lumineszenverbindung ist, die durch die Formel (I) dargestellt ist M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib (I) worin M(I) eine einwertige Spezies ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, F, Cl, Br und I (vorzugsweise Li, Na und F, insbesondere Li und F), ausgewählt ist, worin M(II) ein zweiwertiges Kation ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Sr und einer Kombination aus Sr und mindestens einem von Mg, Ca und Ba (wobei M(II) insbesondere Sr ist), ausgewählt ist, worin 1,7 ≤ ia ≤ 2 (vorzugsweise 1,7 ≤ ia ≤ 1,999, mehr bevorzugt 1,8 ≤ ia ≤ 1,995, insbesondere 1,85 ≤ ia ≤ 1,97), 0 < ib ≤ 0,1 (vorzugsweise 0,001 ≤ ib ≤ 0,1, mehr bevorzugt 0,005 ≤ ib ≤ 0,08, insbesondere 0,02 < ib ≤ 0,06), 0 ≤ ic ≤ 0,1, 5 ≤ ix ≤ 8 (vorzugsweise 5,5 ≤ ix ≤ 7,8, mehr bevorzugt 6 ≤ ix ≤ 7,5, insbesondere 6,25 ≤ x ≤ 7,25), 0 ≤ iy ≤ 1,5 (vorzugsweise 0,005 ≤ iy ≤ 1,5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ iy ≤ 1,25, insbesondere 0,02 ≤ iy ≤ 0,1), 0 ≤ iz ≤ 5 (vorzugsweise 0,005 ≤ iz ≤ 5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ iz ≤ 2,5, insbesondere 0,05 ≤ iz ≤ 0,5), (vorzugsweise wobei iy ≠ iz), wobei das Zwischenprodukt ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts eine Peak 1-Höhe iHP1 des Zwischenprodukts bei einer Peak 1-Peakwellenlänge iPλP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts eine Peak 2-Höhe iHP2 des Zwischenprodukts bei einer Peak 2-Peakwellenlänge iPλP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei iPλP1 < iPλP2, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 ein Peakverhältnis iPR des Zwischenprodukts von ≥ 1 (vorzugsweise 1 bis 10, mehr bevorzugt 1 bis 5, insbesondere 1 bis 2) aufweist, das gemäß der folgenden Gleichung iPR = iHP1/iHP2 festgelegt ist.
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Vorzugsweise werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs das Gemisch von Ausgangsmaterialien, das in dem Schritt (ii) bereitgestellt wird, und die Brennbedingungen in den Schritten (v) bis (viii) so ausgewählt, dass das Zwischenprodukt in dem Schritt (ix) eine anorganische Lumineszenverbindung ist, die durch die Formel (I) dargestellt ist M(I)icM(II)iaSi5NixCiyOiz:Eu2+ ib (I) worin M(I) eine einwertige Spezies ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, F, Cl, Br und I (vorzugsweise Li, Na und F, insbesondere Li und F), ausgewählt ist, worin M(II) ein zweiwertiges Kation ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Sr und einer Kombination aus Sr und mindestens einem von Mg, Ca und Ba (wobei M(II) insbesondere Sr ist), ausgewählt ist, worin 1,7 ≤ ia ≤ 2 (vorzugsweise 1,7 ≤ ia ≤ 1,999, mehr bevorzugt 1,8 ≤ ia ≤ 1,995, insbesondere 1,85 ≤ ia ≤ 1,97), 0 < ib ≤ 0,1 (vorzugsweise 0,001 ≤ ib ≤ 0,1, mehr bevorzugt 0,005 ≤ ib ≤ 0,08, insbesondere 0,02 < ib ≤ 0,06), 0 ≤ ic ≤ 0,1, 5 ≤ ix ≤ 8 (vorzugsweise 5,5 ≤ ix ≤ 7,8, mehr bevorzugt 6 ≤ ix ≤ 7,5, insbesondere 6,25 ≤ ix ≤ 7,25), 0 ≤ iy ≤ 1,5 (vorzugsweise 0,005 ≤ iy ≤ 1,5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ iy ≤ 1,25, insbesondere 0,02 ≤ iy ≤ 0,1), 0 ≤ iz ≤ 5 (vorzugsweise 0,005 ≤ iz ≤ 5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ iz ≤ 2,5, insbesondere 0,05 ≤ iz ≤ 0,5), wobei iy ≠ iz, wobei das Zwischenprodukt ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts eine Peak 1-Höhe iHP1 des Zwischenprodukts bei einer Peak 1-Peakwellenlänge iPλP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts eine Peak 2-Höhe iHP2 des Zwischenprodukts bei einer Peak 2-Peakwellenlänge iPλP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei iPλP1 < iPλP2, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 ein Peakverhältnis iPR des Zwischenprodukts von ≥ 1 (vorzugsweise 1 bis 10, mehr bevorzugt 1 bis 5, insbesondere 1 bis 2) aufweist, das gemäß der folgenden Gleichung iPR = iHP1/iHP2 festgelegt ist.
