JP2009512741A - 固体照明用途のセリウム系蛍光体材料 - Google Patents
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Abstract
〜a=14.88Åの格子パラメータの面心立方ユニットセルに結晶化するCaSiN2−δOδ:Ce3+等のカルシウムシリケートニトリド三成分系を有し、高強度の赤色光を発する発光性セリウム(Ce)添加化合物。このCe添加化合物は、下記のいずれかにおいて、白色光用途に使用可能である:(i)黄色または緑色の蛍光体を有する青色LEDを基材とする系の光品質を向上するため、(ii)青色LEDおよび緑色蛍光体との組み合わせにおけるオレンジ色蛍光体として、または(iii)紫外(UV)LED並びに赤色、緑色および青色(RGB)の蛍光体を有する構成における赤色蛍光体として。Caサイトにおいてより小型の元素に置換すると、またはSiサイトにおいてより大型の元素に置換すると、発光波長は黄色またはオレンジ色の領域の方向に短波長化する。
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、同時継続であって同一人に譲渡された次の米国特許出願:2005年9月30日にAnthony K.CheethamとRonan P.Le Toquinとによって出願された、発明名称が「CERIUM BASED PHOSPHOR MATERIALS FOR SOLID−STATE LIGHTING APPLICATIONS」、代理人事件番号が30794.138−US−P1(2005−618−1)である米国仮特許出願第60/722,900号、および2005年9月30日にRonan P.Le ToquinとAnthony K.Cheethamによって出願された、発明名称が「NITRIDE AND OXY−NITRIDE CERIUM BASED PHOSPHOR MATERIALS FOR SOLID−STATE LIGHTING APPLICATIONS」、代理人事件番号が30794.145−US−P1(2005−753−1)である米国仮特許出願第60/722,682号の米国特許法第119条第(e)項の優先権の利益を主張するものであり、これらの出願は参考として本明細書に援用される。
本出願は、同時継続であって同一人に譲渡された次の米国特許出願:2005年9月30日にAnthony K.CheethamとRonan P.Le Toquinとによって出願された、発明名称が「CERIUM BASED PHOSPHOR MATERIALS FOR SOLID−STATE LIGHTING APPLICATIONS」、代理人事件番号が30794.138−US−P1(2005−618−1)である米国仮特許出願第60/722,900号、および2005年9月30日にRonan P.Le ToquinとAnthony K.Cheethamによって出願された、発明名称が「NITRIDE AND OXY−NITRIDE CERIUM BASED PHOSPHOR MATERIALS FOR SOLID−STATE LIGHTING APPLICATIONS」、代理人事件番号が30794.145−US−P1(2005−753−1)である米国仮特許出願第60/722,682号の米国特許法第119条第(e)項の優先権の利益を主張するものであり、これらの出願は参考として本明細書に援用される。
本出願は、同時継続であって同一人に譲渡された次の米国特許出願:Ronan P.Le ToquinとAnthony K.Cheethamとによって同日に出願された、発明名称が「NITRIDE AND OXY−NITRIDE CERIUM BASED PHOSPHOR MATERIALS FOR SOLID−STATE LIGHTING APPLICATIONS」、代理人事件番号が30794.145−US−U1(2005−753−2)である米国実用特許出願第xx/xxx,xxx号であって、2005年9月30日にRonan P.Le ToquinとAnthony K.Cheethamによって出願された、発明名称が「NITRIDE AND OXY−NITRIDE CERIUM BASED PHOSPHOR MATERIALS FOR SOLID−STATE LIGHTING APPLICATIONS」、代理人事件番号が30794.145−US−P1(2005−753−1)である米国仮特許出願第60/722,682の優先権を主張する、出願に関連し、これらの出願は参考として本明細書に援用される。
(発明の分野)
本発明は、固体照明用途のセリウム(Ce)系蛍光体材料に関する。
本発明は、固体照明用途のセリウム(Ce)系蛍光体材料に関する。
(関連技術の記述)
(注:本出願は、本明細書全体において、例えば[x]のように括弧内の1つ以上の参照番号により示される、多数の異なる公表資料を参照する。これら参照番号に従って配列されるこれら異なる公表資料のリストは、後述の「参考文献」と題する段落にある。これら公表資料のそれぞれを、本明細書において参照により援用する。)
