JP2016508174A - Terbium-containing aluminate-based yellow-green to yellow-emitting phosphor - Google Patents

Terbium-containing aluminate-based yellow-green to yellow-emitting phosphor Download PDF

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Abstract

白色LED、全般照明、及びLED並びにバックライトディスプレイを用途とする、黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系のテルビウム(Tb)含有蛍光体を本明細書に開示する。この蛍光体はガドリニウム(Gd)を更に含有する場合がある。この蛍光体は、式(Lu1−xTbx)3Al5O12:Ceを有する、セリウム賦活された黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体を含み、式中、AはGd及びTbのうちの少なくとも一方であり、0.1≦x<1.0であり、この蛍光体は約550nm〜約565nmの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成されており、この蛍光体は少なくともいくらかのTbを含有する。Disclosed herein are yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based terbium (Tb) -containing phosphors for use in white LEDs, general lighting, and LEDs and backlight displays. This phosphor may further contain gadolinium (Gd). The phosphor includes a cerium activated yellow-green to yellow light emitting lutetium aluminate phosphor having the formula (Lu1-xTbx) 3Al5O12: Ce, wherein A is at least one of Gd and Tb. 0.1 ≦ x <1.0, and the phosphor is configured to emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 565 nm, and the phosphor contains at least some Tb. To do.

Description

本開示の実施形態は、希土類テルビウム(Tb)を含有するアルミネート系の黄緑色〜黄色発光蛍光体を目的とする。かかる蛍光体は、全般照明システム、白色LEDに基づく白色光照明システム、信号灯、指示灯等、並びにディスプレイバックライト、プラズマディスプレイパネル、LEDベースのディスプレイパネル等が含まれるディスプレイ用途など、多様な技術分野に応用することが可能である。   Embodiments of the present disclosure are directed to an aluminate-based yellow-green to yellow-emitting phosphor containing rare earth terbium (Tb). Such phosphors are used in various technical fields such as general illumination systems, white light illumination systems based on white LEDs, signal lights, indicator lights, and display applications including display backlights, plasma display panels, LED-based display panels, etc. It is possible to apply to.

本発明の実施形態はアルミネート系蛍光体を目的としており、これらの蛍光体は、セリウムで賦活し希土類テルビウム(Tb)でドープしたときに、電磁スペクトルの黄緑色〜黄色部分の可視光を発する。この蛍光体は、希土類ルテチウム(Lu)及び/又はガドリニウム(Gd)もまた含む場合がある。「電磁スペクトルの黄緑色〜黄色部分の可視光」という用語は、約550nm〜約600nmのピーク発光波長を有する光を意味すると定義する。かかる蛍光体は、所謂「白色光LED」を用いて白色光が生成される商業市場において使用することができるが、発光ダイオードは特定のモノクロ色の光を発するものであり、肉眼により白いと知覚される波長の組み合わせではないため、この「白色光LED」という用語にはいくらか語弊がある。とはいえ、この用語は照明産業の用語として定着している。   Embodiments of the present invention are directed to aluminate-based phosphors, which emit visible light in the yellow-green to yellow part of the electromagnetic spectrum when activated with cerium and doped with rare earth terbium (Tb). . The phosphor may also contain rare earth lutetium (Lu) and / or gadolinium (Gd). The term “visible light in the yellow-green to yellow part of the electromagnetic spectrum” is defined to mean light having a peak emission wavelength of about 550 nm to about 600 nm. Such phosphors can be used in the commercial market where white light is generated using so-called “white light LEDs”, but light emitting diodes emit specific monochrome light and are perceived as white by the naked eye. The term “white light LED” has some nuisance because it is not a combination of wavelengths to be used. Nevertheless, this term has taken root as a term in the lighting industry.

歴史的には、YAG:Ce(セリウム賦活されたイットリウムアルミネートガーネット)は、上述の照明システムにおける光の黄色成分を供給するために使用されてきた。他の蛍光体ホスト、とりわけシリケート系、サルフェート系、ニトリドシリケート系、及びオキソニトリドシリケート系のそれらと比較して、YAG:Ceは青色光により励起されたときに比較的高い吸収効率を有し、高温かつ高湿の環境で安定であり、高い量子効率(QE>95%)を有する一方でなお、広範な発光スペクトルを表示する。   Historically, YAG: Ce (cerium activated yttrium aluminate garnet) has been used to provide the yellow component of light in the lighting systems described above. Compared to those of other phosphor hosts, especially silicate, sulfate, nitridosilicate, and oxonitridosilicate, YAG: Ce has a relatively high absorption efficiency when excited by blue light. However, it is stable in a high temperature and high humidity environment and has a high quantum efficiency (QE> 95%) while still displaying a broad emission spectrum.

YAG:Ce系蛍光体の使用に伴う一つの短所としては、場合によっては演色が不十分であるという短所のほかに、この蛍光体のピーク発光が長すぎること、すなわち、例えばバックライト用途のような発光源としての用途においてオレンジ色又は赤色に深すぎるということが挙げられる。YAG:Ceの代替としてはセリウムドープしたLuAl12化合物(LAG:Ce)が挙げられ、これはYAG:Ceと同じ結晶構造を有し、このイットリウム系化合物と類似した温度及び湿度安定性、並びに量子効率を有している。このような類似性にもかかわらず、LAG:CeはYAG:Ceとは異なるピーク発光波長を呈し、ルテチウムの場合、このピーク波長は約540nmである。しかしながら、この発光波長は、例えば適切な、バックライトとしての用途及び全般照明用途などの特定の用途のために十分に短いものではないので、それらの用途にとって理想的ではない。 One disadvantage associated with the use of YAG: Ce-based phosphors is that, in addition to the disadvantage that color rendering is insufficient in some cases, the peak emission of the phosphor is too long, that is, for example, in backlight applications. For example, it is too deep orange or red for use as a light source. An alternative to YAG: Ce is the cerium-doped Lu 3 Al 5 O 12 compound (LAG: Ce), which has the same crystal structure as YAG: Ce and is temperature and humidity stable similar to this yttrium compound As well as quantum efficiency. Despite such similarities, LAG: Ce exhibits a different peak emission wavelength than YAG: Ce, and in the case of lutetium, this peak wavelength is about 540 nm. However, this emission wavelength is not ideal for those applications because it is not short enough for certain applications such as, for example, suitable backlighting and general lighting applications.

したがって、温度及び湿度安定性に関してガーネットと同程度で、かつ約550nm〜約600nmの範囲のピーク発光波長を有する構造の蛍光体は、当該技術分野において、とりわけバックライト技術及び全般照明に関する分野において、必要とされている。本実施形態にしたがい、希土類テルビウム(Tb)を含むルテチウム(Lu)アルミネート系蛍光体を提供することにより、これらの課題に対処することができる。これらの蛍光体は希土類ガドリニウム(Gd)もまた含む場合がある。   Accordingly, phosphors having a structure similar to garnet in terms of temperature and humidity stability and having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 600 nm are known in the art, particularly in the field of backlight technology and general lighting. is necessary. According to the present embodiment, these problems can be addressed by providing a lutetium (Lu) aluminate phosphor containing rare earth terbium (Tb). These phosphors may also contain rare earth gadolinium (Gd).

本開示の実施形態は、テルビウム(Tb)を含有する(一部の実施形態ではTbに加えてガドリニウム(Gd)も含有する)黄緑色及び黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体を目的とする。これらの蛍光体は、白色LED、全般照明用途、及びLEDディスプレイ並びにバックライトディスプレイに使用することができる。   Embodiments of the present disclosure are directed to yellow-green and yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphors that contain terbium (Tb) (and in some embodiments also contain gadolinium (Gd) in addition to Tb). These phosphors can be used in white LEDs, general lighting applications, and LED displays and backlight displays.

本発明の一実施形態において、蛍光体は、テルビウム(Tb)、アルミニウム(Al)、及び酸素(O)を含む、セリウム賦活された黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体を含むことができ、この蛍光体は約380nm〜約480nmの範囲の波長を有する励起放射光を吸収し、約550nm〜約600nmの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成されている。黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体は、約420nm〜約480nmの範囲の波長を有する放射線により励起することができる。この蛍光体は式(Lu1−xTbAl12:Ceを有する場合があり、式中xは約0.1〜1.0未満の範囲であり、この蛍光体は、約380nm〜約480nmの範囲の波長を有する励起放射光を吸収し、約550nm〜約565nmの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成されている。この蛍光体は、希土類元素ガドリニウム(Gd)を更に含む場合があり、式(Lu1−x−yTbGdAl12:Ceを有することができ、式中、xは約0.1〜1.0未満の範囲であり、yはゼロより大きく、x+y<1である。更に、このTb含有蛍光体は、CIE座標において20℃から220℃までの範囲の温度にかけてx及びy両方の座標に関して0.005未満シフトすることができ、そのような蛍光体の具体的な例としては、(Lu0.61Tb0.3Ce0.09Al12、(Lu0.41Tb0.5Ce0.09Al12、及び(Lu0.41Gd0.2Tb0.3Ce0.09Al12が挙げられる。 In an embodiment of the present invention, the phosphor may include a cerium activated yellow-green to yellow light emitting lutetium aluminate-based phosphor including terbium (Tb), aluminum (Al), and oxygen (O). The phosphor is configured to absorb excitation radiation having a wavelength in the range of about 380 nm to about 480 nm and to emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 600 nm. The yellow-green to yellow light emitting aluminate-based phosphor can be excited by radiation having a wavelength in the range of about 420 nm to about 480 nm. The phosphor has the formula (Lu 1-x Tb x) 3 Al 5 O 12: may have a Ce, wherein x is in the range of less than about 0.1 to 1.0, the phosphor is about It is configured to absorb excitation radiation having a wavelength in the range of 380 nm to about 480 nm and emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 565 nm. The phosphor may further include the rare earth element gadolinium (Gd), and may have the formula (Lu 1-xy Tb x Gd y ) 3 Al 5 O 12 : Ce, where x is about The range is less than 0.1 to 1.0, y is greater than zero and x + y <1. Furthermore, this Tb-containing phosphor can shift less than 0.005 for both x and y coordinates over temperatures ranging from 20 ° C. to 220 ° C. in CIE coordinates, a specific example of such a phosphor. (Lu 0.61 Tb 0.3 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.41 Tb 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 , and (Lu 0.41 Gd 0.2 Tb 0.3 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 .

本発明の別の実施形態において、蛍光体は、式(Lu1−x−yCeAl122zを有し、式中、AはTb、BはMg、Sr、Ca、及びBaのうちの少なくとも1つであり、CはF、Cl、Br、及びIのうちの少なくとも1つであり、0.001≦x<1.0であり、0.001≦y<0.2であり、かつ0<z≦0.5である、セリウム賦活された黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体を含む。 In another embodiment of the present invention, the phosphor has the formula (Lu 1-x-y A x Ce y) 3 B z Al 5 O 12 C 2z, wherein, A is Tb, B is Mg, At least one of Sr, Ca, and Ba, C is at least one of F, Cl, Br, and I, 0.001 ≦ x <1.0, and 0.001 ≦ A cerium activated yellow-green to yellow light emitting aluminate-based phosphor in which y <0.2 and 0 <z ≦ 0.5 is included.

本発明の別の実施形態において、蛍光体は、式(Lu0.91−xCe0.09Al12により表されるセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体を含む。ここで、AはTbであり、Gdを更に含む場合があり、xは約0.001〜約1.0の範囲である。 In another embodiment of the present invention, the phosphor is a cerium activated yellow green to yellow light emitting aluminate-based fluorescence represented by the formula (Lu 0.91-x A x Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12. Including the body. Here, A is Tb and may further contain Gd, and x is in the range of about 0.001 to about 1.0.

本発明の更なる実施形態によると、白色光照明システムは、200nm〜480nmの範囲内の発光波長を有する励起源と、赤色発光蛍光体又は緑色発光蛍光体の少なくとも一方と、テルビウムを含有するセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体と、を含む場合があり、この蛍光体は、約550nm〜約565nmの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成されている。このセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体は、約380nm〜約480nmの範囲の波長を有する励起放射光を吸収するように構成され得る。このセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体は、ガドリニウムを更に含む場合がある。   According to a further embodiment of the present invention, the white light illumination system comprises an excitation source having an emission wavelength in the range of 200 nm to 480 nm, at least one of a red-emitting phosphor or a green-emitting phosphor, and cerium containing terbium. And an activated yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphor, the phosphor being configured to emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 565 nm. The cerium activated yellow-green to yellow light emitting lutetium aluminate-based phosphor can be configured to absorb excitation radiation having a wavelength in the range of about 380 nm to about 480 nm. This cerium activated yellow-green to yellow light emitting lutetium aluminate-based phosphor may further contain gadolinium.