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Vorzugsweise weist das Zwischenprodukt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 auf, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts eine Peak 1-Peakwellenlänge iPλP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts eine Peak 2-Peakwellenlänge iPλP2 des Zwischenprodukts und eine Halbwertsbreite iFWHMP2 des Zwischenprodukts von < 100 nm (vorzugsweise ≤ 99 nm, mehr bevorzugt ≤ 98 nm, insbesondere ≤ 97 nm) aufweist, wobei iPλP1 < iPλP2.
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Vorzugsweise weist das Zwischenprodukt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 auf, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts eine Peak 1-Peakwellenlänge iPλP1 des Zwischenprodukts und eine Peak 1-Fläche iAP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts eine Peak 2-Peakwellenlänge iPλP2 des Zwischenprodukts und eine Peak 2-Fläche iAP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei iPλP1 < iPλP2, und wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 ein Flächenverhältnis iAR des Zwischenprodukts von ≥ 0,6 (vorzugsweise 0,6 bis 10, mehr bevorzugt 0,6 bis 5, insbesondere 0,6 bis 1) aufweist, das gemäß der folgenden Gleichung iAR = iAP1/iAP2 festgelegt ist.
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Vorzugsweise weist das Zwischenprodukt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES453 auf, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 eine Gesamthalbwertsbreite iFWHMGesamt des Zwischenprodukts von < 90 nm (vorzugsweise < 85 nm) gekoppelt mit einer CIEX von > 0,625 (vorzugsweise > 0,627, mehr bevorzugt > 0,630) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms aufweist. Mehr bevorzugt weist das Zwischenprodukt bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES453 auf, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES453 eine Gesamthalbwertsbreite iFWHMGesamt des Zwischenprodukts von < 90 nm (vorzugsweise < 85 nm) gekoppelt mit einer CIEX von > 0,625 (vorzugsweise > 0,627, mehr bevorzugt > 0,630) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms aufweist, wobei das Zwischenprodukt eine hohe Lumineszenz (vorzugsweise Lumen ≥ 210%, mehr bevorzugt ≥ 220%, insbesondere ≥ 225%) aufweist, gemessen unter den in den Beispielen angegebenen Bedingungen.
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Vorzugsweise weist das Zwischenprodukt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm auf, wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak iP1 des Zwischenprodukts eine Peak 1-Höhe iHP1 des Zwischenprodukts bei einer Peak 1-Peakwellenlänge iPλP1 des Zwischenprodukts und eine Peak 1-Fläche iAP1 des Zwischenprodukts aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Zwischenprodukts einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak iP2 des Zwischenprodukts eine Peak 2-Höhe iHP2 des Zwischenprodukts bei einer Peak 2-Peakwellenlänge iPλP2 des Zwischenprodukts und eine Peak 2-Fläche iAP2 des Zwischenprodukts aufweist, wobei iPλP1 < iPλP2, und wobei das Zwischenprodukt-Emissionsspektrum iES455 ein Peakverhältnis iPR des Zwischenprodukts von ≥ 1 (vorzugsweise 1 bis 10, mehr bevorzugt 1 bis 5, insbesondere 1 bis 2) aufweist, das gemäß der folgenden Gleichung iPR = iHP1/iHP2 festgelegt ist (wobei das Zwischenprodukt vorzugsweise ferner ein Flächenverhältnis iAR des Zwischenprodukts von ≥ 0,6 aufweist) und wobei die Elemente in dem Zwischenprodukt in stöchiometrischen Verhältnissen oder in nicht-stöchiometrischen Verhältnissen vorliegen können.
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Vorzugsweise werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs das Zwischenproduktgemisch, das in dem Schritt (ix) bereitgestellt wird, die weitere Quelle von Eu2+-Kationen, die in dem Schritt (xii) bereitgestellt wird, falls diese vorliegt, und die Brennbedingungen in den Schritten (x) bis (xix) so ausgewählt, dass der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff eine anorganische Verbindung umfasst, die durch die Formel (II) dargestellt ist M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb (II) worin M(I) eine einwertige Spezies ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, F, Cl, Br und I (vorzugsweise Li, Na und F, insbesondere Li und F), ausgewählt ist, worin M(II) ein zweiwertiges Kation ist, das aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem von Mg, Ca, Sr und Ba (vorzugsweise Ca, Sr und Ba, mehr bevorzugt Ca und Sr, insbesondere Sr), ausgewählt ist, worin 1,7 ≤ pa ≤ 2 (vorzugsweise 1,7 ≤ pa ≤ 1,999, mehr bevorzugt 1,8 ≤ pa ≤ 1,995, insbesondere 1,85 ≤ pa ≤ 1,97), 0 < pb ≤ 0,3 (vorzugsweise 0,001 ≤ pb ≤ 0,3, mehr bevorzugt 0,005 ≤ pb ≤ 0,2, insbesondere 0,03 < pb ≤ 0,1), 0 ≤ pc ≤ 0,1, 5 ≤ px ≤ 8 (vorzugsweise 5,5 ≤ px ≤ 7,8, mehr bevorzugt 6 ≤ px ≤ 7,5, insbesondere 6,25 ≤ px ≤ 7,25), 0 ≤ py ≤ 1,5 (vorzugsweise 0,005 ≤ py ≤ 1,5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ py ≤ 1,25, insbesondere 0,02 ≤ py ≤ 0,1), 0 ≤ pz ≤ 5 (vorzugsweise 0,005 ≤ pz ≤ 5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ pz ≤ 2,5, insbesondere 0,05 ≤ pz ≤ 0,5), (vorzugsweise wobei py ≠ pz), wobei der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff ein Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs eine Peak 1-Höhe pHP1 des Leuchtstoffs bei einer Peak 1-Peakwellenlänge pPλP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs eine Peak 2-Höhe pHP2 des Leuchtstoffs, eine Peak 2-Peakwellenlänge pPλP2 des Leuchtstoffs und eine Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei pPλP1 < pPλP2, und wobei die Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs < 100 nm (vorzugsweise ≤ 99 nm, mehr bevorzugt ≤ 98 nm, insbesondere ≤ 97 nm) beträgt. Vorzugsweise weist das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs ferner eine CIEX von ≥ 0,637 (vorzugsweise ≥ 0,638, mehr bevorzugt ≥ 0,639) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms auf.