GaN/InGaN等のワイドバンドギャップ半導体材料を基材とする発光ダイオード(LED)は、紫外(UV)および/または青色(300nm〜460nm)を、高効率かつ長寿命で発生する[1、15](非特許文献1、非特許文献2)。このようなLEDからの発光は、蛍光体材料の発光特性を用いてより低エネルギーの放射線に変換することが可能である。高強度の青色光(10)は、図1(a)に示すように、白色光(14)に見える青色および黄色の光(13)が発せられるように青色LED(11)と黄色蛍光体(12)とを組み合わせることにより、白色LEDデバイスを作製するのに用いることができる。あるいは、図1(b)に示す緑色とオレンジ色蛍光体との混合体(15)は、白色光(14)に見える青色、緑色、およびオレンジ色の光(16)を発するであろう。あるいは、高強度のUV光(20)は、図2に示すように、UVLED(21)と、白色光(24)に見える赤色、緑色、および青色の光(23)を発する3つの赤色、緑色、および青色(RGB)蛍光体の混合体(22)とを組み合わせることにより、白色LEDデバイスを作製するのに用いることができる。LED(11)および(21)は、それぞれ基板(17)および(25)上に形成してもよい。
(注:本出願は、本明細書全体において、例えば[x]のように括弧内の1つ以上の参照番号により示される、多数の異なる公表資料を参照する。これら参照番号に従って配列されるこれら異なる公表資料のリストは、後述の「参考文献」と題する段落にある。これら公表資料のそれぞれを、本明細書において参照により援用する。)
GaN/InGaN等のワイドバンドギャップ半導体材料を基材とする発光ダイオード(LED)は、紫外(UV)および/または青色(300nm〜460nm)を、高効率かつ長寿命で発生する[1、15](非特許文献1、非特許文献2)。このようなLEDからの発光は、蛍光体材料の発光特性を用いてより低エネルギーの放射線に変換することが可能である。高強度の青色光(10)は、図1(a)に示すように、白色光(14)に見える青色および黄色の光(13)が発せられるように青色LED(11)と黄色蛍光体(12)とを組み合わせることにより、白色LEDデバイスを作製するのに用いることができる。あるいは、図1(b)に示す緑色とオレンジ色蛍光体との混合体(15)は、白色光(14)に見える青色、緑色、およびオレンジ色の光(16)を発するであろう。あるいは、高強度のUV光(20)は、図2に示すように、UVLED(21)と、白色光(24)に見える赤色、緑色、および青色の光(23)を発する3つの赤色、緑色、および青色(RGB)蛍光体の混合体(22)とを組み合わせることにより、白色LEDデバイスを作製するのに用いることができる。LED(11)および(21)は、それぞれ基板(17)および(25)上に形成してもよい。
最初に商品化された白色LEDは、青色フォトンを黄色フォトンに変換するY3Al5O12:Ce3+(YAG)蛍光体層と組み合わされた、460nm付近の青色フォトンを発するInGaNチップを基材としていた[2、3](非特許文献3、特許文献1)。その結果、わずかに青味がかった白色光が発生される。これは、原理的には、第二の蛍光体からの赤色フォトンを加えることにより改良できる。事実、赤色蛍光体は、用いられる構成に関わらず白色LEDの開発に必要であり、赤色に対する人間の目の感度が低いことを補償するために、非常に強度の高いものでなければならない[4](非特許文献4)。しかし、高強度の赤色蛍光体は、ストークスシフトが増加して量子収率が低下するため、実現が非常に困難である。
Ce3+添加材料では、通常、UV発光が観察される[5](非特許文献5)。しかし、高結晶場対称性(Ce−YAG[2](非特許文献3))により、または強共有結合性Ce環境(硫化物またはオキシニトライド[6](非特許文献6))により、発光波長のエネルギーが減少することがある。Ce3+添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)は最も重要な実例であり、青色励起(460nmにおける)において強力な黄色発光(540nmにおける)を示す。この特異な黄色発光は、微小正方晶系歪に関連するCeサイトの立方結晶場が原因である[2](非特許文献3)。以前にVan Krevelらが実証したように[6](非特許文献7)、より共有結合性の強い窒素等のアニオンで酸素を置換することにより、オキシニトリド化合物で緑色〜黄色のCe3+発光を観察することも可能である。さらに共有結合特性を強化しようとして、新たなEu2+添加サイアロン[7、8](特許文献2、非特許文献7)またはシリコン(オキシ)ニトリド[9〜11](特許文献3〜特許文献5)系材料に到達した。これらの材料は、非常に高効率のオレンジ色発光を示すことが報告されている。Eu2+添加M2Si5N8(ここに、Mはカルシウム、ストロンチウム、バリウム)は、今までのところ、最も興味深いものの一つである[10](特許文献4)。ニトリド化合物に見られるより長波長の発光波長は、UVの一部および可視スペクトル範囲を包含するより広い励起バンドと関連性がある。
米国特許第5,998,925号明細書
米国特許第6,717,353号明細書
米国特許第6,670,748号明細書
米国特許第6,682,663号明細書
米国特許出願公開第2003/0006702号明細書
Nakamura,G.Fasol,The Blue Laser Diode:GaN Based Light Emitters and Lasers,Springer,Berlin(1997).
