JP2017509735A - ユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドベースの蛍光体 - Google Patents

ユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドベースの蛍光体 Download PDF

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Abstract

本発明はユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコンオキシナイトライド、前記化合物の製造方法、および記載されたユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドの変換蛍光体としての使用に関する。本発明は、また、記載されたユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコンオキシナイトライドを含有する発光デバイスに関する。

Description

本発明はユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライド(Silicooxynitride)、このれらの化合物の製造方法、および本発明によるユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドの変換蛍光体としての使用に関する。本発明は、さらにまた、本発明によるユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドを含む発光デバイスに関する。
青色および/またはUVスペクトル領域において励起することができる無機蛍光粉末は、蛍光体−変換LED、ショートのためのpc−LEDのための変換蛍光体として主に重要である。その一方で、多くの変換蛍光体システム、例えば、アルカリ土類金属オルトシリケート、チオガレート、ガーネット、窒化物、酸窒化物が知られ、このそれぞれがCe3+またはEu2+でドープされている。特に、最後に言及した窒化物および酸窒化物蛍光体は、これらの材料が600nmを超える発光波長で赤色発光を示し、したがって色温度<4000Kを有する温白色pc−LEDの製造にとって重要であるため、近年、集中的に研究されている対象である。
しかしながら、赤色にさらに再度シフトする発光を示す有用な蛍光体を有することが望ましいであろう。よって、本発明の目的は、この種の蛍光体を提供することであった。
驚くべきことに、特定のさらなる元素、特に元素Mg、Zn、Geおよび/またはSの1種以上が、ユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドに組み込まれた場合に、この目的が達成されることが見出された。したがって、本発明はこの種の化合物に関する。
本発明は以下の式(1)
EAEu・mSiO・nSi式(1)
式中、使用される記号および添え字に以下のものが適用される:
EAはMg、Ca、Sr、BaおよびZnからなる群から選択される1以上の元素を示し;
EはSiおよびGeからなる群から選択される1以上の元素を示し;
YはOおよびSからなる群から選択される1以上の元素を示し;
0.80≦a≦1.995;
0.005≦x≦0.20;
4.00≦e≦6.00;
5.00≦f≦8.70;
0.01≦y≦3.00;
ここで、添え字a、x、e、fおよびyについて:2a+2x+4e=3f+2y;
0≦m≦4.00;
0≦n≦0.50;
で表される化合物であって、当該化合物が元素Mgおよび/またはZnおよび/またはGeおよび/またはSの少なくとも1種を含有することを特徴とする、前記化合物に関する。
式(1)で表される好ましい態様において、以下のものがそれぞれ独立して添え字に適用される:
1.20≦a≦1.995;好ましくは1.60≦a≦1.995;
0.01≦x≦0.20;好ましくは0.02≦x≦0.16;
4.50≦e≦5.50;好ましくは4.80≦e≦5.20;特にe=5.00;
6.00≦f≦8.00;好ましくは6.00≦f≦7.90;
0.1≦y≦2.5;好ましくは0.15≦y≦1.5;
0≦m≦3.00;好ましくは0≦m≦2.50;
0≦n≦0.50;好ましくは0≦n≦0.20。
特に好ましい態様において、式(1)における上述の好ましい添え字が同時に生じる。
よって、以下のものが、使用される添え字に適用されることが好ましい:
1.20≦a≦1.995;
0.01≦x≦0.20;
4.50≦e≦5.50;
6.00≦f≦8.00;
0.1≦y≦2.5;
0≦m≦3.00;および
0≦n≦0.50。
特に好ましくは以下のものが、使用される添え字に適用される:
1.60≦a≦1.995;
0.02≦x≦0.16;
4.80≦e≦5.20;特にe=5.00;
6.00≦f≦7.90;
0.15≦y≦1.5;
0≦m≦2.50;および
0≦n≦0.20。
本発明による化合物におけるMgおよび/またはZnおよび/またはGeおよび/またはSの存在によって、これらの元素を含有しないがその他の点では同じ組成を有する対応する化合物と比較して、赤色シフトとなるのに、良好な発光特性を継続し、高い発光効率が達成される。
本発明による化合物がMgを含有する場合、その割合は好ましくは元素EAの40%まで、好ましくは5%〜40%である。
本発明による化合物がZnを含有する場合、その割合は好ましくは元素EAの40%まで、好ましくは5%〜40%である。
本発明による化合物がGeを含有する場合、その割合は好ましくは元素Eの100%まで、好ましくは1%〜100%、特に好ましくは2%〜20%である。
本発明による化合物がSを含有する場合、その割合は好ましくは元素Yの100%まで、好ましくは1%〜100%、特に好ましくは2%〜100%である。
式(1)で表される化合物の好ましい態様は以下の式(2)、(3)および(4)、
EA2−x+1.5zEu8−2/3y+z・mSiO・nSi 式(2)
EA2−x−0.5y+1.5zEu8−y+z・mSiO・nSi 式(3)
EA2−x+1.5zEu8−y+z3/2y・mSiO・nSi 式(4)
式中、
EA、E、Yおよび添え字x、y、mおよびnは上記の意味を有し、さらにまた:
0≦z≦3.0、好ましくは0≦z≦1.0、特に好ましくはz=0;
で表される化合物であって、当該化合物が少なくともMgおよび/またはZnおよび/またはGeおよび/またはSの少なくとも1種を含有することを特徴とする、前記化合物である。ここでMgおよび/またはZnおよび/またはGeおよび/またはSの含有量は、好ましくはこれらの元素について上で記した範囲にある。
式(2)で表される化合物の好ましい態様は、以下の式(2a)で表される化合物であり、式(3)で表される化合物の好ましい態様は、以下の式(3a)で表される化合物であり、および式(4)で表される化合物の好ましい態様は、以下の式(4a)で表される化合物である、
(MgCaSrBaZn2−x+1.5zEu(SiGe8−2/3y+z(O・mSiO・nSi
式(2a)