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Vorzugsweise werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs das Zwischenproduktgemisch, das in dem Schritt (ix) bereitgestellt wird, die weitere Quelle von Eu2+-Kationen, die in dem Schritt (xii) bereitgestellt wird, falls diese vorliegt, und die Brennbedingungen in den Schritten (x) bis (xix) so ausgewählt, dass der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff eine anorganische Verbindung umfasst, die durch die Formel (II) dargestellt ist M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb (II) worin M(I) eine einwertige Spezies ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, F, Cl, Br und I (vorzugsweise Li, Na und F, insbesondere Li und F), ausgewählt ist, worin M(II) ein zweiwertiges Kation ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Sr und einer Kombination aus Sr und mindestens einem von Mg, Ca und Ba (wobei M(II) insbesondere Sr ist), ausgewählt ist, worin 1,7 ≤ pa ≤ 2 (vorzugsweise 1,7 ≤ pa ≤ 1,999, mehr bevorzugt 1,8 ≤ pa ≤ 1,995, insbesondere 1,85 ≤ pa ≤ 1,97), 0 < pb ≤ 0,3 (vorzugsweise 0,001 ≤ pb ≤ 0,3, mehr bevorzugt 0,005 ≤ pb ≤ 0,2, insbesondere 0,03 < pb ≤ 0,1), 0 ≤ pc ≤ 0,1, 5 ≤ px ≤ 8 (vorzugsweise 5,5 ≤ px ≤ 7,8, mehr bevorzugt 6 ≤ px ≤ 7,5, insbesondere 6,25 ≤ px ≤ 7,25), 0 ≤ py ≤ 1,5 (vorzugsweise 0,005 ≤ py ≤ 1,5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ py ≤ 1,25, insbesondere 0,02 ≤ py ≤ 0,1), 0 ≤ pz ≤ 5 (vorzugsweise 0,005 ≤ pz ≤ 5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ pz ≤ 2,5, insbesondere 0,05 ≤ pz ≤ 0,5), (vorzugsweise wobei py ≠ pz), wobei der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff ein Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs eine Peak 1-Höhe pHP1 des Leuchtstoffs bei einer Peak 1-Peakwellenlänge pPλP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs eine Peak 2-Höhe pHP2 des Leuchtstoffs, eine Peak 2-Peakwellenlänge pPλP2 des Leuchtstoffs und eine Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei pPλP1 < pPλP2, und wobei die Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs < 100 nm (vorzugsweise ≤ 99 nm, mehr bevorzugt ≤ 98 nm, insbesondere ≤ 97 nm) beträgt. Vorzugsweise weist das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs eine CIEX von ≥ 0,637 (vorzugsweise ≥ 0,638, mehr bevorzugt ≥ 0,639) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms auf.