S.P.Den Baars,in Solid State Luminescence Theory,Materials and Devices,edited by A.H.Kitai,Chapman and Hall,London(1993).
G.Blasse and A.Brill,Appl.Phys. Lett.,11(1967):J.Chem.Phys.,47(1967)5139.
T.Justel,H.Nikol,C.Ronda,Angew.Chem.Int.Ed.,1998,37,30843103.
G.Blasse,B.C.Grabmeier,Luminescent Materials,Springer,Berlin(1994).
J.W.H.van Krevel,H.T.Hintzen,R. Metselaar,A.Meijerink,J.Alloys Compd.268(1−2),272−277(1998).
J.W.H.van Krevel,J.W.T.van Rutten,H.Mandal,H.T.Hinzen,R.Metselaar,J.Solid State Chem.165(1)19−24(2002).
本発明は、高強度の赤色光を発する発光性Ce化合物、すなわち、CaSiN2−δOδ:Ce3+を開示する。これは、〜a=14.88Åの格子パラメータを有する面心立方ユニットセルに結晶化するカルシウムシリケートニトリド(calcium silicate nitride)三成分系の新相(new phase)である。この化合物は、下記のいずれかにおいて、白色光用途に使用可能である:(i)黄色/緑色蛍光体を有する青色LEDを基材とする系の光品質向上のため、(ii)青色LED+オレンジ色および緑色蛍光体におけるオレンジ色蛍光体として、または(iii)UVLEDプラス3RGB蛍光体構成における赤色蛍光体として。Caサイトにおいてより小型の元素に置換すると、またはSiサイトにおいてより大型の元素に置換すると、発光波長が黄色/オレンジ色領域の方向に短波長化するため、この化合物は、青色LEDとともに黄色蛍光体として直接的に用いることもできる。このことから、本発明は、以下に示す多数の異なる実施形態を包含する。
一実施形態において、本発明は固体照明用途の装置であり、LEDと、このLEDに近接して配置され、このLEDからの放射線で励起されたときにオレンジ色〜赤色の光を発する発光性Ce化合物とを備える。LEDおよび発光性Ce化合物の種々の組み合わせは、(1)発光性Ce化合物が黄色または緑色の蛍光体と組合わされて用いられる場合の青色LED、(2)発光性Ce化合物がオレンジ色蛍光体として緑色蛍光体と組合わされて用いられる場合の青色LED、または(3)発光性Ce化合物がRGB蛍光体群の中の赤色蛍光体として用いられる場合のUVLED、を含んでもよい。
発光性Ce化合物は次の式で表され、
Mx(Si,Al)yNz−δOδ:Ce3+
ここに、
Mx(Si,Al)yNz−δOδ:Ce3+
ここに、
発光性Ce化合物は、下記の処置を用いて作製してもよい。
(a)混合体を形成するために、化学量論量の、(1)Ca3N2またはCa金属、(2)AlN、(3)Si3N4Si2N2NH、またはSi(NH)2、および(4)金属、ニトライドまたは酸化物のいずれかとしての希土類源(rare earth source)であるCe、を混合することと、
(b)酸化または加水分解を防止するために、[O2]<1百万分率(ppm)および[H2O]<1ppmの条件で混合体の重量を計量し、粉に挽くことと、
(c)0.5〜4リッタ/分の条件のN2流通下で1300℃と1500℃との間の温度に加熱するために、混合体をAl2O3またはBNのるつぼ内に充填すること。
(b)酸化または加水分解を防止するために、[O2]<1百万分率(ppm)および[H2O]<1ppmの条件で混合体の重量を計量し、粉に挽くことと、
(c)0.5〜4リッタ/分の条件のN2流通下で1300℃と1500℃との間の温度に加熱するために、混合体をAl2O3またはBNのるつぼ内に充填すること。
次に図面について説明する。図面では、同じ参照番号は全体にわたって同じ部分を表す。