(MgCaSrBaZn2−x−0.5y+1.5zEu(SiGe8−y+z(O・mSiO・nSi
式(3a)

(MgCaSrBaZn2−x+1.5zEu(SiGe8−y+z(O3/2y・mSiO・nSi
式(4a)
式中、x、yおよびzは上記の意味を有し、さらにまた:
0≦o≦0.4;
0≦p≦1;
0≦q≦1;
0≦r≦1;
0≦s≦0.4;
0≦t≦1;
0≦u≦1;
0≦v≦1;
0≦w≦1;
但し、
o+p+q+r+s=1および
t+u=1および
v+w=1;
およびさらにまた但しo、s、uおよび/またはwは>0であり、すなわち元素Mg、Zn、Geおよび/またはSの少なくとも1種が存在する、ここで上に記した割合が好ましくはこれらの元素に適用される。
式(1)〜(4)および(2a)〜(4a)で表される化合物において、mは好ましくは0〜1の範囲にあり、およびnは好ましくは0〜0.3の範囲にあり、特に好ましくは0である。
m>0の場合、SiOは結晶および/またはアモルファス形態であってもよい。nが>0の場合、Siは結晶および/またはアモルファス形態であってもよい。
本発明は、さらに、以下のプロセス工程
(a)ユーロピウム源、シリコンおよび/またはゲルマニウム源および式EA、式中EAは上記の意味を有する、で表される窒化物を含む混合物の製造;
(b)非酸化条件下での混合物の焼成
によって特徴付けられる、本発明による化合物の製造方法に関する。
本発明による化合物が硫黄を含有する場合、上述の成分の少なくとも1種は、さらにまた硫黄含有化合物の形態で用いられ、例えば硫酸塩または硫化物、および/または硫黄元素の形態で添加される。
行程(a)において用いられるユーロピウム源は、それを用いてユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドを製造することができる任意のあらゆるユーロピウム化合物であり得る。用いられるユーロピウム源は、好ましくは酸化ユーロピウム(特にEu)および/または窒化ユーロピウム(EuN)、特にEuである。
行程(a)において用いられるシリコンまたはゲルマニウム源は、それを用いてユーロピウムドープアルカリ土類金属シリコオキシナイトライドまたは対応するゲルマニウム化合物を製造することができる任意のあらゆるシリコンまたはゲルマニウム化合物であり得る。本発明による方法において用いられるシリコン源は、好ましくは窒化シリコンおよび/または酸化シリコンであり、および本発明による方法において用いられるゲルマニウム源は、好ましくは窒化ゲルマニウムおよび/または酸化ゲルマニウムである。
化合物は、好ましくは、元素EAの原子数、シリコンおよび/またはゲルマニウムの原子数、ユーロピウムの原子数、窒素の原子数および酸素および/または硫黄の原子数が、上述の式で表される生成物において所望の比に本質的に対応するような互いの比で用いられる。特に、ここでは理論混合比が使用されるが、幾分過剰の窒化物EAもまた可能である。
行程(a)における出発化合物は、好ましくは粉末形態で用いられ、また相互に処理され、例えばモーターによって、均一な混合物が得られる。
行程b)における焼成は、非酸化条件下で行われる。非酸化条件は、任意のあらゆる非酸化雰囲気、特に実質的に酸素がない雰囲気を意味し、すなわちその最大酸素含量が<100ppm、特に<10ppmであり、ここでこの場合においては、真空は非酸化雰囲気として適していない。非酸化雰囲気は、例えば保護ガス、特に窒素またはアルゴンの使用を介して作られる。好ましい非酸化雰囲気は還元雰囲気である。還元雰囲気は還元作用を有する少なくとも1種のガスを含むものとして定義される。どんなガスが還元作用を有するかは当業者に知られている。公的な還元ガスの例は、水素、一酸化炭素、アンモニアまたはエチレン、より好ましくは水素であり、ここでこれらのガスはまた他の非酸化ガスと混合してもよい。還元雰囲気は特に好ましくは、窒素と水素の混合物、好ましくは各場合において体積に基づいて、10:50〜33:30のH:N比で製造する。
焼成は好ましくは1200℃〜2000℃、特に好ましくは1400℃〜1800℃、および特には1500℃〜1700℃の範囲の温度で行う。ここで、焼成時間は好ましくは2〜14時間、より好ましくは4〜12時間および特に6〜10時間である。