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Vorzugsweise werden in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs das Zwischenproduktgemisch, das in dem Schritt (ix) bereitgestellt wird, die weitere Quelle von Eu2+-Kationen, die in dem Schritt (xii) bereitgestellt wird, falls diese vorliegt, und die Brennbedingungen in den Schritten (x) bis (xix) so ausgewählt, dass der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff eine anorganische Verbindung umfasst, die durch die Formel (II) dargestellt ist M(I)pcM(II)paSi5NpxCpyOpz:Eu2+ pb (II) worin M(I) eine einwertige Spezies ist, die aus der Gruppe, bestehend aus Li, Na, K, F, Cl, Br und I (vorzugsweise Li, Na und F, insbesondere Li und F), ausgewählt ist, worin M(II) ein zweiwertiges Kation ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Sr und einer Kombination aus Sr und mindestens einem von Mg, Ca und Ba (wobei M(II) insbesondere Sr ist), ausgewählt ist, worin 1,7 ≤ pa ≤ 2 (vorzugsweise 1,7 ≤ pa ≤ 1,999, mehr bevorzugt 1,8 ≤ pa ≤ 1,995, insbesondere 1,85 ≤ pa ≤ 1,97), 0 < pb ≤ 0,3 (vorzugsweise 0,001 ≤ pb ≤ 0,3, mehr bevorzugt 0,005 ≤ pb ≤ 0,2, insbesondere 0,03 < pb ≤ 0,1), 0 ≤ pc ≤ 0,1, 5 ≤ px ≤ 8 (vorzugsweise 5,5 ≤ px ≤ 7,8, mehr bevorzugt 6 ≤ px ≤ 7,5, insbesondere 6,25 ≤ px ≤ 7,25), 0 ≤ py ≤ 1,5 (vorzugsweise 0,005 ≤ py ≤ 1,5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ py ≤ 1,25, insbesondere 0,02 ≤ py ≤ 0,1), 0 ≤ pz ≤ 5 (vorzugsweise 0,005 ≤ pz ≤ 5, mehr bevorzugt 0,01 ≤ pz ≤ 2,5, insbesondere 0,05 ≤ pz ≤ 0,5), wobei py ≠ pz, wobei der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff ein Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs eine Peak 1-Höhe pHP1 des Leuchtstoffs bei einer Peak 1-Peakwellenlänge pPλP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs eine Peak 2-Höhe pHP2 des Leuchtstoffs, eine Peak 2-Peakwellenlänge pPλP2 des Leuchtstoffs und eine Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei pPλP1 < pPλP2, und wobei die Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs < 100 nm (vorzugsweise ≤ 99 nm, mehr bevorzugt ≤ 98 nm, insbesondere ≤ 97 nm) beträgt. Vorzugsweise weist das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs eine CIEX von ≥ 0,637 (vorzugsweise ≥ 0,638, mehr bevorzugt ≥ 0,639) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms auf.
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Vorzugsweise weist der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm ein Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES453 auf, wobei das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES453 eine Gesamthalbwertsbreite pFWHMGesamt des Leuchtstoffs von ≤ 90 nm gekoppelt mit einer CIEX von > 0,637 (vorzugsweise ≥ 0,638, mehr bevorzugt ≥ 0,639) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms aufweist. Mehr bevorzugt weist der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm ein Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES453 auf, wobei das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES453 eine Gesamthalbwertsbreite pFWHMGesamt des Leuchtstoffs von ≤ 90 nm gekoppelt mit einer CIEX von > 0,637 (vorzugsweise ≥ 0,638, mehr bevorzugt ≥ 0,639) auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms aufweist, und wobei der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff eine hohe Lumineszenz (vorzugsweise Lumen ≥ 210%) aufweist, gemessen unter den in den Beispielen angegebenen Bedingungen.
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Der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, kann Verunreinigungen enthalten. Vorzugsweise umfasst der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, ≥ 80 Gew.-% (mehr bevorzugt 80 bis 100 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 90 bis 100 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 95 bis 100 Gew.-%, insbesondere 99 bis 100 Gew.-%) der anorganischen Lumineszenzverbindung, die durch die Formel (II) dargestellt ist, wobei der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff ein Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 bei der Anregung mit monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 455 nm aufweist, wobei das Leuchtstoff-Emissionsspektrum pES455 in eine erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs und eine zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs aufgelöst werden kann, wobei die erste Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen ersten Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der erste Gauss-Emissionskurvenpeak pP1 des Leuchtstoffs eine Peak 1-Höhe pHP1 des Leuchtstoffs, eine Peak 1-Peakwellenlänge pPλP1 des Leuchtstoffs und eine Peak 1-Fläche pAP1 des Leuchtstoffs aufweist, wobei die zweite Gauss-Emissionskurve des Leuchtstoffs einen zweiten Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei der zweite Gauss-Emissionskurvenpeak pP2 des Leuchtstoffs eine Peak 2-Höhe pHP2 des Leuchtstoffs, eine Peak 2-Peakwellenlänge pPλP2 des Leuchtstoffs, eine Peak 2-Fläche pAP2 des Leuchtstoffs und eine Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs aufweist, wobei pPλP1 < pPλP2, wobei die Halbwertsbreite pFWHMP2 des Leuchtstoffs < 100 nm (vorzugsweise ≤ 99 nm, mehr bevorzugt ≤ 98 nm, insbesondere ≤ 97 nm) beträgt, und wobei die anorganische Lumineszenzverbindung, die durch die Formel (II) dargestellt ist, als mindestens zwei verschiedene kristalline Phasen vorliegen kann (wobei die anorganische Lumineszenzverbindung, die durch die Formel (II) dargestellt ist, vorzugsweise als eine im Wesentlichen reine kristalline Phase (mehr bevorzugt ≥ 98% einer bestimmten kristallinen Phase, insbesondere ≥ 99% einer bestimmten kristallinen Phase) vorliegt).