以下の好適な実施形態についての説明では、この一部を形成する添付図面を参照する。添付図面の中には、本発明を実施できる特定の実施形態が概略図により示されている。他の実施形態を利用してもよいこと、および本発明の範囲から逸脱することなく構成を改変してもよいことが理解されるべきである。
(技術の開示)
本発明の主題は、青色またはUVのLEDを基材とする白色固体照明での用途に、新規の蛍光体材料を発見することである。そのため、本発明は、オレンジ色〜赤色の発光材料の合成と、蛍光体単体としてのそれの応用、または、白色LEDを実現する他のものとの組み合わせにおける、例えば図1および2に示す態様でのそれの応用とを対象に含む。
本発明の主題は、青色またはUVのLEDを基材とする白色固体照明での用途に、新規の蛍光体材料を発見することである。そのため、本発明は、オレンジ色〜赤色の発光材料の合成と、蛍光体単体としてのそれの応用、または、白色LEDを実現する他のものとの組み合わせにおける、例えば図1および2に示す態様でのそれの応用とを対象に含む。
本発明は、放射線により励起されたときにオレンジ色〜赤色の光を発し、UV〜緑色または黄色の範囲の波長を吸収する発光性Ce化合物を有する組成物を範囲に含む。
この組成物は次の式で表すことができ、
Mx(Si,Al)yNz−δOδ:Ce3+
ここに、
Mx(Si,Al)yNz−δOδ:Ce3+
ここに、
図3は、いかにしてこれらの材料を準備し得るかを示すフローチャートである。
ブロック30は、混合体を形成するために、化学量論量の、(1)Ca3N2またはCa金属、(2)AlN、(3)Si3N4、Si2N2NH、またはSi(NH)2、および(4)金属、もし可能であればニトライド、または酸化物のいずれかであるCe等の希土類源、を混合する処置を示す。この処置は、希土類等のより大きなイオン半径を有する元素を、Ca結晶学的サイトに導入すること、および/またはアニオン副格子内の空位の存在若しくは酸素置換により導入することを含んでもよい。
ブロック31は、混合体の重量を計量し、粉に挽く処置を示す。これは、酸化または加水分解等の劣化を防止するために、グローブボックス内([O2]<1百万分率(ppm)および[H2O]<1ppm)で実施されなければならない。
ブロック32は、この混合体を、管炉内で0.5〜4リッタ/分の窒素(N2)流通下で1300℃と1500℃との間の温度に加熱する、例えばサファイア(Al2O3)またはニトリドボロン(BN)のるつぼ内に充填する処置を示す。
X線回折、29SiNMR分光法およびUV/可視発光励起分光法を用いて、すべてのサンプルを特性評価した。
CaSiN2相は、セルパラメータao=5.1229Å、bo=10.2074Å、およびco=14.8233Åで、斜方晶系対称(空間群Pnma)に結晶化することが既に報告されている[12〜14]。図4に示すように、カルシウムシリケートニトリド三成分系(CaSiN2)の新相の特性評価を行うのに、シンクロトロンX線回折試験が用いられた。本明細書で紹介されるCaSiN2関連相は、取り得る空間群がF23の立方晶の対称性、および〜a=14.88Åの精製セルパラメータを有する。この相は、ac=2√2ao、ac=√2aoac=coの関係に従い、文献で報告されているものと関係付けることができる。ここで報告される新相は、Ca結晶学的サイトに、希土類等のより大きなイオン半径を有する元素を導入することによってのみ、および/またはアニオン副格子内の空位の存在若しくは酸素置換によって(すなわち、δおよび窒素濃度の選択によって)のみ、得ることができる。
CaSiN2−δOδ:Ce3+化合物のCaサイトにおいてより小型の元素に置換すると、またはSiサイトにおいてより大型の元素に置換すると、発光波長は黄色/オレンジ色のスペクトル領域の方向に短波長化する。
図5(a)および6(a)は、オレンジ色〜赤色の光を発する発光性Ce化合物のさらなる実施例であり、図5(b)および6(b)は、UV〜黄色の範囲の波長を含む励起スペクトル、すなわちバンドを有する発光性Ce化合物のさらなる実施例である。