本発明の特定の実施形態の以下の説明を添付の図と併せて参照することにより、本発明のこれら及び他の態様並びに特徴は当業者には明白となろう。
異なるMgF添加剤濃度を用いたLu2.91Ce0.09Al12のSEMモルホロジーを示し、MgF添加剤の増量につれて粒径がより大きくより均一になることを図示している。 異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のY2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連のX線回折(XRD)パターンである。 異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連のX線回折(XRD)パターンである。 5重量%のMgF添加剤及び5重量%のSrF添加剤を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連のX線回折(XRD)パターンである。 異なる濃度のMgF添加剤を用いた例示のY2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の発光スペクトルであり、この発光スペクトルは青色LEDによる蛍光体の励起により得られる。 青色LEDでの励起下の、異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の正規化された発光スペクトルである。 青色LEDでの励起下の、異なるMgF添加剤濃度を用いたLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の発光スペクトルである。 青色LEDでの励起下の、異なる濃度のMgF添加剤を用いたLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の正規化された発光スペクトルであり、結果は、Lu2.91Ce0.09Al12の発光ピークが、特定量のMgF添加剤により、より短い波長にシフトすること、及びMgF添加剤の量が多いほど発光ピーク波長が短くなることを示している。 蛍光体を青色LEDで励起したときの、5重量%のMgF添加剤及び5重量%のSrF添加剤を用いたLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の正規化された発光スペクトルであり、ハロゲン化塩添加剤を含有していない対照試料と比較した結果を示しており、これらの結果は、MgF合成化合物を用いると、SrF合成化合物の場合より発光ピークがより短い波長にシフトすることを図示している。 SrF添加剤の濃度の増加につれて例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の発光波長がどのように低下するかを示している。 異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の正規化された励起スペクトルであり、MgF添加剤の濃度の増加につれて励起スペクトルが狭まるのを示している。 市販のCe:YAG蛍光体と比較した、5重量%のMgF添加剤を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の温度依存性を示す。 5重量%のSrF添加剤を用いた、式Lu2.91Ce0.09Al12を有する例示の緑色発光アルミネート系蛍光体を含む白色LEDのスペクトルを示し、この白色LEDは、式(Ca0.2Sr0.8)AlSiN:Eu2+を有する赤色蛍光体もまた含んでおり、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の両方をInGaN LED発光青色光で励起したときに得られる白色光の色特性はCIE x=0.24、かつCIE y=0.20であった。 青色InGaNLEDと、式Lu2.91Ce0.09Al12を有する緑色ガーネット(3重量%のMgF添加剤又は5重量%のSrF添加剤のいずれかを有する)と、式(Ca0.2Sr0.8)AlSiN:Eu2+を有する赤色窒化物若しくは式(Sr0.5Ba0.5SiO:Eu2+を有するシリケートと、を成分とする白色LEDのスペクトルであり、この白色光の色座標はCIE(x=0.3、y=0.3)である。 2727℃(3,000K)で測定した図14の白色LEDシステムのスペクトルである。 Gdレベルの増加に伴うこれらのハロゲン化アルミネートのピーク発光波長が全体で約550nm〜約580nmの範囲内であったことを示しており、Baシリーズに関してBaのレベルは化学量論的に0.15で一定にし、Srのレベルは化学量論的に0.34で一定にした。 Gdレベルの増加に伴うこれらのハロゲン化アルミネートのピーク発光波長が全体で約550nm〜約580nmの範囲内であったことを示しており、Baシリーズに関してBaのレベルは化学量論的に0.15で一定にし、Srのレベルは化学量論的に0.34で一定にした。 Baシリーズの蛍光体及びSrシリーズの蛍光体の双方のX線回折パターンであり、それらの光度データは図16A〜Bに示す。 Baシリーズの蛍光体及びSrシリーズの蛍光体の双方のX線回折パターンであり、それらの光度データは図16A〜Bに示す。 本実施形態による青色光源で励起した代表的なTb及び/又はGd含有蛍光体の光電子放出スペクトルであり、このスペクトルは光電子放出波長に応じたフォトルミネッセンス強度のプロットである。 本実施形態による青色光源で励起した代表的なTb及び/又はGd含有蛍光体の光電子放出スペクトルであり、このスペクトルは光電子放出波長に応じたフォトルミネッセンス強度のプロットである。 本実施形態による青色光源で励起した代表的なTb及び/又はGd含有蛍光体の光電子放出スペクトルであり、このスペクトルは光電子放出波長に応じたフォトルミネッセンス強度のプロットである。 Gd又はTbのいずれかの濃度に対するピーク発光波長のプロットであり、したがって、含まれるGd及び/又はTbの量がピーク発光波長に与える影響を示している。 図21で研究した様々なGd濃度及びTb濃度を用いたものと同じシリーズの蛍光体についてのピーク発光波長に対するフォトルミネッセンス強度のプロットである。 温度を上昇させたときの例示の一連の蛍光体についてのCIE y座標対CIE x座標をプロットしたグラフであり、このデータは、温度の上昇がCIE y座標の値の低下及びCIE x座標の増加につながることを示している。
These and other aspects and features of the invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the following description of specific embodiments of the invention in conjunction with the accompanying figures.
FIG. 5 shows the SEM morphology of Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 with different MgF 2 additive concentrations, showing that the particle size becomes larger and more uniform with increasing amounts of MgF 2 additive. FIG. 3 is a series of X-ray diffraction (XRD) patterns of an exemplary Y2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different MgF 2 additive concentrations. FIG. 4 is a series of X-ray diffraction (XRD) patterns of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different MgF 2 additive concentrations. FIG. 4 is a series of X-ray diffraction (XRD) patterns of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor using 5 wt% MgF 2 additive and 5 wt% SrF 2 additive. FIG. 4 is a series of emission spectra of an exemplary Y2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different concentrations of MgF 2 additive, which is obtained by excitation of the phosphor with a blue LED. FIG. 4 is a series of normalized emission spectra of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different MgF 2 additive concentrations under excitation with a blue LED. FIG. 4 is an emission spectrum of Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different MgF 2 additive concentrations under excitation with a blue LED. Normalized emission spectrum of Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different concentrations of MgF 2 additive under excitation with blue LED, the result is Lu 2.91 Ce The emission peak of 0.09 Al 5 O 12 is shifted to a shorter wavelength by a specific amount of MgF 2 additive, and the emission peak wavelength is shortened as the amount of MgF 2 additive is increased. . Normalized Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with 5 wt% MgF 2 additive and 5 wt% SrF 2 additive when the phosphor is excited with a blue LED It is an emission spectrum, and shows the result compared with the control sample which does not contain a halide salt additive. These results show that the emission peak is higher when MgF 2 synthetic compound is used than when SrF 2 synthetic compound is used. The shift to shorter wavelengths is illustrated. FIG. 4 shows how the series of emission wavelengths of the exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor decreases with increasing concentration of SrF 2 additive. FIG. 4 is a series of normalized excitation spectra of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different MgF 2 additive concentrations, with the excitation spectrum narrowing with increasing MgF 2 additive concentration. Showing. FIG. 5 shows the temperature dependence of an exemplary Lu2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with 5 wt% MgF 2 additive compared to a commercially available Ce: YAG phosphor. 5 was used wt% of SrF 2 additive, shows the spectrum of a white LED including a green light-emitting aluminate phosphor of example having the formula Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 , the white LED, Also included is a red phosphor having the formula (Ca 0.2 Sr 0.8 ) AlSiN 3 : Eu 2+ , a white color obtained when both green and red phosphors are excited with InGaN LED-emitting blue light. The color characteristics of the light were CIE x = 0.24 and CIE y = 0.20. Blue InGaNLED, and (with either 3% by weight of MgF 2 additives or 5 wt% of SrF 2 additive) wherein Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 green garnet having the formula (Ca 0.2 Sr 0.8 ) AlSiN 3 : red nitride with Eu 2+ or silicate with formula (Sr 0.5 Ba 0.5 ) 2 SiO 4 : Eu 2+ The color coordinates of the white light are CIE (x = 0.3, y = 0.3). 15 is a spectrum of the white LED system of FIG. 14 measured at 2727 ° C. (3,000 K). This shows that the peak emission wavelengths of these halogenated aluminates with increasing Gd levels were generally in the range of about 550 nm to about 580 nm, with the Ba level being stoichiometrically 0. 15, the Sr level was stoichiometrically constant at 0.34. This shows that the peak emission wavelengths of these halogenated aluminates with increasing Gd levels were generally in the range of about 550 nm to about 580 nm, with the Ba level being stoichiometrically 0. 15, the Sr level was stoichiometrically constant at 0.34. It is an X-ray diffraction pattern of both the Ba series phosphor and the Sr series phosphor, and their luminous intensity data are shown in FIGS. It is an X-ray diffraction pattern of both the Ba series phosphor and the Sr series phosphor, and their luminous intensity data are shown in FIGS. It is a photoelectron emission spectrum of the typical Tb and / or Gd containing fluorescent substance excited with the blue light source by this embodiment, and this spectrum is a plot of the photoluminescence intensity according to a photoelectron emission wavelength. It is a photoelectron emission spectrum of the typical Tb and / or Gd containing fluorescent substance excited with the blue light source by this embodiment, and this spectrum is a plot of the photoluminescence intensity according to a photoelectron emission wavelength. It is a photoelectron emission spectrum of the typical Tb and / or Gd containing fluorescent substance excited with the blue light source by this embodiment, and this spectrum is a plot of the photoluminescence intensity according to a photoelectron emission wavelength. It is a plot of the peak emission wavelength versus the concentration of either Gd or Tb, thus showing the effect of the amount of Gd and / or Tb included on the peak emission wavelength. FIG. 22 is a plot of photoluminescence intensity versus peak emission wavelength for the same series of phosphors using the various Gd and Tb concentrations studied in FIG. FIG. 4 is a graph plotting CIE y coordinates versus CIE x coordinates for an exemplary series of phosphors as the temperature is increased; this data shows that increasing the temperature decreases the value of the CIE y coordinates and increases the CIE x coordinates. It shows that it leads to.

ここで、当業者が本発明を実施するのを可能にするために、本発明の例示的な例として提供した図を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の図及び実施例は本発明の範囲を一つの実施形態に限定することを意図したものではなく、説明又は図示された要素のいくつか又は全てを相互に交換することにより他の実施形態も可能であることに注意されたい。更に、周知の成分を用いて本発明の特定の要素を部分的に又は完全に実施することが可能である場合、本発明を不明瞭にしないために、かかる周知の成分のうち本発明の理解のために必要である部分のみを説明し、かかる周知の成分のその他の部分の詳細な説明は割愛する。本明細書において、単一の成分を示す実施形態を限定的なものとみなすべきではなく、むしろ、本発明は、本明細書において明示的に言及しない限り、同じ成分を複数含む他の実施形態あるいはその逆の他の実施形態も包含することを意図している。更に、出願者らは、別の明示的な記載がない限り、本明細書又は特許請求の範囲のいかなる用語をも一般的でない意味若しくは特別の意味に帰することを意図していない。更に、本発明は、例示的に本明細書において参照した既知の成分の現在既知の同等物及び将来知られることになる同等物を包含する。   Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the figures provided as illustrative examples of the present invention to enable those skilled in the art to practice the present invention. The following figures and examples are not intended to limit the scope of the invention to one embodiment, but other embodiments may be obtained by exchanging some or all of the elements described or illustrated with one another. Note that it is possible. Further, in order to avoid obscuring the present invention, it is possible to understand the present invention in order to avoid obscuring the present invention when it is possible to implement the specific elements of the present invention partially or completely using known components. Only the parts necessary for the purpose are described, and detailed descriptions of other parts of such well-known ingredients are omitted. In the present specification, embodiments showing a single component should not be considered limiting, but rather, the invention is directed to other embodiments that include a plurality of the same component, unless expressly stated otherwise herein. Or vice versa, is intended to encompass other embodiments. Moreover, applicants do not intend to attribute any term in this specification or the claims to an uncommon or special meaning unless expressly stated otherwise. In addition, the present invention includes currently known equivalents and known future equivalents of known ingredients, which are illustratively referred to herein.

歴史的に、希土類セリウムで賦活したイットリウムアルミニウムガーネット化合物(YAG:Ce)は、所望の用途が不特定の一般的性質の高電力LED照明又はクールホワイト照明のいずれかである場合の蛍光体材料の最も一般的な選択肢の一つである。当然のことながら、全般照明に関しては、得られる白色光の青色光成分を供給するLEDチップの場合、及び得られる白色光製品の黄色/緑色成分を蛍光体が典型的に供給する蛍光体の励起放射光の場合の両方において、高効率の構成成分に対する要求が存在する。   Historically, the rare earth cerium-activated yttrium aluminum garnet compound (YAG: Ce) has been used in phosphor materials where the desired application is either high power LED lighting or cool white lighting with unspecified general properties. One of the most common options. Of course, for general illumination, in the case of LED chips that provide the blue light component of the resulting white light, and excitation of the phosphor that typically provides the yellow / green component of the resulting white light product. There is a need for highly efficient components in both cases of synchrotron radiation.

本開示の前項で述べたように、約95%を超える量子効率を有するYAG:Ceでは、この望ましい高効率が実証されており、したがって、この数値を改善することは困難なように思えるであろう。しかしながら、当該技術分野で周知のように、LEDチップの効率は発光波長の低下に伴って上昇するものであり、したがって、少なくとも理論上は、より短い波長で発光するLEDチップと組み合わされた蛍光体をそれらの短い波長で励起することができれば、全般照明システムの効率は改善されるように思える。残念ながら、この戦略に伴う問題は、その青色励起放射光の波長が約460nm未満のレベルに低下したときにYAG:Ce蛍光体の発光効率が低下することである。   As stated in the previous section of this disclosure, YAG: Ce with quantum efficiencies greater than about 95% has demonstrated this desirable high efficiency, and therefore it seems difficult to improve this number. Let's go. However, as is well known in the art, the efficiency of LED chips increases with decreasing emission wavelength, and therefore, at least in theory, phosphors combined with LED chips that emit at shorter wavelengths. Can be excited at those short wavelengths, the efficiency of the general lighting system seems to be improved. Unfortunately, the problem with this strategy is that the luminous efficiency of the YAG: Ce phosphor decreases when the wavelength of the blue excitation radiation is reduced to a level below about 460 nm.

勿論、これは、約450〜460nm以上の発光波長を有するLEDチップとでなくては実際にYAG:Ceを組み合わせることができないことを意味する。しかしながら、当該技術分野では、蛍光体の励起放射光の光子エネルギーが、賦活剤カチオン(セリウム)を取り囲んでいるアニオン性の多面体(この場合、酸素原子を含む)の構造に大きく依存することもまた周知である。それは、ガーネット系蛍光体の励起範囲をYAG:Ce蛍光体に対してより短い波長に向かって拡大することができるならば、このシステムの効率を改善することが可能であるということである。したがって、本発明の目的の一つとしては、多くのガーネットが呈する改善された特性を維持する(又は更には改善する)一方で、蛍光体が見たいと「欲する」励起範囲を従来のYAG:Ceのそれに比べて短い波長にシフトするようにこのアニオン性多面体の構造及び性質を変化させることが挙げられる。   Of course, this means that YAG: Ce cannot actually be combined with an LED chip having an emission wavelength of about 450 to 460 nm or more. However, in the art, it is also important that the photon energy of the excitation radiation of the phosphor largely depends on the structure of the anionic polyhedron (including oxygen atoms in this case) surrounding the activator cation (cerium). It is well known. That is, the efficiency of this system can be improved if the excitation range of the garnet-based phosphor can be expanded toward shorter wavelengths relative to the YAG: Ce phosphor. Thus, one of the objectives of the present invention is to maintain (or even improve) the improved properties exhibited by many garnets, while maintaining the excitation range that the phosphor “wants” wants to see: Changing the structure and properties of this anionic polyhedron to shift to a shorter wavelength than that of Ce.

本開示はセクションごとに分けられており、本発明のハロゲン化アルミネートの化学的記述(化学量論式を用いる)を最初に説明し、次いで、それらを生成するために使用することができる実行可能な合成法を簡単に説明する。次に、本発明のハロゲン化アルミネートの構造について説明するとともに、特定のハロゲンドーパントを包含することによる波長及びフォトルミネッセンスの変化を含む実験データとの関係について説明する。最後に、白色光照明、全般照明、及びバックライト用途においてこれらの黄緑色及び黄色発光蛍光体が果たす役割を、例示的なデータを用いて説明する。   The present disclosure is divided into sections, first describing the chemical description (using stoichiometric formulas) of the halogenated aluminates of the present invention, and then implementations that can be used to generate them. A possible synthesis method is briefly described. Next, the structure of the halogenated aluminate of the present invention will be described, and the relationship with experimental data including changes in wavelength and photoluminescence due to inclusion of a specific halogen dopant will be described. Finally, the role played by these yellow-green and yellow-emitting phosphors in white light illumination, general illumination, and backlight applications will be described using exemplary data.