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Vorzugsweise behält der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, ≥ 70% (mehr bevorzugt ≥ 85%, insbesondere ≥ 90%) von dessen relativer Emissionsintensität bei Temperaturen von 25 bis 150°C bei. Mehr bevorzugt behält der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, ≥ 70% (mehr bevorzugt ≥ 85%, insbesondere ≥ 90%) von dessen relativer Emissionsintensität bei Temperaturen von 25 bis 200°C bei. Insbesondere behält der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, ≥ 70% (mehr bevorzugt ≥ 85%, insbesondere ≥ 90%) von dessen relativer Emissionsintensität bei Temperaturen von 25 bis 250°C bei.
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Vorzugsweise weist der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine geringe thermische Löschung auf. Mehr bevorzugt weist der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine thermische Löschung von ≤ 5% bei 150°C auf. Insbesondere weist der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine thermische Löschung von ≤ 5% bei 150°C und von ≤ 15% bei 250°C auf.
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Vorzugsweise weist der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, einen Medianwert des Durchmessers von 2 bis 50 Mikrometer (mehr bevorzugt 4 bis 30 Mikrometer, insbesondere 5 bis 20 Mikrometer) auf.
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Gegebenenfalls umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs ferner: (xxi) Waschen des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs (vorzugsweise Waschen in Säure und entionisiertem Wasser bei Raumtemperatur).
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Vorzugsweise wird der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, gegebenenfalls gemahlen, gesiebt, gewaschen und getrocknet. Vorzugsweise wird der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff mit Säure gewaschen, worauf mit entionisiertem Wasser gewaschen wird. Vorzugsweise wird der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff gemahlen, zur Entfernung von unerwünschten Feinbestandteilen und Aggregaten gesiebt und dann in einer wässrigen Säurelösung (vorzugsweise einer verdünnten Säure, die eine Säurekonzentration von 0,5 bis 4 mol/Liter aufweist) dispergiert. Die verwendete wässrige Säurelösung wird vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus Chlorwasserstoffsäure, Fluorwasserstoffsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure, ausgewählt. Insbesondere ist die verwendete wässrige Säurelösung Chlorwasserstoffsäure. Der Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff wird dann vorzugsweise weiter mit entionisiertem Wasser gewaschen. Das Waschen mit Säure entfernt vorzugsweise Ausgangsmaterialien, unerwünschte Nebenprodukte und Flussmittelkomponenten (z. B. Halogenide und Erdalkaliverbindungen), die nicht in die Kristallstruktur des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffprodukts einbezogen sind. Der gewaschene Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff wird dann vorzugsweise getrocknet. Der getrocknete Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff wird dann vorzugsweise gesiebt, um jedwede Feinbestandteile und übergroßes Material zu entfernen.
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Gegebenenfalls umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs ferner: (xxii) Bereitstellen eines Oberflächenbehandlungsmaterials und (xxiii) Aufbringen des Oberflächenbehandlungsmaterials auf eine Oberfläche des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs.
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Oberflächenbehandlungsmaterialien, die zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden vorzugsweise so ausgewählt, dass sie dem Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoff mindestens eines von einer erhöhten Stabilität und einer verbesserten Verarbeitungsfähigkeit verleihen. Die Oberflächenbehandlung kann dem Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoff dadurch eine erhöhte Stabilität verleihen, dass dem Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoff z. B. eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit verliehen wird. Die Oberflächenbehandlung kann dem Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoff dadurch eine verbesserte Verarbeitungsfähigkeit verleihen, dass die Dispergierbarkeit des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs in einem gegebenen flüssigen Träger verbessert wird. Oberflächenbehandlungen umfassen z. B. Polymere (z. B. Acrylharze, Polycarbonate, Polyamide, Polyethylene und Polyorganosiloxane), Metallhydroxide (z. B. Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Siliziumhydroxid, Titanhydroxid, Zirkoniumhydroxid, Zinnhydroxid, Germaniumhydroxid, Niobhydroxid, Tantalhydroxid, Vanadiumhydroxid, Borhydroxid, Antimonhydroxid, Zinkhydroxid, Yttriumhydroxid, Bismuthydroxid), Metalloxide (z. B. Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Zinnoxid, Germaniumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Vanadiumoxid, Boroxid, Antimonoxid, Zinkoxid, Yttriumoxid, Bismutoxid), Metallnitride (z. B. Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid), Orthophosphate (z. B. Calciumphosphat, Bariumphosphat, Strontiumphosphat), Polyphosphate, Kombinationen von Alkalimetallphosphaten und Erdalkalimetallphosphaten mit Calciumsalzen (z. B. Natriumphosphat mit Calciumnitrat) und Glasmaterialien (z. B. Borosilikate, Phosphosilikate, Alkalisilikate).
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Gegebenenfalls umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs ferner: Bereitstellen eines flüssigen Trägers und Dispergieren des Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs in dem flüssigen Träger.