CaSiN2−δOδ:Ce3+化合物にはいくつかの重要な特性がある。第一に、図5(a)に示すように、それは高強度の赤色発光(ピークは〜620nm)を示す最初のCe3+蛍光体材料である。それは、図5(b)および6(b)に示すように、黄色および緑色の領域、並びに青色および紫外の領域で励起可能な、希少な蛍光体の1つでもある。赤色発光は、図5(b)に示すように、緑色光を赤色に変換する第二の蛍光体としてそれを付加することにより、YAGおよび青色LED構成の青味がかった色合いを補償するのに用いることができる。第二に、緑色から赤色への遷移は、光合成による植物成長を促進するのに有用であろう。第三に、この蛍光体の波長可変発光(下記の表3参照)により、図6(a)に示すように単独の黄色またはオレンジ色の蛍光体としても、または図6(b)に示すように460nm(例えば、青色LED)で励起可能な緑色発光蛍光体との組み合わせにおいても、それは非常に興味深いものになっている。CaおよびSiサイトでの置換により、最大点が500nmと650nmとの間にあり、450nmから700nmまでの可視スペクトルを範囲に含む発光が生じる。励起バンドを400nmと600nmとの間に調整することも可能である。予測されるように、これらの化合物は、図5(a)、5(b)、6(a)、および6(b)に示すように、比較的ブロードなピークを有する典型的なセリウム化合物の発光/励起ピーク形状(すなわち、スペクトル)を示す。図5(a)および6(a)の発光スペクトルの半値全幅(FWHM)はおそらく〜90nmであり、オレンジ色および赤色の光に対応する波長の全スペクトルを含む。図5(b)および6(b)における励起スペクトルは、FWHMが60nmであろう。発光および励起がブロードであるというこれらの特徴により、有益な色表現特性が得られる。
これらの新規の蛍光体は、発光性Ce化合物が、図5(b)および6(b)に示すようにGaNまたはZnO系LEDを用いてUV(〜380nm)で励起可能なため、固体照明の設計用にUVLEDとともに用いられる3種類の蛍光体(赤色、緑色、および青色)を有する群における黄色または赤色の蛍光体としても興味深いであろう。
図7は固体照明用途の装置の概略図であり、LED(70)および発光性Ce化合物(71)を有する組成物を含む。但し、発光性Ce化合物はLED(70)に近接して配置されており、発光性Ce化合物は、LEDからの放射線(73)により励起されたときにオレンジ色〜赤色光(72)を発する。
発光性Ce化合物は、1つ以上の他の蛍光体(74)と組み合わせて用いてもよい。例えば、LED(70)が青色LEDである場合、発光性Ce化合物(71)は、青色LEDとともに、黄色または緑色の蛍光体等の他の蛍光体(74)と組み合わせて用いてもよい。あるいは、LED(70)が青色LEDである場合、発光性Ce化合物(71)は、青色LEDとともに、オレンジ色蛍光体として緑色蛍光体等の他の蛍光体(74)と組み合わせて用いてもよい。同様に、LED(70)がUVLEDである場合、発光性Ce化合物はUVLEDとともに、RGB蛍光体群(74)における赤色蛍光体として用いてもよい。LED(70)からの放射線(73)および他の蛍光体(74)との組み合わせにおいて発光性Ce化合物により発せられる光(75)の合成は、白色光(76)に見えるであろう。
発光性化合物または蛍光体を形成するのに、Ce以外の他の希土類をカルシウムシリケートニトリド系の新相に導入しまたは添加してもよい。同一の立方晶の対称性は存続し、一連の希土類に渡ってユニットセルパラメータの典型的減少が観察される(下記の表1参照)。蛍光体としての用途の観点からも、これらの材料の光学特性は興味深い(下記の表2参照)。それ故、図7の装置は、立方晶の対称性(面心立方等)を有し、他の希土類を添加されたカルシウムシリケートニトリド三成分系からの発光性化合物(71)を利用してもよい。
(参考文献)
下記の参考文献を、本明細書において参照により援用する。
下記の参考文献を、本明細書において参照により援用する。
[1] Nakamura,G.Fasol,The Blue Laser Diode:GaN Based Light Emitters and Lasers,Springer,Berlin(1997).