本発明のハロゲン化アルミネート系蛍光体の化学的記述
本発明の黄色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、アルカリ土類成分とハロゲン成分との両方を含有している。これらのドーパントは所望の光電放射強度及びスペクトル特性を達成するために用いられるが、アルカリ土類とハロゲンの同時の置換が自己完結的に電荷のバランスをもたらすという事実もまた、偶然である。加えて、単位格子のサイズに及ぶ全体的な変化と関係するその他の有利な補正もまた可能であり得り、その一方で、Sc、La、Gd、及び/又はTbをLuと置換すること(個別に、又は組み合わせとしてのいずれかで)は、格子のサイズを拡大又は縮小する傾向がある場合があり、酸素をハロゲンと置換することにより反対の効果が生じる場合がある。
Chemical description of the halogenated aluminate phosphor of the present invention The yellow to green light emitting aluminate phosphor of the present invention contains both an alkaline earth component and a halogen component. Although these dopants are used to achieve the desired photoelectric emission intensity and spectral properties, the fact that simultaneous substitution of alkaline earths and halogens results in a self-contained charge balance is also coincidental. In addition, other advantageous corrections related to the overall variation across the unit cell size may also be possible, while replacing Sc, La, Gd, and / or Tb with Lu ( Either individually or in combination) may tend to increase or decrease the size of the lattice, and substituting oxygen with halogen may have the opposite effect.

本発明の蛍光体の式を記述する方法はいくつか存在する。一実施形態では、緑色を発光する、セリウムドープしたアルミネート系蛍光体は、式(Lu1−a−b−cTb(Al1−d(O1−e12:Ce,Euにより記述され得るものであり、式中、AはMg、Sr、Ca及びBaからなる群から選択され、BはGa及びInからなる群から選択され、CはF、Cl及びBrからなる群から選択され、0≦a≦1、0≦b≦1、0<c≦0.5、0≦d≦1、かつ0<e≦0.2である。アルカリ土類元素Mg、Sr、Ca、Baのいずれかであり得る「A」元素を単独又は組み合わせて用いることは、発光波長をより短い値にシフトするために非常に効果的である。これらの化合物は、本開示において「ハロゲン化LAG系」アルミネート又は単に「ハロゲン化アルミネート」と呼ばれる。 There are several ways to describe the phosphor formulas of the present invention. In one embodiment, for emitting green light, aluminate-based phosphors cerium doped formula (Lu 1-a-b- c Y a Tb b A c) 3 (Al 1-d B d) 5 (O 1 -e C e) 12: Ce, are those which may be described by Eu, wherein, A is selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca and Ba, B is selected from the group consisting of Ga and an in, C Is selected from the group consisting of F, Cl and Br, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 <c ≦ 0.5, 0 ≦ d ≦ 1, and 0 <e ≦ 0.2. Using the “A” element, which can be any of the alkaline earth elements Mg, Sr, Ca, and Ba, alone or in combination, is very effective for shifting the emission wavelength to a shorter value. These compounds are referred to in this disclosure as “halogenated LAG-based” aluminates or simply “halogenated aluminates”.

代替実施形態において、本発明の黄色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、式(Y,A)(Al,B)(O,C)12:Ce3+により記述することができ、式中、AはTb、Gd、Sm、La、Lu、Sr、Ca、及びMg(これらの元素の組み合わせを含む)のうちの少なくとも1つであり、それらの元素によるYの置換量は化学量論的に約0.1〜約100パーセントの範囲である。BはSi、Ge、B、P、及びGa(組み合わせを含む)のうちの少なくとも1つであり、これらの元素は化学量論的に約0.1〜約100%の範囲の量でAlを置換する。CはF、Cl、N、及びSのうちの少なくとも1つであり、組み合わせを含み、化学量論的に約0.1〜約100%の範囲の量で酸素を置換する。 In an alternative embodiment, the yellow-green light emitting aluminate-based phosphor of the present invention can be described by the formula (Y, A) 3 (Al, B) 5 (O, C) 12 : Ce 3+ , where , A is at least one of Tb, Gd, Sm, La, Lu, Sr, Ca, and Mg (including combinations of these elements), and the substitution amount of Y by these elements is stoichiometric. In the range of about 0.1 to about 100 percent. B is at least one of Si, Ge, B, P, and Ga (including combinations), and these elements stoichiometrically contain Al in amounts ranging from about 0.1 to about 100%. Replace. C is at least one of F, Cl, N, and S, including combinations, replacing oxygen in a stoichiometric amount ranging from about 0.1 to about 100%.

代替実施形態において、本発明の黄色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、式(Y1−xBaAl(O1−y12:Ce3+により記述され得るものであり、式中x及びyはそれぞれ約0.001〜約0.2の範囲である。 In an alternative embodiment, a yellow-green-emitting aluminate phosphor of the present invention, formula (Y 1-x Ba x) 3 Al 5 (O 1-y C y) 12: are those which can be described by Ce 3+ Wherein x and y each range from about 0.001 to about 0.2.

代替実施形態では、黄緑色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、式(A1−x 3+ 2+Al(O1−y 2− 1−:Ce3+により記述され得るものであり、式中AはY、Sc、Gd、Tb、及びLuからなる群から選択され、BはMg、Sr、Ca、及びBaからなる群から選択され、CはF、Cl、及びBrからなる群から選択され、0≦x≦0.5、0<y≦0.5、2≦m≦4、かつ10≦n≦14である。 In an alternative embodiment, yellow-green to green-emitting aluminate-based phosphor has the formula (A 1-x 3+ B x 2+) m Al 5 (O 1-y 2- C y 1-) n: is described by Ce 3+ Wherein A is selected from the group consisting of Y, Sc, Gd, Tb, and Lu, B is selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, and Ba, C is F, Cl, and Selected from the group consisting of Br, 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 <y ≦ 0.5, 2 ≦ m ≦ 4, and 10 ≦ n ≦ 14.

代替実施形態では、黄緑色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、式(A1−x 3+ 2+Al(O1−y 2− 1−:Ce3+により記述され得るものであり、式中AはY、Sc、Gd、Tb、及びLuからなる群から選択され、BはMg、Sr、Ca、及びBaからなる群から選択され、CはF、Cl、及びBrからなる群から選択され、0≦x≦0.5、0≦y≦0.5、2≦m≦4、かつ10≦n≦14であるが、mが3と等しくないことを条件とする。 In an alternative embodiment, yellow-green to green-emitting aluminate-based phosphor has the formula (A 1-x 3+ B x 2+) m Al 5 (O 1-y 2- C y 1-) n: is described by Ce 3+ Wherein A is selected from the group consisting of Y, Sc, Gd, Tb, and Lu, B is selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, and Ba, C is F, Cl, and Selected from the group consisting of Br, 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.5, 2 ≦ m ≦ 4, and 10 ≦ n ≦ 14, provided that m is not equal to 3. To do.

代替実施形態では、黄緑色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、式(A1−x 3+ 2+Al(O1−y 2− 1−:Ce3+により記述され得るものであり、式中AはY、Sc、Gd、Tb、及びLuからなる群から選択され、BはMg、Sr、Ca、及びBaからなる群から選択され、CはF、Cl、及びBrからなる群から選択され、0≦x≦0.5、0≦y≦0.5、2≦m≦4、かつ10≦n≦14であるが、nが12と等しくないことを条件とする。 In an alternative embodiment, yellow-green to green-emitting aluminate-based phosphor has the formula (A 1-x 3+ B x 2+) m Al 5 (O 1-y 2- C y 1-) n: is described by Ce 3+ Wherein A is selected from the group consisting of Y, Sc, Gd, Tb, and Lu, B is selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, and Ba, C is F, Cl, and Selected from the group consisting of Br, 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.5, 2 ≦ m ≦ 4, and 10 ≦ n ≦ 14, provided that n is not equal to 12. To do.

代替実施形態では、黄色〜緑色発光アルミネート系蛍光体は、式(Lu1−x−yCeAl122zにより記述され得るものであり、式中、AはSc、La、Gd、及びTbのうちの少なくとも1つであり、Bはアルカリ土類Mg、Sr、Ca、及びBaのうちの少なくとも1つであり、Cはハロゲン元素F、C、Br、及びIのうちの少なくとも1つであり、パラメータx、y、zの値は0≦x≦0.5、0.001≦y≦0.2、かつ0.001≦z≦0.5である。本開示における式に関しての「少なくとも1つ」は、その群の元素が個別に又は組み合わせとして蛍光体に存在する場合があり、その群の合計量が化学量論的合計量に関してそれに与えられた規則を満たすことを条件として、その群の元素のいずれかの任意の組み合わせが可能であることを意味する。 In an alternative embodiment, a yellow-green-emitting aluminate-based phosphor, which can be described by the formula (Lu 1-x-y A x Ce y) 3 B z Al 5 O 12 C 2z, in the formula, A Is at least one of Sc, La, Gd, and Tb, B is at least one of the alkaline earth Mg, Sr, Ca, and Ba, and C is a halogen element F, C, Br, And I, and the values of the parameters x, y, and z are 0 ≦ x ≦ 0.5, 0.001 ≦ y ≦ 0.2, and 0.001 ≦ z ≦ 0.5 . “At least one” with respect to the formulas in this disclosure means that the elements of the group may be present in the phosphor individually or in combination, and the total amount of the group is given to it in terms of the stoichiometric total amount. This means that any combination of any of the elements in the group is possible, provided that

当業者は、アルカリ土類塩(例えば、B2+)の形状で出発混合材料にC及びB成分が添加される場合に、焼結のような処理工程後に、Cすなわちハロゲン及びBすなわちアルカリ土類の量の関係が(化学両論的な意味において)2:1の期待される比率で蛍光体製品に常に存在するとは限らないことを理解するであろう。これは、ハロゲン成分が周知のように揮発性であるからであり、場合によってはCの一部がBに対して失われるので、最終的な蛍光体製品においてB:Cの比率は2:1に満たない。したがって、本発明の代替実施形態において、Cの量は、文節[0045]の式において2z未満であり、数値にして最高5%までの量である。様々な他の実施形態において、Cの量は2z未満であり、化学量論的に最高10%、25%、及び50%までである。 Those skilled in the art will recognize that after processing steps such as sintering, C or halogen and B or alkali when the C and B components are added to the starting mixture in the form of an alkaline earth salt (eg B 2+ C 2 ). It will be understood that the amount of earth is not always present in the phosphor product in the expected ratio of 2: 1 (in the stoichiometric sense). This is because the halogen component is volatile as is well known, and in some cases, a portion of C is lost relative to B, so the B: C ratio in the final phosphor product is 2: 1. Less than. Thus, in an alternative embodiment of the present invention, the amount of C is less than 2z in the clause [0045] equation and is numerically up to 5%. In various other embodiments, the amount of C is less than 2z and up to 10%, 25%, and 50% stoichiometrically.

合成
本発明の黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体の合成には、固体反応機構及び液体混合技法の両方が関与し得る方法など任意の数の方法が使用可能である。液体混合工程は、共沈及びゾルゲル法のような方法を含む。
Synthesis Any number of methods can be used to synthesize the yellow-green to yellow light emitting aluminate phosphors of the present invention, including methods that can involve both solid state reaction mechanisms and liquid mixing techniques. The liquid mixing step includes methods such as coprecipitation and sol-gel methods.

調製の一実施形態は、次の工程を含む固体反応機構を含む。   One embodiment of the preparation includes a solid reaction mechanism that includes the following steps.

(a)所望の量の出発材料CeO、Y、ルテチウム塩(ルテチウムの硝酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物、及び/又は酸化物が含まれる)、Sc、La、Gd及びTbといった他の希土類の塩、及びM2+(式中、MはMg、Sr、Ca、及びBaからなる群から選択される二価のアルカリ土類金属であり、XはF、Cl、Br、及びIからなる群から選択されるハロゲンである)を混合して、出発材料粉末混合物を生成する。
(b)ボールミリングなど任意の従来法を用いて工程(a)からの出発材料粉末混合物を乾燥状態で混合する。ボールミリングを用いての典型的な混合時間は約2時間以上である(一実施形態では約8時間)。
(c)工程(b)からの混合された出発材料粉末を、(この雰囲気の目的は、アンモニア系化合物の還元のためである)還元性の雰囲気下で約1400℃〜約1600℃で約6時間〜約12時間混合する。
(d)工程(c)からの焼結生成物を破砕し、水で洗浄する。
(e)約150℃の温度で約12時間という乾燥条件下で、工程(d)からの洗浄した生成物を乾燥する。
(A) the desired starting material CeO 2 amount, Y 2 O 3, lutetium salts (nitrates lutetium, carbonate salts, halides, and / or oxides), Sc, La, other such Gd and Tb A rare earth salt, and M 2+ X 2 , wherein M is a divalent alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, and Ba, and X is F, Cl, Br, and I A halogen selected from the group consisting of) to produce a starting material powder mixture.
(B) Mix the starting material powder mixture from step (a) in a dry state using any conventional method such as ball milling. Typical mixing times using ball milling are about 2 hours or longer (in one embodiment about 8 hours).
(C) mixing the mixed starting material powder from step (b) at about 1400 ° C. to about 1600 ° C. for about 6 under a reducing atmosphere (the purpose of this atmosphere is for the reduction of the ammonia-based compound); Mix for about 12 hours.
(D) The sintered product from step (c) is crushed and washed with water.
(E) Dry the washed product from step (d) under drying conditions of about 12 hours at a temperature of about 150 ° C.

本発明のアルミネートは液体混合法により合成することが可能である。式Lu2.985Ce0.015Al12を有するハロゲン化されていないLAG化合物を共沈を用いて合成する例は、H.−L.Liらにより「Fabrication of Transparent Cerium−Doped Lutetium Aluminum Garnet Ceramics by Co−Precipitation Routes」(J.Am.Ceram.Soc.89[7]2356〜2358(2006))に記述されている。これらのハロゲン化されていないLAG化合物はアルカリ土類成分を含有していない。類似の共沈法を用いてアルカリ土類成分を有する本開示のハロゲン化LAGを生成することが可能であると考えられるので、前記記事の全容は本明細書に組み込まれる。 The aluminate of the present invention can be synthesized by a liquid mixing method. An example of synthesizing a non-halogenated LAG compound having the formula Lu 2.985 Ce 0.015 Al 5 O 12 using coprecipitation is described in -L. Li et al., Described in “Fabrication of Transparent Cerium-Dopped Luthenium Aluminum Garnet Ceramics by Co-Precipitation Routes” (J. Am. Ceram. Soc. 89 [7] 2356-2358 (2006)). These non-halogenated LAG compounds do not contain alkaline earth components. The entire article is incorporated herein because it is believed that similar coprecipitation methods can be used to produce the halogenated LAGs of the present disclosure having an alkaline earth component.