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Flüssige Träger, die zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Bildung einer Leuchtstoffzusammensetzung geeignet sind, werden vorzugsweise so ausgewählt, dass sie mindestens eines von der Lagerung der anorganischen Lumineszenzverbindung, die durch die Formel (II) dargestellt ist, und der Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung (vorzugsweise einer pcLED-Vorrichtung), die den Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoff enthält, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, verbessern. Der flüssige Träger kann so ausgewählt werden, dass er eine flüchtige Substanz ist (die z. B. während der Verarbeitung verdampft werden soll). Der flüssige Träger kann so ausgewählt werden, dass es sich um eine umwandlungsfähige Substanz handelt (die z. B. von einer fließfähigen Flüssigkeit zu einem nicht-fließfähigen Material umgewandelt wird).
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Flüchtige Substanzen, die zur Verwendung als flüssige Träger in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen beispielsweise: unpolare Lösungsmittel (z. B. Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, 1,4-Dioxan, Chloroform, Diethylether) und polar-aprotische Lösungsmittel (z. B. Dichlormethan, Tetrahydrofuran, Ethylacetat, Aceton, Dimethylformamid, Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Propylencarbonat).
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Umwandlungsfähige flüssige Träger, die zur Verwendung als flüssige Träger in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen z. B. thermoplastische Harze und wärmehärtende Harze, die beim Aussetzen gegenüber mindestens einem von Wärmeenergie und Photonenenergie einer Aushärtung unterliegen. Beispielsweise umfassen umwandlungsfähige flüssige Medien: Acrylharze (z. B. (Alkyl)acrylate, wie z. B. Polymethyl(meth)acrylat), Styrol, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Polycarbonate, Polyester, Phenoxyharze, Butyralharze, Polyvinylalkohole, Celluloseharze (z. B. Ethylcellulose, Celluloseacetat und Celluloseacetatbutyrat), Epoxyharze, Phenolharze und Silikonharze (z. B. Polyorganosiloxane).
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Gegebenenfalls umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffs ferner: Bereitstellen eines Additivs und Einbringen des Additivs in die Leuchtstoffzusammensetzung.
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Bevorzugte Additive zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen ein Dispergiermittel. Vorzugsweise fördert das Dispergiermittel die Bildung und Stabilisierung der Leuchtstoffzusammensetzung. Bevorzugte Dispergiermittel umfassen z. B. Titanoxide, Aluminiumoxide, Bariumtitanate und Siliziumoxide.
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Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den folgenden Beispielen detailliert beschrieben.
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Vergleichsbeispiele C1 bis C6 und Beispiele 1 bis 15
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Herstellung von anorganischen Lumineszenzverbindungen
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Vergleichsbeispiele C1 bis C6
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Die anorganische Lumineszenzverbindung, die generisch durch die Formel (II) dargestellt ist, in jedem der Vergleichsbeispiele C1 bis C6 wurde durch eine Festkörperreaktion mit den in der Tabelle 2 angegebenen Ausgangsmaterialien hergestellt. Die Ausgangsmaterialien wurden in einer Pulverform bereitgestellt, abgewogen, physikalisch miteinander gemischt und mit einem Mörser und Pistill in einem Handschuhkasten in einer getrockneten Stickstoffatmosphäre zur Bildung eines einheitlichen Pulvergemischs gemahlen. Das Pulvergemisch wurde dann in einen Tiegel eingebracht, der in einer herkömmlichen Weise durch wiederholtes Aussetzen gegenüber Siliziumquellen bei einer hohen Temperatur zur Bildung einer Metallsilizid-Oberflächenschicht auf der Pulverkontaktfläche des Tiegels behandelt worden ist. Der befüllte Tiegel wurde dann in einem Hochtemperaturofen in einer strömenden Atmosphäre aus hochreinem Stickstoff/Wasserstoff (N2/H2) angeordnet. Das Pulvergemisch wurde dann bei einer Temperatur von 1500 bis 1850°C für 8 bis 12 Stunden in einem Hochtemperaturofen in der strömenden N2/H2-Atmosphäre erwärmt. Das resultierende Pulver wurde aus dem Tiegel entnommen und zur Bildung eines einheitlichen Pulvergemischs unter Verwendung eines Mörsers und Pistills in einer getrockneten Stickstoffatmosphäre gemahlen. Das Pulvergemisch wurde dann wieder in den Tiegel eingebracht. Der befüllte Tiegel wurde dann in dem Hochtemperaturofen in einer strömenden hochreinen N2/H2-Atmosphäre angeordnet und bei einer Temperatur von 1500 bis 1850°C für weitere 8 bis 12 Stunden in der strömenden N2/H2-Atmosphäre erwärmt. Das resultierende Pulver wurde dann aus dem Tiegel entnommen und zur Bildung eines einheitlichen Pulvergemischs unter Verwendung eines Mörsers und Pistills in einer getrockneten Stickstoffatmosphäre gemahlen. Dieses Pulvergemisch wurde dann wieder in den Tiegel eingebracht. Der befüllte Tiegel wurde dann erneut in dem Hochtemperaturofen in einer strömenden hochreinen N2/H2-Atmosphäre angeordnet und bei einer Temperatur von 1500 bis 1850°C für weitere 8 bis 12 Stunden in der strömenden N2/H2-Atmosphäre erwärmt. Das resultierende Pulver wurde dann aus dem Brenntiegel entnommen, unter Verwendung eines Mörsers und Pistills gemahlen, mit Säure und entionisiertem Wasser bei Raumtemperatur gewaschen, gemahlen und dann unter Verwendung eines 100 bis 400 U.S. Standard-Siebs gesiebt, so dass die anorganische Lumineszenzverbindung bereitgestellt wurde.