[2] G.Blasse and A.Brill,Appl.Phys. Lett.,11(1967):J.Chem.Phys.,47(1967)5139.
[3] U.S.Patent No.5,998,925,to Y.Shimizu.et al.,issued December 7,1999,and entitled ”Light emitting device having a nitride compound semiconductor and a phosphor containing a garnet fluorescent material.”
[4] T.Justel,H.Nikol,C.Ronda,Angew.Chem.Int.Ed.,1998,37,30843103.
[5] G.Blasse,B.C.Grabmeier,Luminescent Materials,Springer,Berlin(1994).
[6] J.W.H.van Krevel,H.T.Hintzen,R.Metselaar,A.Meijerink,J.Alloys Compd.268(1−2),272−277(1998).
[7] U.S.Patent No.6,717,353,to G.0.Mueller et al.,issued April 6,2004,and entitled ”Phosphor converted light emitting device.”
[8] J.W.H.van Krevel,J.W.T.van Rutten,H.Mandal,H.T.Hinzen,R.Metselaar,J.Solid State Chem.165(1)19−24(2002).
[9] U.S.Patent No.6,670,748,to A.Ellens et al.,issued December 30,2003,and entitled ”illumination unit having at least one LED as light source.”
[10] U.S.Patent No.6,682,663,to G.Botty et al.,issued January 2004,and entitled ”Pigment with day light fluorescence.”
[11] U.S.Patent Publication No.20030006702,by R.B.Mueller−Mach et al.,published January 9,2003,and entitled ”Red deficiency compensating phosphor light emitting device.”
[12] Z.A.Gal,P.M.Mallinson,H.J.Orchard,S.J.Clarke.Inorg.Chem.2004,43,3998−4006.
[13] S.S.Lee,S.Lim,S.S.Sun,J.F.Wagner.Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng.3241,1997,pp.75−79.
[14] E.A.Pugar,J.H.Kennedy,P.D.Morgan,J.H.Porter,J.Am.Ceram.Soc.71[6]C−288(1988).
[15] S.P.Den Baars,in Solid State Luminescence Theory,Materials and Devices,edited by A.H.Kitai,Chapman and Hall,London(1993)。
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[14] E.A.Pugar,J.H.Kennedy,P.D.Morgan,J.H.Porter,J.Am.Ceram.Soc.71[6]C−288(1988).