ゾルゲル技法を用いたハロゲン化YAG化合物の合成の例は、米国特許第6,013,199号によるE.McFarlandら、Symyx Technologies社、主題「Phosphor materials」に記載されている。これらのハロゲン化(である可能性のある)YAG化合物はアルカリ土類成分を含有していない。類似のゾルゲル法を用いてアルカリ土類成分を有する本開示のハロゲン化YAGを生成することは可能であると考えられるので、前記特許の全容は本明細書に組み込まれる。   An example of the synthesis of halogenated YAG compounds using the sol-gel technique is described in US Pat. McFarland et al., Symyx Technologies, the subject “Phosphor materials”. These halogenated (possibly) YAG compounds do not contain alkaline earth components. The entire contents of the above patents are incorporated herein as it is believed that it is possible to produce halogenated YAGs of the present disclosure having an alkaline earth component using similar sol-gel methods.

図1は、上述の固体機構により合成された異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体のSEMモルホロジーを示す。走査電子顕微鏡(SEM)により明らかにされたモルホロジーは、MgF添加剤の量が増すにつれて粒径がより大きく、より均一になることを示している。蛍光体粒子の直径はおおよそ10〜15ミクロンである。 FIG. 1 shows the SEM morphology of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor using different MgF 2 additive concentrations synthesized by the solid state mechanism described above. The morphology revealed by scanning electron microscopy (SEM) shows that the particle size becomes larger and more uniform as the amount of MgF 2 additive increases. The diameter of the phosphor particles is approximately 10-15 microns.

本発明の黄緑色〜黄色発光アルミネートの結晶構造
本発明の黄緑色〜黄色アルミネートの結晶構造は、イットリウムアルミニウムガーネット(YAl12)の結晶構造と類似しており、このよく研究されたYAG化合物と同様に、本発明のアルミネートもIa3d空間群(230番)に属する場合がある。この空間群はYAGに関係しているため、Y.Kuruらが「Yttrium Aluminum Garnet as a Scavenger for Ca及びSi」(J.Am.Ceram.Soc.91[11]3663〜3667(2008))と題する記事で説明している。Y.Kuruらが記述しているように、YAGは1つの格子当たり160個の原子(8つの式単位)で構成されている複雑な結晶を有しており、Y3+は多重度24、Wyckoff文字「c」、及び対称度2.22の位置を占め、O2−原子は多重度96、Wyckoff文字「h」、及び部位対称度1の位置を占めている。Al3+イオンのうち2つは8面体の16(a)の位置に置かれており、残りの3つのAl3+イオンは4面体の24(d)部位に位置する。
Crystal structure of the yellow-green to yellow light emitting aluminate of the present invention The crystal structure of the yellow-green to yellow aluminate of the present invention is similar to the crystal structure of yttrium aluminum garnet (Y 3 Al 5 O 12 ). Similar to the YAG compound formed, the aluminate of the present invention may belong to the Ia3d space group (No. 230). Since this space group is related to YAG, Y. Kuru et al. Described in an article entitled “Yttrium Aluminum Garnet as a Scavenger for Ca and Si” (J. Am. Ceram. Soc. 91 [11] 3663-3667 (2008)). Y. As described by Kuru et al., YAG has a complex crystal composed of 160 atoms (8 formula units) per lattice, Y 3+ is multiplicity 24, Wyckoff character “ c ”and a position of symmetry 2.22, and the O 2− atom occupies a position of multiplicity 96, Wyckoff character“ h ”, and site symmetry 1. Two of the Al 3+ ions is placed in the position of the octahedral 16 (a), the remaining three Al 3+ ions located tetrahedron 24 (d) sites.

YAG単位格子の格子パラメータはa=b=c=1.2008nmであり、α=β=γ=90°である。ルテチウムによるイットリウムの置換は単位格子のサイズを拡大することが予測されるが、単位格子軸間の角度は変化しないと予測され、材料はその立方特性を維持するであろう。   The lattice parameters of the YAG unit cell are a = b = c = 1.008 nm and α = β = γ = 90 °. Replacement of yttrium with lutetium is expected to increase the size of the unit cell, but the angle between the unit cell axes is expected not to change and the material will maintain its cubic properties.

図2は、異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のY2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連のX線回折(XRD)パターンを示しており、アルカリ土類及びハロゲン(MgF)成分の添加が高角度回折ピークをより高い値の2θにどのようにシフトするかを示している。これは、アルカリ土類/ハロゲンを有さないYAG成分と比べて格子定数が小さくなることを意味し、更に、Mg2+が結晶格子に組み込まれてY3+位置を占めることを示している。 FIG. 2 shows a series of X-ray diffraction (XRD) patterns of exemplary Y 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphors with different MgF 2 additive concentrations, with alkaline earth and halogen ( It shows how the addition of the MgF 2 ) component shifts the high angle diffraction peak to a higher value of 2θ. This means that the lattice constant is smaller than that of the YAG component having no alkaline earth / halogen, and further indicates that Mg 2+ is incorporated into the crystal lattice and occupies the Y 3+ position.

図3は、図2と類似した方法で例示の蛍光体の一連のX線回折(XRD)パターンを示しているが、一連の化合物は異なるMgF添加剤濃度を用いたLu2.91Ce0.09Al12蛍光体であり、イットリウム系化合物ではなくルテチウム系化合物を調べたものである。 FIG. 3 shows a series of X-ray diffraction (XRD) patterns of an exemplary phosphor in a manner similar to FIG. 2, but the series of compounds is Lu 2.91 Ce 0 with different MgF 2 additive concentrations. 0.09 Al 5 O 12 phosphor, which was obtained by examining a lutetium compound, not an yttrium compound.

図4は、5重量%のMgF添加剤又は5重量%のSrF添加剤のいずれかを有する例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連のX線回折(XRD)パターンを示しており、この実験は、Mg成分とSr成分との比較を示す。このデータは、Lu2.91Ce0.09Al12格子にMgF添加剤が用いられると、高角度回折ピークがより大きい2θの値に移動することを示しており、これは、その格子定数が小さくなったことを意味する。あるいは、SrF添加剤を用いると、高角度回折ピークはより小さい2θの値に移動し、これは、その格子定数が増加したことを意味する。Mg2+及びSr2+の両方がLu2.91Ce0.09Al12の格子に組み込まれてLu3+の位置を占めることは、当業者には明白であろう。これらのピークの位置のシフトは、Mg2+(イオン半径0.72Å)がLu3+(0.86Å)より小さいが、Sr2+(1.18Å)がLu3+より大きいために、生じる。 FIG. 4 shows a series of X-ray diffraction (XRD) of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with either 5 wt% MgF 2 additive or 5 wt% SrF 2 additive. ) Pattern, this experiment shows a comparison of Mg and Sr components. This data shows that when the MgF 2 additive is used in the Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 lattice, the high angle diffraction peak shifts to a larger 2θ value, which This means that the lattice constant has become smaller. Alternatively, with the SrF 2 additive, the high angle diffraction peak moved to a smaller 2θ value, which means that its lattice constant increased. It will be apparent to those skilled in the art that both Mg 2+ and Sr 2+ are incorporated into the Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 lattice and occupy the Lu 3+ position. These peak positions shift because Mg 2+ (ionic radius 0.720.7) is smaller than Lu 3+ (0.86Å), but Sr 2+ (1.181.1) is larger than Lu 3+ .

アルカリ土類及びハロゲンの機構が光学特性に及ぼす影響
本発明の一実施形態では、Ce3+がアルミネート系蛍光体の発光賦活剤である。Ce3+イオンの4fと5dのエネルギー準位の間の移行は、青色光を有する蛍光体の励起に対応し、蛍光体からの緑色光の発光は同じ電子の移行の結果である。アルミネートの構造では、Ce3+は6個の酸素イオンのポリアニオン性構造によって形成される8面体部位の中心に位置する。結晶学分野の理論によれば周囲のアニオン(リガンドとしても説明され得る)が中心カチオンの5dの電子上に静電位を誘起することが、当業者には理解されるであろう。この5dのエネルギー準位の分割は10Dqであり、Dqは特定のリガンドの種に依存することが知られている。分光化学系列からは、ハロゲン化物のDqは、酸素のそれより小さいことが認められ、したがってそれは、酸素イオンがハロゲン化物のイオンで置換されたときにDqがそれに応じて低下することにしたがっている。
Effect of Alkaline Earth and Halogen Mechanisms on Optical Properties In one embodiment of the present invention, Ce 3+ is an aluminate phosphor emission activator. The transition between the 4f and 5d energy levels of Ce 3+ ions corresponds to the excitation of the phosphor with blue light, and the emission of green light from the phosphor is the result of the same electron transfer. In the aluminate structure, Ce 3+ is located in the center of the octahedral site formed by a polyanionic structure of six oxygen ions. Those skilled in the art will understand that according to crystallographic theory, the surrounding anion (which may also be described as a ligand) induces an electrostatic potential on the 5d electron of the central cation. This 5d energy level split is 10 Dq, which is known to depend on the specific ligand species. From the spectrochemical series it can be seen that the Dq of the halide is less than that of oxygen, so it follows that the Dq decreases accordingly when the oxygen ion is replaced by the halide ion.

これは、バンドギャップエネルギーすなわち4fと5dとの電子準位のエネルギーの差が、賦活剤イオンを取り囲んでいるポリアニオン性のケージ内のハロゲン化物での酸素イオンの置換により増加することを意味する。ハロゲン置換により発光ピークがより短い波長にシフトするのはこのためである。8面体部位を形成する酸素のポリアニオン性構造内のハロゲン化物イオンの導入と同時に、Lu(及び/又はSc、La、Gd、及びTb)を含む部分を、対応するカチオンで置換することもまた可能である。Lu(及び/又は他の希土類)を置換するカチオンがより小さいカチオンの場合、発光ピークはスペクトルの青色の端に向かってシフトするであろう。このようにして発光されたルミネッセンスは、そうでない場合に比べて短い波長を有するであろう。これに対し、Luを置換するカチオンが例えばSr又はBaなどのようなより大きいカチオンの場合、発光ピークはスペクトルの赤色の端に向かってシフトするであろう。この場合、発光されたルミネッセンスの波長はより長くなる。   This means that the band gap energy, that is, the difference in energy between the electronic levels of 4f and 5d, is increased by substitution of oxygen ions with halides in the polyanionic cage surrounding the activator ions. This is why the emission peak shifts to a shorter wavelength due to halogen substitution. Simultaneously with the introduction of halide ions within the polyanionic structure of oxygen forming the octahedral site, it is also possible to replace the moiety containing Lu (and / or Sc, La, Gd and Tb) with the corresponding cation. It is. If the cation replacing Lu (and / or other rare earths) is a smaller cation, the emission peak will shift towards the blue end of the spectrum. The luminescence emitted in this way will have a shorter wavelength than otherwise. In contrast, if the cation replacing Lu is a larger cation such as Sr or Ba, the emission peak will shift towards the red end of the spectrum. In this case, the wavelength of the emitted luminescence becomes longer.

ハロゲン化物の影響と組み合わせると、青色シフトが望ましい場合はアルカリ土類の置換はSrよりもMgで行うのが好ましく、このことは、本開示の以下の部分で実験的に示される。また、LAGの発光ピークがスピン軌道結合によるダブレットであることも知られている。青色シフトが生じるにつれて、より短い波長を有する発光は偏り、それに応じてその強度は増加する。この傾向は発光の青色シフトのために有用なだけでなく、フォトルミネッセンスもまた改善する。   In combination with the influence of halides, if a blue shift is desired, the alkaline earth substitution is preferably done with Mg rather than Sr, which is shown experimentally in the following part of the disclosure. It is also known that the emission peak of LAG is a doublet due to spin orbit coupling. As the blue shift occurs, the emission with shorter wavelengths is biased and the intensity increases accordingly. This trend is not only useful for the blue shift of emission, but also improves photoluminescence.

図5は、異なる濃度のMgF添加剤を用いた例示のY2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の発光スペクトルであり、この発光スペクトルは青色LEDによる蛍光体の励起により得た。このデータは、MgF2の増量によりフォトルミネッセンスの強度が増し、ピーク発光波長がより短い値にシフトすることを示している。図5には示していないが、本発明の発明者らは出発材料粉末への5重量%のBaFの添加に関するデータを有しており、この蛍光体は3つのマグネシウム含有蛍光体と比較して有意なフォトルミネッセンス強度の増加及び1重量%の試料とほぼ同じピーク発光波長を示した。 FIG. 5 is a series of emission spectra of an exemplary Y 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different concentrations of MgF 2 additive, which emission spectrum is due to excitation of the phosphor by a blue LED. Obtained. This data shows that increasing the amount of MgF 2 increases the intensity of photoluminescence and shifts the peak emission wavelength to a shorter value. Although not shown in FIG. 5, the inventors of the present invention have data on the addition of 5 wt% BaF 2 to the starting material powder, which phosphor is compared to three magnesium-containing phosphors. The photoluminescence intensity increased significantly and the peak emission wavelength was almost the same as that of the 1 wt% sample.

図5からのデータを正規化したものを図6に示す。図6は、青色LED励起下で、異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体と同じシリーズの正規化された発光スペクトルであるが、フォトルミネッセンス強度を単一値のハイライトに正規化しており、Y2.91Ce0.09Al12の発光ピークはMgF添加剤の増量につれて短い波長にシフトする。MgF添加剤の量が多いほど発光ピーク波長は短い。以下において実証するように、この傾向はLu2.91Ce0.09Al12蛍光体が示した傾向と同じである。 A normalized version of the data from FIG. 5 is shown in FIG. FIG. 6 is a normalized emission spectrum of the same series as an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor with different MgF 2 additive concentrations under blue LED excitation, the luminescence intensity is normalized to highlight a single value, the emission peak of the Y 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 is shifted to shorter wavelengths as the increase of MgF 2 additives. The greater the amount of MgF 2 additive, the shorter the emission peak wavelength. As demonstrated below, this trend is the same as that exhibited by the Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor.

図7は、異なる濃度のMgF添加剤を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の発光スペクトルであり、この発光スペクトルは青色LEDを用いた蛍光体の励起により得た。このデータは図5のデータと類似しているが、イットリウム系化合物ではなくルテチウム系化合物を調べたものである。イットリウムのデータと同じく、ルテチウムに関するこのデータも発光波長のシフトと同様の傾向を示しているが、フォトルミネッセンス強度の傾向はそれほど類似していないようである。 FIG. 7 is a series of emission spectra of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor using different concentrations of MgF 2 additive, the emission spectrum of the phosphor using a blue LED. Obtained by excitation. This data is similar to the data of FIG. 5, but was examined for lutetium compounds rather than yttrium compounds. Like the yttrium data, this data for lutetium shows a trend similar to the shift in emission wavelength, but the trend in photoluminescence intensity seems not very similar.