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Beispiele 1 bis 11
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Das Zwischenprodukt, das durch die Formel (I) dargestellt ist, in jedem der Beispiele 1 bis 11 wurde durch eine Festkörperreaktion mit den in der Tabelle 2 angegebenen Ausgangsmaterialien hergestellt. Die in der Tabelle 2 angegebenen Ausgangsmaterialien wurden in einer Pulverform bereitgestellt. Alle Ausgangsmaterialien wurden physikalisch miteinander gemischt und mit einem Mörser und Pistill in einem Handschuhkasten in einer getrockneten Stickstoffatmosphäre zur Bildung eines einheitlichen Pulvergemischs gemahlen. Das Pulvergemisch wurde dann in einen Tiegel eingebracht, wobei die Pulverkontaktfläche des Tiegels neues Molybdän war (d. h., die Pulverkontaktfläche der Tiegel in jedem der Beispiele 1 bis 11 wurde in dem Zustand verwendet, wie sie von dem Tiegellieferanten erhalten worden ist, wobei sie nicht durch ein Aussetzen gegenüber Silizium bei hoher Temperatur vor der Verwendung behandelt wurden). Der befüllte Tiegel wurde dann in einem Hochtemperaturofen in einer strömenden Atmosphäre aus hochreinem Stickstoff/Wasserstoff angeordnet. Das Pulvergemisch wurde dann bei einer Temperatur von 1500 bis 1850°C für 8 bis 12 Stunden in einem Hochtemperaturofen in der strömenden N
2/H
2-Atmosphäre erwärmt. Das resultierende Pulver wurde aus dem Tiegel entnommen und zur Bildung eines einheitlichen Pulvergemischs unter Verwendung eines Mörsers und Pistills gemahlen. Das resultierende Pulvergemisch wurde dann wieder in den Tiegel eingebracht. Der befüllte Tiegel wurde dann wieder in dem Hochtemperaturofen in der strömenden N
2/H
2-Atmosphäre angeordnet und bei einer Temperatur von 1500 bis 1850°C für weitere 8 bis 12 Stunden in der strömenden N
2/H
2-Atmosphäre erwärmt. Das resultierende Pulver wurde dann aus dem Tiegel entnommen, unter Verwendung eines Mörsers und Pistills gemahlen, mit Säure und entionisiertem Wasser bei Raumtemperatur gewaschen, gemahlen und dann unter Verwendung eines 100 bis 400 U.S. Standard-Siebs gesiebt, so dass ein Zwischenprodukt bereitgestellt wurde. Tabelle 2
Bsp. Nr. | Sr3N2 (g) | Si3N4 (g) | Eu2O3 (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 |
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Beispiele 12 bis 15 (Eu2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoffe gemäß der Formel (II))
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In den Beispielen 12 bis 15 wurde das Zwischenprodukt von den Beispielen 8 bis 11 jeweils mit einer zusätzlichen Charge von Eu
2O
3 vereinigt, wie es in der Tabelle 3 angegeben ist, und das Gemisch wurde dann wieder in den gleichen Tiegel eingebracht, der in den Beispielen 8 bis 11 verwendet worden ist. Der befüllte Tiegel wurde dann wieder in dem Hochtemperaturofen angeordnet und bei einer Temperatur von 1500 bis 1850°C für weitere 8 bis 12 Stunden in der strömenden N
2/H
2-Atmosphäre erwärmt. Das resultierende Pulver wurde dann aus dem Tiegel entnommen, unter Verwendung eines Mörsers und Pistills gemahlen, mit Säure und entionisiertem Wasser bei Raumtemperatur gewaschen, gemahlen und dann unter Verwendung eines 100 bis 400 U.S. Standard-Siebs gesiebt, so dass der Eu
2+-aktivierte anorganische rote Leuchtstoff bereitgestellt wurde. Tabelle 3
Bsp. | Produkt von Bsp. | Eu2O3 (g) |
12 | 8 | 1,60 |
13 | 9 | 1,72 |
14 | 10 | 1,80 |
15 | 11 | 1,88 |
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Eigenschaften der anorganischen Lumineszenzverbindung
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Die anorganischen Lumineszenzverbindungen von jedem der Vergleichsbeispiele C1 bis C6, die Zwischenprodukte von jedem der Beispiele 1 bis 7 und die Eu2+-aktivierten anorganischen roten Leuchtstoffe von jedem der Beispiele 12 bis 15 wurden dann mit einer Säure und entionisiertem Wasser bei Raumtemperatur gewaschen, bevor die nachstehend beschriebenen Analysen zur Erstellung der in den Tabellen 4 und 5 angegebenen Daten durchgeführt wurden.