[15] S.P.Den Baars,in Solid State Luminescence Theory,Materials and Devices,edited by A.H.Kitai,Chapman and Hall,London(1993)。
(結論)
本発明の好適な実施形態についての説明の結論をここに記す。本発明の1つ以上の実施形態についての前述の説明は、図解と記述を目的に提供されている。これは、網羅的であること、または本発明を開示の正確な形態に限定することを目的とするものではない。上述の教示に鑑みて、本発明の骨子から本質的に逸脱することなしに、多数の変形および変更が可能である。この詳細な説明によってではなく、これの最後に加えられている請求項によって本発明の範囲が制限されることが意図されている。
本発明の好適な実施形態についての説明の結論をここに記す。本発明の1つ以上の実施形態についての前述の説明は、図解と記述を目的に提供されている。これは、網羅的であること、または本発明を開示の正確な形態に限定することを目的とするものではない。上述の教示に鑑みて、本発明の骨子から本質的に逸脱することなしに、多数の変形および変更が可能である。この詳細な説明によってではなく、これの最後に加えられている請求項によって本発明の範囲が制限されることが意図されている。
Claims (18)
- 発光ダイオード(LED)と、
該発光ダイオードからの放射線によって励起されたときにオレンジ色〜赤色の光を発する発光性セリウム(Ce)化合物と
を備えた固体照明用途の装置。 - 前記発光ダイオードは青色発光ダイオードであり、前記発光性セリウム化合物は黄色または緑色の蛍光体と組み合わされて該青色発光ダイオードとともに用いられる、請求項1に記載の装置。
- 前記発光ダイオードは青色発光ダイオードであり、前記発光性セリウム化合物はオレンジ色蛍光体として、緑色蛍光体と組み合わされて該青色発光ダイオードとともに用いられる、請求項1に記載の装置。
- 前記発光ダイオードは紫外(UV)発光ダイオードであり、前記発光性セリウム化合物は赤色、緑色、および青色(RGB)の蛍光体の群における赤色蛍光体として、該紫外発光ダイオードとともに用いられる、請求項1に記載の装置。
- 放射線により励起されたときにオレンジ色〜赤色の光を発する発光性セリウム(Ce)化合物を備える、組成物。
- 前記発光性Ce化合物が紫外(UV)〜緑色の範囲の波長で励起される、請求項5に記載の組成物。
- ゲルマニウム(Ge)がシリコン(Si)の代わりに用いられる、請求項7に記載の組成物。
- Mがイットリウム(Y)またはランタニド(Ln)元素であり、電荷補償のためにシリコン(Si)がアルミニウム(Al)またはガリウム(Ga)により置換された、請求項7に記載の組成物。
- 前記発光性Ce化合物が立方ユニットセルに結晶化するカルシウムシリケートニトリド三成分系の新相である、請求項7に記載の組成物。
- 前記発光性Ce化合物がCaSiN2−δOδ:Ce3+を備える、請求項10に記載の組成物。
- Caサイトにおいてより小型の元素に置換することにより、またはSiサイトにおいてより大型の元素に置換することにより、発光波長が黄色またはオレンジ色のスペクトル領域の方向に短波長化する、請求項11に記載の組成物。
- 前記発光性Ce化合物が、
(a)混合体を形成するために、化学量論量の、(1)Ca3N2またはCa金属、(2)AlN、(3)Si3N4Si2N2NH、またはSi(NH)2、および(4)金属、ニトライドまたは酸化物のいずれかとしての希土類源であるCe、を混合するステップと、
(b)酸化または加水分解を防止するために、[O2]<1百万分率(ppm)および[H2O]<1ppmの条件で該混合体の重量を計量し、粉に挽くステップと、
(c)該混合体を0.5〜4リッタ/分の条件のN2流通下で1300℃と1500℃との間の温度に加熱するステップと
を用いて作製される、請求項7に記載の組成物。 - 前記発光性化合物が黄色または緑色の蛍光体と組み合わされて、青色発光ダイオードとともに用いられる、請求項5に記載の組成物。
- 前記発光性Ce化合物がオレンジ色蛍光体として、緑色蛍光体と組み合わされて青色発光ダイオードとともに用いられる、請求項5に記載の組成物。
- 前記発光性Ce化合物が赤色、緑色、および青色(RGB)の蛍光体の群における赤色蛍光体として、紫外(UV)発光ダイオードとともに用いられる、請求項5に記載の組成物。
- (a)混合体を形成するために、化学量論量の、(1)Ca3N2またはCa金属、(2)AlN、(3)Si3N4Si2N2NH、またはSi(NH)2、および(4)金属、ニトライドまたは酸化物のいずれかとしての希土類源、を混合するステップと、
(b)酸化または加水分解を防止するために、[O2]<1百万分率(ppm)および[H2O]<1ppmの条件で該混合体の重量を計量し、粉に挽くステップと、
(c)該混合体を0.5〜4リッタ/分の条件のN2流通下で1300℃と1500℃との間の温度に加熱するステップと
を含む、発光性化合物の作製方法。 - 前記希土類源がセリウム(Ce)である、請求項17に記載の方法。
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