図7のLu2.91Ce0.09Al12の発光スペクトルは、ピーク発光波長にハロゲン塩の添加が与える影響を強調するために正規化されており、図8はその正規化データを示している。イットリウムの場合と同じく、ピーク発光はMgF添加剤の増量につれてより短い波長にシフトしており、すなわち、MgF添加剤の量が多いほど発光ピーク波長は短い。ゼロ(添加剤無し)から約5重量%までのMgF2の増量により波長が約550nmから約510nmまで約40nmシフトすることが観察された。 The emission spectrum of Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 in FIG. 7 is normalized to emphasize the effect of the addition of the halogen salt on the peak emission wavelength, and FIG. 8 shows the normalized data. Show. As in the case of yttrium, the peak emission shifts to a shorter wavelength as the amount of the MgF 2 additive is increased, that is, the larger the amount of the MgF 2 additive, the shorter the emission peak wavelength. It was observed that increasing the MgF2 from zero (no additive) to about 5 wt% shifted the wavelength from about 550 nm to about 510 nm by about 40 nm.

図5〜8の各グラフは、添加剤無しから5重量%の最高濃度までの添加剤濃度の増加に伴う一連の蛍光体組成物のそれぞれ対応するスペクトルをプロットしている。SrF添加剤とMgF添加剤との比較すなわちSrアルカリ土類及びフッ素を含有する蛍光体とMgアルカリ土類及びフッ素を含有する蛍光体との比較を強調するために、図9ではそれらの蛍光体、すなわち、添加剤無しの蛍光体、5重量%のSrFを有する蛍光体、及び5重量%のMgFを有する蛍光体を一緒にプロットした。これらの蛍光体はLu2.91Ce0.09Al12試料系の蛍光体である。 Each of the graphs in FIGS. 5-8 plots the corresponding spectra of a series of phosphor compositions with increasing additive concentration from no additive to a maximum concentration of 5% by weight. In order to emphasize the comparison between SrF 2 additive and MgF 2 additive, ie, phosphors containing Sr alkaline earth and fluorine and phosphors containing Mg alkaline earth and fluorine, FIG. phosphor, namely, a phosphor without additives, phosphor having a SrF 2 of 5 wt%, and were plotted phosphor together with 5% by weight of MgF 2. These phosphors are Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 sample-based phosphors.

図9の発光スペクトルデータはハロゲン及びアルカリ土類を含めることが光学特性に及ぼす影響を強調するように正規化されている。青色LEDで励起したときの結果は、MgF及びSrFの添加に伴い発光ピークがより短い波長にシフトすることを示している。添加剤無しのLu2.91Ce0.09Al12試料は、約550nmにピーク発光波長を示し、5重量%のSrF添加剤を用いるとピーク発光波長は約535nmにシフトし、5重量%のMgF添加剤を用いると発光波長は約510nmに更にシフトする。 The emission spectrum data of FIG. 9 has been normalized to emphasize the effect of the inclusion of halogen and alkaline earth on optical properties. The results when excited with a blue LED indicate that the emission peak shifts to a shorter wavelength with the addition of MgF 2 and SrF 2 . The Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 sample without additive shows a peak emission wavelength at about 550 nm, and when 5 wt% SrF 2 additive is used, the peak emission wavelength is shifted to about 535 nm. With the weight percent MgF 2 additive, the emission wavelength is further shifted to about 510 nm.

図10は、SrF添加剤の濃度の増加につれて例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の発光波長がどのように低下するかを示している。ピーク発光波長はSrF添加剤の量に応じてプロットされている。SrF添加剤を1、2、3、及び5重量%有する試料を、試験した。結果は、1重量%及び2重量%の試料ではピーク発光波長はほぼ同じ約535nmであり、SrF添加剤が3重量%に増加されるにつれてピーク発光波長は約533nmに低下する。SrF添加剤を5重量%まで更に増加すると、ピーク波長は約524nmまで急激に低下する。 FIG. 10 shows how the series of emission wavelengths of the exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor decreases with increasing concentration of SrF 2 additive. The peak emission wavelength is plotted according to the amount of SrF 2 additive. SrF 2 Additives 1, 2, 3, and 5 wt% with the samples were tested. The results show that the peak emission wavelength is about the same at about 535 nm for the 1 wt% and 2 wt% samples, and the peak emission wavelength decreases to about 533 nm as the SrF 2 additive is increased to 3 wt%. As the SrF 2 additive is further increased to 5% by weight, the peak wavelength rapidly decreases to about 524 nm.

励起スペクトル及び温度依存性
図11は、異なるMgF添加剤濃度を用いた例示のLu2.91Ce0.09Al12蛍光体の一連の正規化された励起スペクトルであり、MgF添加剤濃度の増加につれて励起スペクトルが狭まることを示している。データは、本発明の緑色発光アルミネート系蛍光体が広い波長帯域を呈しており、その波長帯域にかけて蛍光体が約380nmから約480nmまでの範囲で励起され得ることを示している。
Excitation Spectrum and Temperature Dependence FIG. 11 is a series of normalized excitation spectra of an exemplary Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 phosphor using different MgF 2 additive concentrations, with MgF 2 addition It shows that the excitation spectrum narrows with increasing agent concentration. The data show that the green light emitting aluminate phosphor of the present invention exhibits a broad wavelength band, and over that wavelength band the phosphor can be excited in the range from about 380 nm to about 480 nm.

本発明のガーネット蛍光体の熱安定性は、5重量%のMgFを有するルテチウム含有化合物(Lu2.91Ce0.09Al12)により例示されており、その熱安定性を市販の蛍光体Ce3+:YAl12と比較し、図12に示す。このLu2.91Ce0.09Al12化合物の熱安定性がYAGよりも更に優れていることが観察できる。 The thermal stability of the garnet phosphor of the present invention is exemplified by a lutetium-containing compound (Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 ) having 5 wt% MgF 2 , and the thermal stability is commercially available. FIG. 12 shows a comparison with the phosphor Ce 3+ : Y 3 Al 5 O 12 . It can be observed that the thermal stability of this Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 compound is even better than YAG.

バックライト及び白色光照明システムへの応用
本発明の更なる実施形態にしたがって、本発明の緑色発光アルミネート系蛍光体は、一般に「白色LED」として既知の白色光照明システム及びディスプレイ用途のためのバックライト構成設定に使用することができる。かかる白色光照明システムは約280nmを超える波長を有する放射線を発するように構成された放射線源と、その放射線源から少なくとも放射線の一部を吸収し、480nm〜約650nmの範囲のピーク波長を有する光を発するように構成された、ハロゲン化アニオンドープ緑色アルミネート蛍光体と、を備えている。
Backlight and Application to White Light Illumination System According to a further embodiment of the present invention, the green light emitting aluminate-based phosphor of the present invention is generally used for white light illumination systems and display applications known as “white LEDs”. Can be used for backlight configuration settings. Such a white light illumination system includes a radiation source configured to emit radiation having a wavelength greater than about 280 nm, and light having a peak wavelength in the range of 480 nm to about 650 nm, absorbing at least a portion of the radiation from the radiation source. And a halogenated anion-doped green aluminate phosphor.

図13は、5重量%のSrF添加剤を用いた式Lu2.91Ce0.09Al12を有する例示の緑色発光アルミネート系蛍光体を含む白色LEDのスペクトルを示す。この白色LEDは更に、式(Ca0.2Sr0.8)AlSiN:Eu2+を有する赤色蛍光体を含む。緑色アルミネート及び赤色窒化物蛍光体の両方を、青色光を発するInGaN LEDで励起したとき、得られた白色光が示した色座標はCIE x=0.24、CIE y=0.20であった。 Figure 13 shows the spectrum of a white LED including a green light-emitting aluminate phosphor of example having the formula Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 with 5 wt% of SrF 2 additives. The white LED further includes a red phosphor having the formula (Ca 0.2 Sr 0.8 ) AlSiN 3 : Eu 2+ . When both the green aluminate and the red nitride phosphor were excited with an InGaN LED emitting blue light, the color coordinates of the obtained white light were CIE x = 0.24 and CIE y = 0.20. It was.

図14は、青色InGaN LEDと、式Lu2.91Ce0.09Al12を有する緑色ガーネット(3重量%又は5重量%のいずれかで添加剤を用いた)と、式(Ca0.2Sr0.8)AlSiN:Eu2+を有する赤色窒化物若しくは式(Sr0.5Ba0.5SiO:Eu2+を有するシリケートと、を成分とする白色LEDのスペクトルであり、この白色光の色座標はCIE(x=0.3、y=0.3)である。もっとも顕著な二重ピークを示す試料は「EG3261+R640」と表記された試料であり、EG3261という表記は(Sr0.5Ba0.5SiO:Eu2+を表し、これを約640nmで発光する赤色R640(Ca0.2Sr0.8)AlSiN:Eu2+蛍光体との組み合わせである。LAG(3wt% MgF)+R640及びLAG(5wt% SrF)+R640と表記された2つのピークは、波長範囲500〜650nmにかけて知覚される白色光のはるかに均一な発光を示しており、これは当該技術分野において望ましい属性である。 FIG. 14 shows a blue InGaN LED, a green garnet with formula Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 (with additive at either 3 wt% or 5 wt%) and formula (Ca 0 .2 Sr 0.8 ) AlSiN 3 : red nitride with Eu 2+ or silicate with formula (Sr 0.5 Ba 0.5 ) 2 SiO 4 : Eu 2+ and white LED spectrum The color coordinates of the white light are CIE (x = 0.3, y = 0.3). The sample having the most prominent double peak is a sample denoted as “EG3261 + R640”, and the notation EG3261 represents (Sr 0.5 Ba 0.5 ) 2 SiO 4 : Eu 2+ , which emits light at about 640 nm. Red R640 (Ca 0.2 Sr 0.8 ) AlSiN 3 : Eu 2+ phosphor in combination. The two peaks labeled LAG (3 wt% MgF 2 ) + R640 and LAG (5 wt% SrF 2 ) + R 640 show a much more uniform emission of white light perceived over the wavelength range 500-650 nm. This is a desirable attribute in the art.

図15は、2727℃(3,000K)で測定したときの図14の白色LEDシステムのスペクトルである。   FIG. 15 is the spectrum of the white LED system of FIG. 14 measured at 2727 ° C. (3,000 K).

本発明の実施形態において、緑色アルミネートとともに使用することができる赤色窒化物は、一般式(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+を有することができ、赤色窒化物は更に、任意のハロゲンを含む場合があり、赤色窒化物蛍光体の酸素不純物含有量は約2重量%以下である場合がある。黄色〜緑色シリケートは一般式(Mg,Sr,Ca,Ba)SiO:Eu2+を有することができ、アルカリ土類は化合物中に個別に又は任意の組み合わせで存在することができ、蛍光体はF、Cl、Br、又はIによって(同じく個別に又は任意の組み合わせで)ハロゲン化され得る。 In embodiments of the present invention, the red nitride that can be used with the green aluminate can have the general formula (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ , and the red nitride further comprises any halogen. In some cases, the oxygen impurity content of the red nitride phosphor may be about 2 wt% or less. The yellow-green silicate can have the general formula (Mg, Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu 2+ , the alkaline earth can be present in the compound individually or in any combination, and the phosphor Can be halogenated by F, Cl, Br, or I (also individually or in any combination).

光学及び物性データ表
例示のデータの要約を表1及び2に記載した。表1は3つの異なる濃度のMgF添加剤を用いたLu2.91Ce0.09Al12系蛍光体の試験結果である。表2は、4つの異なる濃度のSrF添加剤を用いたLu2.91Ce0.09Al12系蛍光体の試験結果である。これらの結果は、Lu2.91Ce0.09Al12に含まれているMgF及びSrF添加剤が発光ピーク波長をより短い波長にシフトすることを要約し、かつ裏付けており、MgF及びSrFの濃度の増加とともに発光強度は増加している。粒径もまた、MgF及びSrF添加剤の濃度の増加とともに増加している。
Optical and Physical Data Tables A summary of exemplary data is listed in Tables 1 and 2. Table 1 shows test results of Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 based phosphors using three different concentrations of MgF 2 additive. Table 2 shows test results of Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 based phosphors using four different concentrations of SrF 2 additive. These results summarize and support that the MgF 2 and SrF 2 additives contained in Lu 2.91 Ce 0.09 Al 5 O 12 shift the emission peak wavelength to shorter wavelengths, The emission intensity increases with increasing concentrations of MgF 2 and SrF 2 . The particle size also increases with increasing concentrations of MgF 2 and SrF 2 additives.

Figure 2016508174
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Figure 2016508174
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黄緑色〜黄色発光希土類ドープアルミネート系蛍光体
本発明者らが試験した一連の特定の黄緑色〜黄色発光ハロゲン化アルミネートの希土類ドーピングにおいて、蛍光体は一般式(Lu1−x−yCeAl122zを有するものであった。上述したように、AはSc、La、Gd、及びTbのうちの少なくとも1つであり、Bはアルカリ土類Mg、Sr、Ca、及びBaのうちの少なくとも1つであり、Cはハロゲン元素F、C、Br、及びIのうちの少なくとも1つであり、パラメータx、y、zの値は0≦x≦0.5、0.001≦y≦0.2、かつ0.001≦z≦0.5である。この一連の蛍光体において、希土類ドーパントはGdであり、アルカリ土類はBa又はSrのいずれかであった。この一連の実験で試験した全ての化合物でハロゲンはFであった。試験した特定のアルミネートの式を表3に示す。
Yellow Green to Yellow Luminescent Rare Earth Doped Aluminate Phosphor In a series of specific yellow green to yellow light emitting halogenated aluminate rare earth dopings that we have tested, the phosphor has the general formula (Lu 1-xy A x Ce y) had the 3 B z Al 5 O 12 C 2z. As described above, A is at least one of Sc, La, Gd, and Tb, B is at least one of alkaline earth Mg, Sr, Ca, and Ba, and C is a halogen element. At least one of F, C, Br, and I, and the values of the parameters x, y, z are 0 ≦ x ≦ 0.5, 0.001 ≦ y ≦ 0.2, and 0.001 ≦ z ≦ 0.5. In this series of phosphors, the rare earth dopant was Gd and the alkaline earth was either Ba or Sr. In all compounds tested in this series of experiments, the halogen was F. The formula for the specific aluminates tested is shown in Table 3.