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Das Emissionsspektrum ES453 von jedem der Materialien bei der Anregung mit einer Lichtquelle (d. h., einer Leuchtdioden(LED)-Lampe mit einem Peak bei 453 nm) wurde unter Verwendung eines Ocean Optics USB4000-Spektrometers, das von Ocean Optics erhältlich ist, analysiert. Die Gesamtpeakwellenlänge PλGesamt und die Gesamthalbwertsbreite FWHMGesamt des Emissionsspektrums ES453, die für jedes Material bestimmt worden sind, sind in der Tabelle 4 angegeben.
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Die Farbwertkoordinaten CIEX und CIEY des Emissionsspektrums ES453 auf der Basis des CIE 1931-Farbwertdiagramms wurden für jedes der Materialien aus dem Emissionsspektrum in dem Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm bei einer Anregung durch die Emission von der LED-Lichtquelle berechnet. Die für die Materialien bestimmten Farbwertkoordinaten sind in der Tabelle 4 angegeben.
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Die interne Quanteneffizienz für jedes der Materialien wurde durch Entnehmen einer Probe des Materials, Einbringen der Probe in eine Zelle, Montieren der Zelle in einer Ulbrichtkugel und dann Aussetzen des Materials gegenüber Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wurde, bestimmt. Insbesondere wurde das Licht von der Lichtquelle durch eine optische Röhre geleitet und durch ein schmales Bandpassfilter zur Bereitstellung von monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge von 453 nm gefiltert, das dann auf das Material gerichtet wurde. Das Spektrum von Licht, das von dem Material in der Ulbrichtkugel bei der Anregung mit dem Licht von der Lichtquelle emittiert worden ist, und des durch das Material reflektierten Lichts wurde mit einem Ocean Optics USB4000-Spektrometer, das von Ocean Optics erhältlich ist, gemessen. Die Umwandlungs- bzw. Konversionseffizienzen (QE und Emission) sind relativ zu einem internen Standard angegeben. Der Lichtstrom (Lumen) wurde für jedes der Materialien aus dem Emissionsspektrum ES
453 in dem Wellenlängenbereich von 500 bis 780 nm bei der Anregung durch die Emission von der 453 nm-LED-Lichtquelle berechnet und relativ zu einem internen Standard angegeben. Jeder dieser Werte ist in der Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
Bsp. Nr. | CIEX | CIEY | FWHMGesamt (nm) | PλGesamt (nm) | Lumen (%) | QE (%) | Emission (%) |
C1 | 0,635 | 0,364 | 88 | 623 | 201 | 104 | 117 |
C2 | 0,634 | 0,365 | 87 | 622 | 206 | 104 | 118 |
C3 | 0,634 | 0,365 | 87 | 623 | 205 | 104 | 117 |
C4 | 0,639 | 0,36 | 90 | 626 | 186 | 97 | 113 |
C5 | 0,637 | 0,362 | 92 | 626 | 187 | 102 | 114 |
C6 | 0,637 | 0,363 | 92 | 626 | 188 | 103 | 114 |
1 | 0,628 | 0,371 | 80 | 618 | 238 | 105 | 118 |
2 | 0,629 | 0,371 | 80 | 618 | 237 | 105 | 118 |
3 | 0,629 | 0,371 | 80 | 618 | 232 | 103 | 116 |
4 | 0,628 | 0,372 | 80 | 618 | 238 | 105 | 118 |
5 | 0,627 | 0,373 | 80 | 618 | 243 | 108 | 119 |
6 | 0,632 | 0,367 | 83 | 620 | 221 | 103 | 117 |
7 | 0,632 | 0,367 | 83 | 620 | 221 | 103 | 118 |
12 | 0,639 | 0,361 | 86 | 622 | 211 | 104 | 123 |
13 | 0,639 | 0,361 | 86 | 623 | 214 | 105 | 124 |
14 | 0,639 | 0,360 | 85 | 622 | 211 | 104 | 123 |
15 | 0,639 | 0,360 | 86 | 622 | 215 | 106 | 125 |
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Das Emissionsspektrum ES
455 von jedem der Materialien bei der Anregung mit einer Lichtquelle (einem monochromatischen 455 nm-Laser) wurde unter Verwendung eines Spektrometers mit einer spektralen Auflösung von 1,5 nm weiter analysiert. Das Emissionsspektrum ES
455 von jedem der Materialien bei der Anregung mit dem monochromatischen 455 nm-Laser wurde einzeln mittels der GRAMS-Peakanpassungssoftware mit 2 Gaussbanden angepasst, so dass die Daten, die in der Tabelle 5 angegeben sind, für jedes der Materialien erstellt wurden. Es sollte beachtet werden, dass es sich bei den in der Tabelle 5 angegebenen Daten um den Durchschnitt handelt, der von der Analyse von doppelten Proben der Materialien abgeleitet wurde. Tabelle 5
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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