Figure 2016508174
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本開示の目的上、緑色発光は、約500nm〜約550nmのピーク発光波長を有するものと定義する。約550nm〜約600nm伸長する発光は、黄緑色〜黄色に変化する波長を含むものとして記述され得る。記載した実験において、Gdドーピングの追加は蛍光体を実質的に緑色発光試料から実質的に黄色の試料に転換する。図示していないが、(Baの試料では約0.33から、Srの試料では約0.13から)Gd濃度を更に増加すると、発光は電磁スペクトルの黄色の領域に向かって更にシフトし、黄色の領域に入る。ピーク発光波長はルテチウムへの添加物として(例えばLuにGdが添加されて)存在する希土類ドーパントの選択及び濃度だけでなく、含まれているアルカリ土類及びハロゲンの選択及び量にもまた依存するので、一般化することは困難である場合がある。本開示のハロゲン化アルミネートは、約550nm〜約600nmの波長で電磁スペクトルの黄緑色〜黄色の領域で発光するものとして定義される。緑色発光ハロゲン化アルミネートは実質的に約500nm〜約550nmの範囲のピーク波長で発光する。緑色発光アルミネートに関しては、本明細書にその全容が組み込まれる、本特許出願と同一の譲渡人に譲渡された、米国特許第13/181,226号(2011年7月12日出願)を参照されたい。   For purposes of this disclosure, green emission is defined as having a peak emission wavelength of about 500 nm to about 550 nm. Emission extending from about 550 nm to about 600 nm can be described as including wavelengths that change from yellow-green to yellow. In the experiment described, the addition of Gd doping converts the phosphor from a substantially green emitting sample to a substantially yellow sample. Although not shown, when the Gd concentration is further increased (from about 0.33 for the Ba sample and from about 0.13 for the Sr sample), the emission further shifts towards the yellow region of the electromagnetic spectrum, and the yellow Enter the area. The peak emission wavelength depends not only on the selection and concentration of the rare earth dopant present as an additive to lutetium (eg, Gd added to Lu), but also on the selection and amount of alkaline earth and halogen contained. So it may be difficult to generalize. The halogenated aluminates of the present disclosure are defined as emitting in the yellow-green to yellow region of the electromagnetic spectrum at a wavelength of about 550 nm to about 600 nm. Green light emitting halogenated aluminates emit substantially at peak wavelengths in the range of about 500 nm to about 550 nm. For green light emitting aluminate, see U.S. Patent No. 13 / 181,226 (filed July 12, 2011), assigned to the same assignee as this patent application, which is incorporated herein in its entirety. I want to be.

表3及び図16A〜Bのデータは、これらのハロゲン化アルミネートのピーク発光波長が、Gdレベルの増加につれて全体で約550nmから約580nmまでの範囲であったことを示しており、BaレベルはBaシリーズに関して化学量論的に0.15に固定し、Srシリーズに関してSrレベルは化学量論的に0.34に固定した(この濃度は化学量論的なものであって、濃度が重量によるものではなく数値によることを意味する)。Ce賦活剤のレベルもまた、化学量論的に全ての試料に関して0.03に固定した。具体的には、Baの試料に関しては、Gdの量を化学量論的に0.07〜0.17〜0.33へと増加するにつれて、ピーク発光波長は554nmから565nmへ、更に576nmへと増加した。Srの試料に関しては、Gdの量を化学量論的に0.03から0.07へ、更に0.13へと増加するにつれて、ピーク発光波長は551nmから555nmへ、更に558nmへと増加した。   The data in Table 3 and FIGS. 16A-B show that the peak emission wavelengths of these halogenated aluminates ranged from about 550 nm to about 580 nm overall with increasing Gd levels, where the Ba level is Stoichiometrically fixed to 0.15 for the Ba series and Sr levels fixed to 0.34 stoichiometrically for the Sr series (this concentration is stoichiometric and the concentration is by weight It means by numbers, not things). The Ce activator level was also stoichiometrically fixed at 0.03 for all samples. Specifically, for the Ba sample, as the amount of Gd is stoichiometrically increased from 0.07 to 0.17 to 0.33, the peak emission wavelength is increased from 554 nm to 565 nm and further to 576 nm. Increased. For the Sr sample, the peak emission wavelength increased from 551 nm to 555 nm and further to 558 nm as the amount of Gd stoichiometrically increased from 0.03 to 0.07 and further to 0.13.

Baシリーズ中の実際の化合物は、それぞれ、(Lu0.90Gd0.07Ce0.03Ba0.15Al120.30、(Lu0.80Gd0.17Ce0.03Ba0.15Al120.30、及び(Lu0.64Gd0.33Ce0.03Ba0.15Al120.30であった。Srシリーズで試験した実際の化合物は、それぞれ、(Lu0.94Gd0.03Ce0.03Sr0.34Al120.68、(Lu0.90Gd0.07Ce0.03Sr0.34Al120.68、及び(Lu0.84Gd0.13Ce0.03Sr0.34Al120.68であった。 The actual compounds in the Ba series are (Lu 0.90 Gd 0.07 Ce 0.03 ) 3 Ba 0.15 Al 5 O 12 F 0.30 , (Lu 0.80 Gd 0.17 Ce 0, respectively. .03) 3 Ba 0.15 Al 5 O 12 F 0.30, and (was Lu 0.64 Gd 0.33 Ce 0.03) 3 Ba 0.15 Al 5 O 12 F 0.30. The actual compounds tested in the Sr series were (Lu 0.94 Gd 0.03 Ce 0.03 ) 3 Sr 0.34 Al 5 O 12 F 0.68 , (Lu 0.90 Gd 0.07 Ce, respectively. 0.03) 3 Sr 0.34 Al 5 O 12 F 0.68, and (was Lu 0.84 Gd 0.13 Ce 0.03) 3 Sr 0.34 Al 5 O 12 F 0.68.

SrシリーズがBaシリーズに比べて相対的に高いフォトルミネッセンス強度で発光したことがわかるが、同時にいくつかの他の変数(例えば、Gd含有量、アルカリ土類の量、及びハロゲン濃度)も変更されたので、結論は慎重に導き出さなくてはならないことを当業者は理解するであろう。   It can be seen that the Sr series emitted light with a relatively high photoluminescence intensity compared to the Ba series, but at the same time several other variables (eg Gd content, alkaline earth content and halogen concentration) were also changed. Thus, those skilled in the art will understand that the conclusions must be carefully deduced.

図17A〜Bは、Baシリーズの蛍光体及びSrシリーズの蛍光体の双方のX線回折パターンであり、それらの光度データは図16A〜Bに図示した。   17A-B are X-ray diffraction patterns of both the Ba series phosphor and the Sr series phosphor, and the luminosity data thereof are shown in FIGS.

テルビウム(Tb)及び/又はガドリニウム(Gd)を特徴とする黄色発光アルミネート系蛍光体
特定の組成物では、本発明の実施形態にしたがって、黄緑色〜黄色発光ハロゲン化アルミネートは希土類元素テルビウム(Tb)を特徴としている。本発明の発明者らは、組成物(Lu0.91−xCe0.09Al12(式中、AはGd及びTbのうちの少なくとも1つを個別に又は組み合わせとしてのいずれかで表す)中のテルビウム及びガドリニウムの相対的影響を比較する実験を行った。テルビウムは周期表でガドリニウムの隣であり、前者(Tb)は原子番号65、電子構造式[Xe]4f6sを有するが、後者(Gd)は原子番号64、電子構造式[Xe]4f5d6sを有する。式(Lu0.91−xCe0.09Al12は、テルビウム及びガドリニウムの両方が、原子番号71、電子構造式[Xe]4f145d6sを有する希土類ルテチウム(Lu)を置換することを示している。
Yellow light emitting aluminate-based phosphors characterized by terbium (Tb) and / or gadolinium (Gd) In certain compositions, the yellow-green to yellow light emitting halogenated aluminate is a rare earth element terbium (in accordance with embodiments of the present invention). Tb). The inventors of the present invention have described the composition (Lu 0.91-x A x Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 (wherein A represents at least one of Gd and Tb individually or in combination) Experiments were conducted to compare the relative effects of terbium and gadolinium in Terbium is next to gadolinium in the periodic table, the former (Tb) has the atomic number 65 and the electronic structural formula [Xe] 4f 9 6s 2 , while the latter (Gd) has the atomic number 64 and the electronic structural formula [Xe] 4f. 7 5d6s 2 The formula (Lu 0.91-x A x Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 is a rare earth lutetium (Lu) in which both terbium and gadolinium have the atomic number 71 and the electronic structural formula [Xe] 4f 14 5d6s 2 Indicates a replacement.

アルミネート系蛍光体の製造に関して上述した方法に関して、以下の方法を更に使用することもまた可能である。本明細書に開示した新規なアルミネート系蛍光体の製造方法は、いずれか1つの製造方法に限定されず、例えば、1)出発材料の混合、2)出発材料混合物の焼結、3)焼結された材料に対して行われる粉砕及び乾燥を含む多様なプロセス、を含む3工程のプロセスで合成することができる。いくつかの実施形態では、出発材料はアルカリ土類金属化合物、アルミニウム化合物、ルテチウム化合物などのような様々な種類の粉末を含み得る。アルカリ土類金属化合物の例には、アルカリ土類金属の炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物、シュウ酸塩、ハロゲン化物が含まれる。アルミニウム含有化合物の例には、硝酸塩、フッ化物、酸化物が含まれる。ルテチウム化合物の例には、酸化ルテチウム、フッ素化ルテチウム、塩化ルテチウムが含まれる。所望の最終組成物が得られるように出発材料を配合する。いくつかの実施形態では、アルカリ土類のアルミニウム含有化合物とルテチウム化合物を適切な比率で配合し、次いで焼結して所望の組成物が得られる。配合した出発材料を第2の工程で焼結し、(焼結工程の任意の段階又は様々な段階で)フラックスを用いて配合材料の反応性を高めることができる。フラックスは、様々な種類のハロゲン化物及びホウ素化合物を含むことができ、その例としては、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、及びそれらの組み合わせが挙げられる。ホウ素含有フラックス化合物の例としては、ホウ酸、酸化ホウ素、ホウ酸ストロンチウム、ホウ酸バリウム、ホウ酸カルシウムが挙げられる。   With respect to the method described above for the production of aluminate-based phosphors, it is also possible to use further the following method. The production method of the novel aluminate-based phosphor disclosed in the present specification is not limited to any one production method. For example, 1) mixing of starting materials, 2) sintering of starting material mixture, 3) firing It can be synthesized in a three-step process including a variety of processes including grinding and drying performed on the combined material. In some embodiments, the starting material may include various types of powders such as alkaline earth metal compounds, aluminum compounds, lutetium compounds, and the like. Examples of alkaline earth metal compounds include carbonates, nitrates, hydroxides, oxides, oxalates and halides of alkaline earth metals. Examples of aluminum-containing compounds include nitrates, fluorides and oxides. Examples of the lutetium compound include lutetium oxide, fluorinated lutetium, and lutetium chloride. The starting materials are formulated so that the desired final composition is obtained. In some embodiments, the alkaline earth aluminum-containing compound and the lutetium compound are blended in the appropriate ratio and then sintered to obtain the desired composition. The compounded starting material can be sintered in a second step and the flux can be used (at any stage or various stages of the sintering process) to increase the reactivity of the compounded material. The flux can include various types of halides and boron compounds, examples of which include strontium fluoride, barium fluoride, strontium chloride, barium chloride, and combinations thereof. Examples of boron-containing flux compounds include boric acid, boron oxide, strontium borate, barium borate, and calcium borate.

いくつかの実施形態では、フラックス化合物は、モル百分率で約0.01〜0.2モル%の範囲の量で使用され、値は典型的には約0.01モル%以上0.1モル%以下の範囲である。   In some embodiments, the fluxing compound is used in an amount ranging from about 0.01 to 0.2 mole percent, with a value typically ranging from about 0.01 mole percent to 0.1 mole percent. The range is as follows.

出発材料を(フラックスあり又は無しで)混合するための種々の技法には、すり鉢の使用、ボールミルを用いた混合、V形状ミキサーを用いた混合、クロスロータリーミキサーを用いた混合、ジェットミルを用いた混合、攪拌機を用いた混合が含まれるが、これらに限定されない。出発材料は乾燥混合又は湿潤混合のいずれかで混合することができ、乾燥混合とは溶剤を用いずに混合することを指す。湿潤混合プロセスに使用できる溶剤としては水又は有機溶剤が挙げられ、有機溶剤はメタノール又はエタノールのいずれかであり得る。出発材料の混合物は、当該技術分野で周知の多くの技法により焼成することができる。電気炉又はガス炉のような加熱機を使用して焼成することができる。加熱機の型式は、出発材料混合物が所望の時間にかけて所望の温度で焼成されるものであればよく、特定のものに限定されない。いくつかの実施形態では、焼成温度は約800〜1600℃の範囲であってよい。他の実施形態では、焼成時間は約10分〜1000時間の範囲であってよい。焼成の雰囲気は空気、低圧雰囲気、真空、不活性ガス雰囲気、窒素雰囲気、酸素雰囲気、及び酸化雰囲気の中から選ぶことができる。いくつかの実施形態では、組成物を約100℃〜約1600℃の還元性雰囲気において約2〜約10時間焼成してよい。本明細書に開示した蛍光体は、ゾルゲル法又は固体反応法を用いて調製することができる。いくつかの実施形態では、金属硝酸塩を使用して、蛍光体の二価金属成分、並びにアルミネート系蛍光体のアルミニウム成分を提供する。いくつかの実施形態では、二価金属成分を供給する金属硝酸塩はBa(NO、Mg(NO又はSr(NOであってよく、アルミニウムを提供する金属硝酸塩はAl(NOであってよい。 Various techniques for mixing the starting materials (with or without flux) include the use of a mortar, mixing with a ball mill, mixing with a V-shaped mixer, mixing with a cross rotary mixer, jet mill Mixing, and mixing using a stirrer, but is not limited thereto. The starting materials can be mixed either by dry mixing or wet mixing, which means mixing without using a solvent. Solvents that can be used in the wet mixing process include water or organic solvents, which can be either methanol or ethanol. The mixture of starting materials can be fired by a number of techniques well known in the art. It can be fired using a heater such as an electric furnace or a gas furnace. The type of the heater is not limited to a specific type as long as the starting material mixture is fired at a desired temperature for a desired time. In some embodiments, the firing temperature may be in the range of about 800-1600 ° C. In other embodiments, the firing time can range from about 10 minutes to 1000 hours. The firing atmosphere can be selected from air, low pressure atmosphere, vacuum, inert gas atmosphere, nitrogen atmosphere, oxygen atmosphere, and oxidizing atmosphere. In some embodiments, the composition may be fired in a reducing atmosphere at about 100 ° C. to about 1600 ° C. for about 2 to about 10 hours. The phosphor disclosed in the present specification can be prepared using a sol-gel method or a solid reaction method. In some embodiments, metal nitrate is used to provide the divalent metal component of the phosphor as well as the aluminum component of the aluminate-based phosphor. In some embodiments, the metal nitrate that provides the divalent metal component may be Ba (NO 3 ) 2 , Mg (NO 3 ) 2, or Sr (NO 3 ) 2 , and the metal nitrate that provides aluminum is Al (NO 3 ) 3 may be used.

この方法は、アルミネート系蛍光体の酸素成分を提供するために金属酸化物を使用する工程を更に含む場合がある。この方法の実施例には、以下の工程が含まれる。a)Ba(NO、Mg(NO、Ca(NO、Sr(N0、Al(NO、及びLuからなる群から選択される原材料を提供する工程、b)Luを硝酸溶液に溶解し、次いで、所望の量の金属硝酸塩を混合して、水性の硝酸塩溶液を生成する工程、c)工程b)からの溶液を加熱してゲルを生成する工程、d)工程c)のゲルを約500℃〜約1000℃に加熱して硝酸塩混合物を酸化物混合物に分解する工程、及びe)工程d)の粉末を還元性雰囲気にて約1000℃〜約1500℃の温度で焼結する工程。 The method may further include using a metal oxide to provide the oxygen component of the aluminate-based phosphor. Examples of this method include the following steps. a) Raw material selected from the group consisting of Ba (NO 3 ) 2 , Mg (NO 3 ) 2 , Ca (NO 3 ) 2 , Sr (N 0 3 ) 2 , Al (NO 3 ) 3 , and Lu 2 O 3 B) dissolving Lu 2 O 3 in a nitric acid solution, then mixing the desired amount of metal nitrate to produce an aqueous nitrate solution, c) heating the solution from step b) D) heating the gel of step c) to about 500 ° C. to about 1000 ° C. to decompose the nitrate mixture into an oxide mixture, and e) reducing the powder of step d) to a reducing atmosphere. Sintering at a temperature of about 1000 ° C to about 1500 ° C.

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表4を参照し、当業者は、表に記載した全ての組成物が約550nm〜約560nmの範囲のピーク発光波長で発光したことを認識するであろう。T1及びT2と表記した最初の2つのエントリーのそれぞれはGdを含有せず、それぞれx=0.3及び0.5のTb濃度を有する。したがってそれらの組成物はそれぞれ(Lu0.61Tb0.3Ce0.09Al12及び(Lu0.41Tb0.5Ce0.09Al12である。それらは、YAG1及びYAG2を除いて、表4の化合物の最も高い相対フォトルミネッセンス強度で発光する。 Referring to Table 4, those skilled in the art will recognize that all compositions listed in the table emitted light at peak emission wavelengths in the range of about 550 nm to about 560 nm. Each of the first two entries, labeled T1 and T2, does not contain Gd and has Tb concentrations of x = 0.3 and 0.5, respectively. Accordingly, their compositions are (Lu 0.61 Tb 0.3 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 and (Lu 0.41 Tb 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 , respectively. They emit at the highest relative photoluminescence intensity of the compounds in Table 4 with the exception of YAG1 and YAG2.

表4の上から3つ目の組成物はGd及びTbをそれぞれ0.2及び0.3の濃度で含有しており、したがってその化学量論は(Lu0.41Gd0.2Tb0.3Ce0.09Al12である。TG1と指定したこの化合物は、(Lu0.41Tb0.5Ce0.09Al12とほぼ同じ高さのピーク発光波長で発光した(それぞれ555.4nm対555.8nm)が、そのフォトルミネッセンス強度は、Tbのみを含有しGdを含有しない2つの化合物のいずれよりも低かった。後者の2つの化合物すなわち(Lu0.61Tb0.3Ce0.09Al12及び(Lu0.41Tb0.5Ce0.09Al12は、(Lu0.41Gd0.2Tb0.3Ce0.09Al12よりも低い色度座標CIE xを示したが、CIE y色度座標は、より高かった。 The third composition from the top of Table 4 contains Gd and Tb at concentrations of 0.2 and 0.3, respectively, and therefore its stoichiometry is (Lu 0.41 Gd 0.2 Tb 0. 3 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . This compound, designated TG1, emitted light at a peak emission wavelength almost as high as (Lu 0.41 Tb 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 (555.4 nm vs. 555.8 nm, respectively). The photoluminescence intensity was lower than either of the two compounds containing only Tb and no Gd. The latter two compounds, (Lu 0.61 Tb 0.3 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 and (Lu 0.41 Tb 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 are (Lu 0 showed .41 Gd 0.2 Tb 0.3 Ce 0.09) 3 Al 5 O 12 low chromaticity coordinates CIE x than it, CIE y chromaticity coordinates were higher.

表4の4行目のデータは、G1と指定された化合物(Lu0.71Gd0.2Ce0.09Al12のデータである。この化合物は約550nmにピーク波長を有する光を発し、これは、表4に記載されている化合物群の中で、YAG1を除いてもっとも短い波長である。それはまた、その群で最も低い色度座標CIE xを示す。この化合物のCIE y座標はこの群の中で最も高かった。G3と指定した、より高いレベルでGdを含有しているがTbは含有していない類似の化合物は、この群で最も高いピーク波長で発光した。この化合物は式(Lu0.41Gd0.5Ce0.09Al12を有するものである。(Lu0.41Gd0.5Ce0.09Al12を、先に説明した(Lu0.41Tb0.5Ce0.09Al12化合物と比較すると、Gd含有化合物はTb含有化合物より長い波長で発光するが、Tb含有化合物はより高いフォトルミネッセンス強度で発光することがわかる。 The data in the fourth row of Table 4 is data of a compound (Lu 0.71 Gd 0.2 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 designated as G1. This compound emits light having a peak wavelength at about 550 nm, which is the shortest wavelength among the compounds listed in Table 4 except YAG1. It also shows the lowest chromaticity coordinate CIE x in the group. The CIE y coordinate of this compound was the highest in this group. A similar compound, designated G3, containing Gd at a higher level but not Tb, emitted at the highest peak wavelength in this group. This compound has the formula (Lu 0.41 Gd 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . When comparing (Lu 0.41 Gd 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 with the previously described (Lu 0.41 Tb 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 compound, Gd Although the containing compound emits light at a longer wavelength than the Tb-containing compound, it can be seen that the Tb-containing compound emits light with a higher photoluminescence intensity.

表4で「YAG1」及び「YAG2」と表記されている2つの組成物は、ルテチウム(Lu)系ではなくイットリウム(Y)系であり、これらY系組成物は比較のために含められる。それらはそれぞれ近似計算式(Y0.91Ce0.09Al12を有する。これらの化合物もまた、550nm〜560nmの範囲内で発光する。 The two compositions labeled “YAG1” and “YAG2” in Table 4 are yttrium (Y) rather than lutetium (Lu), and these Y-based compositions are included for comparison. They each have an approximate calculation formula (Y 0.91 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . These compounds also emit light in the range of 550 nm to 560 nm.

表4のデータを図18〜20に示すようなグラフで表すことができ、それらの図は、本発明の蛍光体組成物を励起するために用いられる(GaN LEDのような)青色光源もまた示しており、青色光源と黄色蛍光体が「白色」光源をもたらす。図18は「G1」及び「T1」と表記した2つの化合物のフォトルミネッセンス強度のプロットである。前者は、x=0.2のGd濃度の組成物を有するので、その式は(Lu0.71Gd0.2Ce0.09Al12である。ピーク発光波長は約550nmである。ここで、Gd含有化合物(x=0.2、上の曲線)は、「T1」(下の曲線)とほぼ同一のフォトルミネッセンス強度及びピーク発光波長を有している。 The data in Table 4 can be represented by graphs as shown in FIGS. 18-20, which also show a blue light source (such as a GaN LED) used to excite the phosphor composition of the present invention. As shown, a blue light source and a yellow phosphor provide a “white” light source. FIG. 18 is a plot of the photoluminescence intensity of two compounds labeled “G1” and “T1”. The former has a composition with a Gd concentration of x = 0.2, so the formula is (Lu 0.71 Gd 0.2 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . The peak emission wavelength is about 550 nm. Here, the Gd-containing compound (x = 0.2, upper curve) has almost the same photoluminescence intensity and peak emission wavelength as “T1” (lower curve).

図19の2つの化合物は図18の化合物とほぼ同じフォトルミネッセンス強度を有しているが、図19のピーク発光波長は、より長い波長にわずかにシフトしている。図19の上のグラフは「T2」であり、Tb濃度はx=0.5であるので、その組成物は(Lu0.41Tb0.5Ce0.09Al12である。図19の下の曲線は試料「G2」であり、そのGd濃度はx=0.3であるので、その組成物は(Lu0.61Gd0.3Ce0.09Al12である。これらの2つの化合物を比較すると、Tb含有化合物(x=0.5)は「G2」化合物よりわずかに高いフォトルミネッセンス強度及びごくわずかに短いピーク発光波長を有していることがわかる。 The two compounds of FIG. 19 have approximately the same photoluminescence intensity as the compound of FIG. 18, but the peak emission wavelength of FIG. 19 is slightly shifted to longer wavelengths. Since the upper graph of FIG. 19 is “T2” and the Tb concentration is x = 0.5, the composition is (Lu 0.41 Tb 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . . The lower curve in FIG. 19 is sample “G2”, and its Gd concentration is x = 0.3, so the composition is (Lu 0.61 Gd 0.3 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 It is. Comparing these two compounds, it can be seen that the Tb-containing compound (x = 0.5) has a slightly higher photoluminescence intensity and a slightly shorter peak emission wavelength than the “G2” compound.

図19及び18と比較してわずかに長い発光波長を有する化合物を図20に示す。図20を参照すると、グラフの上の曲線は「TG1」と表記された試料のものであり、Gd濃度は0.2、Tb濃度は0.3であるので、この蛍光体の式は(Lu0.41Gd0.2Tb0.3Ce0.09Al12である。グラフの下の曲線は、「G3」と表記された、Gd濃度0.5の試料のものである。この化合物はTbを含有していないので、その式は(Lu0.41Gd0.5Ce0.09Al12である。ここで、Gd及びTbの両方を含有する化合物は、Gdのみの方式で希土類(x=0.5)を同量含有する化合物より高いフォトルミネッセンス強度を示し、Tb及びGdを含有する化合物はGdのみの化合物よりわずかに短い波長で発光する。 A compound having a slightly longer emission wavelength compared to FIGS. 19 and 18 is shown in FIG. Referring to FIG. 20, the upper curve of the graph is for a sample labeled “TG1”, the Gd concentration is 0.2, and the Tb concentration is 0.3. 0.41 Gd 0.2 Tb 0.3 Ce 0.09) a 3 Al 5 O 12. The curve below the graph is for a sample with a Gd concentration of 0.5, labeled “G3”. Since this compound does not contain Tb, its formula is (Lu 0.41 Gd 0.5 Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . Here, a compound containing both Gd and Tb exhibits higher photoluminescence intensity than a compound containing the same amount of rare earth (x = 0.5) in a Gd-only manner, and a compound containing Tb and Gd is Gd. It emits at a slightly shorter wavelength than the only compound.

一般式(Lu0.91−xCe0.09Al12を有する化合物中のGd濃度又はTb濃度のいずれかの変更による影響を図21に示す。(この実験で、AはGd又はTbのいずれかであるが、本発明の実施形態によると、Gd及びTbが個別に存在してもよく、組み合わせとして存在してもよいことを強調しておく)。図21を参照すると、Gd濃度をx=0からx=0.5に増加すると、Tb濃度をx=約0からx=約1.0に増した一連の化合物のピーク発光波長よりもピーク発光波長がより急速に増すことを当業者は認識することができる。換言すると、発光波長を約542nm(蛍光体はLuをx=0のみ含有する)から約562nmまで上げるためには、全てのLuをTb(Tb x=1)と完全に置換する必要があったが、この波長の増加は、その値の半分(x=0.5、したがって半分のLuのみをGdシリーズで置換)のGd濃度で達成された。 FIG. 21 shows the effect of changing either the Gd concentration or the Tb concentration in the compound having the general formula (Lu 0.91-x A x Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12 . (In this experiment, it is emphasized that A is either Gd or Tb, but according to an embodiment of the invention, Gd and Tb may be present individually or in combination. ). Referring to FIG. 21, when the Gd concentration is increased from x = 0 to x = 0.5, the peak emission is more than the peak emission wavelength of a series of compounds in which the Tb concentration is increased from x = about 0 to x = about 1.0. One skilled in the art can recognize that the wavelength increases more rapidly. In other words, in order to increase the emission wavelength from about 542 nm (the phosphor contains Lu only x = 0) to about 562 nm, it was necessary to completely replace all Lu with Tb (Tb x = 1). However, this increase in wavelength was achieved with a Gd concentration of half that value (x = 0.5, thus replacing only half Lu with the Gd series).

Gd含有シリーズの化合物及びTb含有シリーズの化合物が有するフォトルミネッセンス強度とピーク発光波長を比較した関係を図22に示す。このグラフで、縦座標(y軸)上の相対フォトルミネッセンス強度は、ピーク発光波長(単位nm、x軸上)に対してプロットされている。どちらの化合物シリーズに関しても、相対フォトルミネッセンス強度はGd又はTb濃度の増加につれて(及びピーク発光波長の増加につれてもまた)低下し、フォトルミネッセンス強度は、Tb含有試料においてよりもGd含有シリーズの試料において、より速く低下している。   FIG. 22 shows the relationship between the photoluminescence intensity and the peak emission wavelength of the Gd-containing series compound and the Tb-containing series compound. In this graph, the relative photoluminescence intensity on the ordinate (y axis) is plotted against the peak emission wavelength (unit: nm, on the x axis). For both compound series, the relative photoluminescence intensity decreases with increasing Gd or Tb concentration (and also with increasing peak emission wavelength), and the photoluminescence intensity is greater in the Gd containing series of samples than in the Tb containing samples. Is falling faster.

図21及び22のプロットの作成に用いた特定のデータは上記の表5及び6に記載した。   The specific data used to create the plots of FIGS. 21 and 22 are listed in Tables 5 and 6 above.

例示のTb含有化合物及びTb及びGd含有化合物の熱安定性を図23に示す。また、比較のために、Gdを含有するがTbを含有していないGd含有蛍光体の化合物も示す。図23を参照すると、これはy軸上にCIE y色度座標が、x軸上にCIE x色度座標がプロットされている。データポイントは20℃から220℃までの温度で20℃間隔で収集されている。この温度範囲は、ほとんどの用途での蛍光体材料の取り扱い温度を含んでいる。そのデータを表7(i)及び7(ii)に示す。この試験の温度範囲にかけてCIE座標におけるシフトは0.005未満であることが好ましく、Tb含有材料のみが、x及びy座標の両方でこの範囲内のCIE座標のシフトを示していることがわかる。具体的には、T1、T2及びTG1のみが好ましい温度安定性を示している。テルビウム含有蛍光体材料が、ガドリニウムを含有しテルビウムを含有していない蛍光体材料よりも優れた温度安定性を有しているという結果は予想外であった。   The thermal stability of exemplary Tb-containing compounds and Tb and Gd-containing compounds is shown in FIG. For comparison, a Gd-containing phosphor compound containing Gd but not Tb is also shown. Referring to FIG. 23, this plots CIE y chromaticity coordinates on the y-axis and CIE x chromaticity coordinates on the x-axis. Data points are collected at 20 ° C intervals at temperatures from 20 ° C to 220 ° C. This temperature range includes the handling temperature of the phosphor material in most applications. The data is shown in Tables 7 (i) and 7 (ii). It is preferred that the shift in CIE coordinates is less than 0.005 over the temperature range of this test, and it can be seen that only the Tb-containing material shows a shift in CIE coordinates within this range on both x and y coordinates. Specifically, only T1, T2 and TG1 show preferred temperature stability. The result that the terbium-containing phosphor material has better temperature stability than the phosphor material containing gadolinium and not containing terbium was unexpected.

Figure 2016508174
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本開示に記載した原則、実施形態及び概念がテルビウム(Tb)及びガドリニウム(Gd)を扱う本項にも該当し得ることに注意されたい。例えば、本発明の一実施形態では、蛍光体は、式(Lu1−x−yCeAl122zを有するセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体を含むことができ、式中、AはSc、La、Gd、及びTbのうちの少なくとも1つであり、BはMg、Sr、Ca、及びBaのうちの少なくとも1つであり、CはF、Cl、Br、及びIのうちの少なくとも1つであり、0.001≦x≦1.0、0.001≦y≦0.2、かつ0≦z≦0.5であり、本実施形態の蛍光体は少なくともいくらかのTbを含有する。 Note that the principles, embodiments and concepts described in this disclosure may also apply to this section dealing with terbium (Tb) and gadolinium (Gd). For example, in one embodiment of the present invention, the phosphor has the formula (Lu 1-x-y A x Ce y) 3 B z Al 5 O 12 yellow green-yellow-emitting aluminate which is cerium-activated with a C 2z A phosphor, wherein A is at least one of Sc, La, Gd, and Tb, B is at least one of Mg, Sr, Ca, and Ba; Is at least one of F, Cl, Br, and I, 0.001 ≦ x ≦ 1.0, 0.001 ≦ y ≦ 0.2, and 0 ≦ z ≦ 0.5. Embodiment phosphors contain at least some Tb.

本発明の別の実施形態において、蛍光体は、セリウム賦活された黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体を含み、この蛍光体は式(Lu1−xAl12:Ceを有し、AはGd及びTbからなる群から個別に又は組み合わせとして選択される少なくとも1つの希土類であり、xは約0.001〜約1.0の範囲であり、この蛍光体は少なくともいくらかのTbを含有する。 In another embodiment of the present invention, the phosphor comprises a cerium activated yellow-green to yellow light emitting aluminate-based phosphor, wherein the phosphor is of the formula (Lu 1-x A x ) 3 Al 5 O 12 : Ce Wherein A is at least one rare earth selected individually or in combination from the group consisting of Gd and Tb, x is in the range of about 0.001 to about 1.0, and the phosphor is at least some Of Tb.

本発明の別の実施形態において、蛍光体は、式(Lu0.91−xCe0.09Al12により表されるセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体を含む。ここで、AはGd及びTbからなる群から選択される少なくとも1つの希土類であり、xは約0.001〜約1.0の範囲である。前節に開示した実施形態と同じく、この蛍光体もまた少なくともいくらかのTbを含有する。 In another embodiment of the present invention, the phosphor is a cerium activated yellow green to yellow light emitting aluminate-based fluorescence represented by the formula (Lu 0.91-x A x Ce 0.09 ) 3 Al 5 O 12. Including the body. Here, A is at least one rare earth selected from the group consisting of Gd and Tb, and x ranges from about 0.001 to about 1.0. Similar to the embodiments disclosed in the previous section, this phosphor also contains at least some Tb.

本発明について、黄緑色〜黄色発光アルミネート系蛍光体を参照して具体的に説明してきたが、本発明の教示及び原則は、Alの一部又は全部がGa、Si、又はGeで置換された蛍光体すなわち例えばシリケート系、ガリエート系、及びゲルマネート系の蛍光体にもまた当てはまる。   Although the present invention has been specifically described with reference to yellow-green to yellow-emitting aluminate-based phosphors, the teachings and principles of the present invention are that some or all of Al is replaced with Ga, Si, or Ge. This also applies to phosphors such as silicate-based, gallate-based, and germanate-based phosphors.

ハロゲンを含有する蛍光体材料の実施形態は、(1)置換的に結晶中に含まれるハロゲン、(2)結晶格子間に含まれるハロゲン、及び/又は(3)結晶のグレイン、領域及び/又は相を分離するグレインの境界内に含まれるハロゲンを有することができる。   Embodiments of phosphor materials containing halogen include (1) halogens contained in the crystal in a substitutional manner, (2) halogens contained between crystal lattices, and / or (3) grains, regions and / or It can have halogens contained within the grain boundaries that separate the phases.

本発明の更なる実施形態にしたがって、表8のLuアルミネート材料を上記のように作製及び試験した。式(Lu1−yCeAl12を有する化合物を作製するための代表的な手順の一例を与える。Lu(272.664g)とCeO(7.295g)とAl(120.041g)とフラックス(20.000g)とをミキサーで4〜20時間混合し、次いで坩堝に加えた。その坩堝を連続炉に入れ、還元性雰囲気下で2〜10時間、1500℃〜1700℃で焼結した。その焼結した材料を破砕機で粉末にした。その粉末を酸及び脱イオン水で洗浄し、次いで、120℃〜180℃の炉内で12〜24時間乾燥した。最後にその粉末を20μmのメッシュに通して篩い分け、Lu2.945Ce0.055Al12を得、特徴(すなわち、発光波長、強度、及びCIE値、粒径分布等)を調べた。 In accordance with a further embodiment of the present invention, the Lu aluminate material of Table 8 was made and tested as described above. An example of a representative procedure for making a compound having the formula (Lu 1-y Ce y ) 3 Al 5 O 12 is given. Lu 2 O 3 (272.664 g), CeO 2 (7.295 g), Al 2 O 3 (120.041 g) and flux (20.000 g) were mixed in a mixer for 4-20 hours and then added to the crucible. . The crucible was placed in a continuous furnace and sintered at 1500 ° C. to 1700 ° C. for 2 to 10 hours in a reducing atmosphere. The sintered material was powdered with a crusher. The powder was washed with acid and deionized water and then dried in an oven at 120 ° C. to 180 ° C. for 12-24 hours. Finally, the powder was sieved through a 20 μm mesh to obtain Lu 2.945 Ce 0.055 Al 5 O 12 and the characteristics (ie emission wavelength, intensity, CIE value, particle size distribution, etc.) were examined. .

Figure 2016508174
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本発明の更なる態様によると、白色光照明システムは、200nm〜480nmの範囲内の発光波長を有する励起源と、赤色発光蛍光体又は緑色発光蛍光体の少なくとも一方と、テルビウムを含有するセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体と、を含む場合があり、この蛍光体は、約550nm〜約565nmの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成されている。(この要件を満たす特定の化合物の例及び以下の要件もまた満たす例については上記を参照)。更に、このセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体は、約380nm〜約480nmの範囲の波長を有する励起放射光を吸収するように構成され得る。また更に、赤色発光蛍光体は600nm〜660nmの範囲の発光波長を有し得る。更に、緑色発光蛍光体は500nm〜545nmの範囲の発光波長を有し得る。また更に、赤色発光蛍光体は窒化物であり得る。更に、窒化物は(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+、(Ca,Sr):Eu2+、及び(Ca,Sr)AlSi:Eu2+のうちの少なくとも1つであり得る。また更に、緑色発光蛍光体はシリケートであり得る。更に、このシリケートは式(Sr,Ba,Mg)SiO:Eu2+を有し得る。 According to a further aspect of the present invention, the white light illumination system comprises an excitation source having an emission wavelength in the range of 200 nm to 480 nm, at least one of a red-emitting phosphor or a green-emitting phosphor, and cerium-activated containing terbium. A yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphor, wherein the phosphor is configured to emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 565 nm. (See above for examples of specific compounds that meet this requirement and examples that also meet the following requirements): Further, the cerium-activated yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphor can be configured to absorb excitation radiation having a wavelength in the range of about 380 nm to about 480 nm. Still further, the red light emitting phosphor may have an emission wavelength in the range of 600 nm to 660 nm. Further, the green light emitting phosphor may have an emission wavelength in the range of 500 nm to 545 nm. Still further, the red light emitting phosphor may be a nitride. Further, the nitride is at least one of (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ , (Ca, Sr) 2 N 5 N 8 : Eu 2+ , and (Ca, Sr) AlSi 4 N 7 : Eu 2+. possible. Still further, the green-emitting phosphor can be a silicate. Furthermore, the silicate may have the formula (Sr, Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ .

本発明について、特定の実施形態を参照して具体的に説明してきたが、本発明の意図及び範囲を逸脱せずにその形式及び詳細を変更及び修正することが可能であることは当業者に容易に理解されよう。   Although the present invention has been specifically described with reference to specific embodiments, those skilled in the art will recognize that the form and details can be changed and modified without departing from the spirit and scope of the invention. Easy to understand.

Claims (22)

式(Lu1−xTbAl12:Ceを有する、セリウム賦活された黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体であって、式中、xは約0.1から1.0未満であり、前記蛍光体は、約380nmから約480nmの範囲の波長を有する励起放射光を吸収し、かつ約550nmから約565nmの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成されている、黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。 A cerium-activated yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphor having the formula (Lu 1-x Tb x ) 3 Al 5 O 12 : Ce, wherein x is about 0.1 to 1. Less than 0, and the phosphor is configured to absorb excitation radiation having a wavelength in the range of about 380 nm to about 480 nm and emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 565 nm. A yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate phosphor. xが約0.3から1.0の範囲である、請求項1に記載の黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate phosphor according to claim 1, wherein x is in the range of about 0.3 to 1.0. 前記励起放射光が約420nmから約480nmの範囲の波長を有する、請求項1に記載の黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow light emitting lutetium aluminate phosphor according to claim 1, wherein the excitation radiation has a wavelength in the range of about 420 nm to about 480 nm. 前記式が(Lu0.91−xTbCe0.09Al12である、請求項1に記載の黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。 The formula is (Lu 0.91-x Tb x Ce 0.09) 3 Al 5 O 12, yellow-green-yellow light lutetium aluminate phosphor according to claim 1. xが0.3から0.5の範囲である、請求項3に記載の黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate phosphor according to claim 3, wherein x is in the range of 0.3 to 0.5. 希土類元素ガドリニウム(Gd)を更に含む、請求項1に記載の黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphor according to claim 1, further comprising a rare earth element gadolinium (Gd). 前記式が(Lu1−x−yTbGdAl12:Ceであり、式中xは約0.1から1.0の範囲であり、yはゼロより大きく、x+y<1である、請求項6に記載の黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。 The formula is (Lu 1-xy Tb x Gd y ) 3 Al 5 O 12 : Ce, where x is in the range of about 0.1 to 1.0, y is greater than zero, and x + y < The yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate phosphor according to claim 6, which is 1. 前記式が(Lu0.91−x−yTbGdCe0.09Al12であり、yはゼロより大きく、x+y<1である、請求項6に記載の黄緑〜黄色発光アルミネート系蛍光体。 The equation (Lu 0.91-x-y Tb x Gd y Ce 0.09) a 3 Al 5 O 12, y is greater than zero, it is x + y <1, yellow-green-according to claim 6 Yellow light emitting aluminate phosphor. x=0.3、y=0.2である、請求項8に記載の黄緑〜黄色発光アルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow light emitting aluminate phosphor according to claim 8, wherein x = 0.3 and y = 0.2. ハロゲンを更に含む、請求項1に記載の黄緑〜黄色発光アルミネート系蛍光体。   The yellowish green to yellow light emitting aluminate phosphor according to claim 1, further comprising a halogen. 前記ハロゲンが置換的に結晶内に含まれている、請求項10に記載の黄緑〜黄色発光アルミネート系蛍光体。   The yellowish green to yellow light emitting aluminate phosphor according to claim 10, wherein the halogen is substituted and contained in the crystal. 前記ハロゲンが結晶格子間に含まれている、請求項10に記載の黄緑〜黄色発光アルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow light-emitting aluminate phosphor according to claim 10, wherein the halogen is contained between crystal lattices. 式(Lu1−xTbAl122z:Ceを有し、式中、
AはMg、Sr、Ca、及びBaのうちの少なくとも1つであり、
BはF、Cl、Br、及びIのうちの少なくとも1つであり、
0.001≦x<1.0であり、かつ
0<z≦0.5である、
セリウム賦活された黄緑〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体。
Formula (Lu 1-x Tb x) 3 A z Al 5 O 12 C 2z: has a Ce, wherein
A is at least one of Mg, Sr, Ca, and Ba;
B is at least one of F, Cl, Br, and I;
0.001 ≦ x <1.0 and 0 <z ≦ 0.5.
A cerium-activated yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate phosphor.
希土類元素ガドリニウム(Gd)を更に含む、請求項13に記載の黄緑〜黄色発光アルミネート系蛍光体。   The yellow-green to yellow light-emitting aluminate phosphor according to claim 13, further comprising rare earth element gadolinium (Gd). 白色光照明システムであって、
200nmから480nmの範囲内の発光波長を有する励起源と、
赤色発光蛍光体又は緑色発光蛍光体の少なくとも一方と、
約550nmから約565nmまでの範囲のピーク発光波長を有する光を発するように構成される、テルビウムを含むセリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体と、を備える、白色光照明システム。
A white light illumination system,
An excitation source having an emission wavelength in the range of 200 nm to 480 nm;
At least one of a red light emitting phosphor and a green light emitting phosphor,
A white-light illumination system comprising: a cerium-activated yellow-green to yellow-emitting lutetium aluminate-based phosphor containing terbium configured to emit light having a peak emission wavelength in the range of about 550 nm to about 565 nm. .
前記セリウム賦活された黄緑色〜黄色発光ルテチウムアルミネート系蛍光体が、約380nm〜約480nmの範囲の波長を有する励起放射光を吸収するように構成されている、請求項15に記載の白色光照明システム。   16. The white light of claim 15, wherein the cerium activated yellow green to yellow light emitting lutetium aluminate-based phosphor is configured to absorb excitation radiation having a wavelength in the range of about 380 nm to about 480 nm. Lighting system. 前記赤色発光蛍光体が600nmから660nmの範囲内の発光波長を有する、請求項15に記載の白色光照明システム。   The white light illumination system of claim 15, wherein the red light emitting phosphor has an emission wavelength in a range of 600 nm to 660 nm. 前記緑色発光蛍光体が500nmから545nmの範囲内の発光波長を有する、請求項15に記載の白色光照明システム。   The white light illumination system of claim 15, wherein the green-emitting phosphor has an emission wavelength in a range of 500 nm to 545 nm. 前記赤色発光蛍光体が窒化物である、請求項15に記載の白色光照明システム。   The white light illumination system of claim 15, wherein the red light emitting phosphor is a nitride. 前記窒化物が、(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+、(Ca,Sr):Eu2+、及び(Ca,Sr)AlSi:Eu2+のうちの少なくとも1つである、請求項19に記載の白色光照明システム。 The nitride is at least one of (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ , (Ca, Sr) 2 N 5 N 8 : Eu 2+ , and (Ca, Sr) AlSi 4 N 7 : Eu 2+ 20. The white light illumination system of claim 19, wherein: 前記緑色発光蛍光体がシリケートである、請求項15に記載の白色光照明システム。   The white light illumination system of claim 15, wherein the green-emitting phosphor is a silicate. 前記シリケートが式(Sr,Ba,Mg)SiO:Eu2+を有する、請求項21に記載の白色光照明システム。 The white light illumination system of claim 21, wherein the silicate has the formula (Sr, Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ .
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