焼成は好ましくは、例えば高温炉内で窒化ホウ素容器に、得られた混合物を導入することによって行う。高温炉は、例えば、モリブデン箔のトレイを含有する管状炉である。
焼成後、未反応のEAを洗浄するために、得られた化合物を酸で処理する。使用する酸は、好ましくは塩酸である。この作業において、得られた粉末は、好ましくは、約0.5モル〜2モル塩酸、特に約1モルの塩酸に0.5〜3時間、特に好ましくは0.5〜1.5時間懸濁させ、続いてろ過し、水で洗い流し、80〜150℃の範囲の温度で乾燥させる。
本発明のさらなる態様において、焼成および酸処理によって上記のとおり行うことができるワークアップに、さらなる焼成工程が続く。これは、好ましくは200〜400℃、特に好ましくは250〜350℃の温度範囲で行われる。このさらなる焼成工程は、好ましくは還元雰囲気下で行われる。この焼成工程の継続は、通常、15分〜10時間、好ましくは30分〜2時間である。この種の後焼成プロセスは、例えばWO2014/008970に記載されている。
発明のさらなる好ましい態様において、焼成工程に、1種以上のアルカリ土類金属窒化物および/または窒化亜鉛とのさらなる焼成工程が続く。この目的のため、第1の焼成工程からの生成物をアルカリ土類金属窒化物と混合し、ここでアルカリ土類金属は第1の焼成工程からの生成物に既に存在していてもよく、または、それとは異なっていてもよく、混合物を非酸化条件下で焼成する。この種の後焼成工程は発光効率に有利な効果を有することができる。
ここでアルカリ土類金属窒化物に対する第1の焼成工程からの生成物の重量比は、好ましくは2:1〜20:1の範囲およびより好ましくは4:1〜9:1の範囲にある。
この種のプロセスは発光効率の上昇を、およびまた用いたアルカリ土類金属窒化物に応じてまた発光波長のシフトをもたらすことができ、したがって有利であり得る。ここでは、特に第1の焼成工程からの生成物中のアルカリ土類金属と、後焼成工程におけるアルカリ土類金属窒化物中のアルカリ土類金属とが異なる場合、発光波長のシフトが生じ得る。
例えば、上述の本発明による化合物の製造方法においてアルカリ土類金属としてバリウムを用い、および後焼成においてアルカリ土類金属として窒化ストロンチウムを用いた場合、後焼成の生成物は赤色シフト発光を示す。
またさらなる態様において、本発明による化合物は被覆することができる。この目的に好適なものは従来技術に従って当業者に既知の全ての被覆法であり、また蛍光体のために使用される。被覆に好適な材料は、特に金属酸化物および窒化物、特にAlなどのアルカリ土類金属酸化物、およびAlNなどのアルカリ土類金属窒化物ならびにSiOである。ここで被覆は、例えば、流動床法によって行うことができる。さらなる好適な被覆法は、JP04-304290、WO 91/10715、WO 99/27033、US 2007/0298250、WO 2009/065480およびWO 2010/075908から既知である。代替として有機被覆および/または上述の無機被覆に加えて適用することもまた可能である。
本発明はさらに本発明による化合物の蛍光体として、特に変換蛍光体としての使用に関する。本出願の意味において「変換蛍光体」は、電磁スペクトル、好ましくは青色またはUVスペクトル領域における特定の波長領域の放射線を吸収し、および電磁スペクトルの別の波長領域、好ましくは赤色またはオレンジ色のスペクトル領域、特に好ましくは赤色のスペクトル領域の可視光を発する材料を意味する。用語「放射線誘発発光効率」はまた、これに関連して理解されるべきであり、すなわち変換蛍光体が特定の波長領域の放射線を吸収し、別の波長領域において特定の効率で放射線を発する。用語「発光波長のシフト」は、変換蛍光体が異なる波長で発光することを意味し、すなわち別のまたは同様の変換蛍光体と比較してより短波長または長波長にシフトする。よって発光極大がシフトする。
本発明はさらに、本発明による上述の式のうちの1つであらわされる化合物を含む発光変換材料に関する。発光変換材料は本発明による化合物からなってもよく、この場合においては上で定義した用語「変換蛍光体」と同等となるであろう。
本発明による発光変換材料は、本発明による化合物の他に、さらなる変換蛍光体を含むこともまた可能である。この場合において、本発明による発光変換材料は少なくとも2種の変換蛍光体の混合物を含み、ここでこれらのうちの1種は本発明による化合物である。少なくとも2種の変換蛍光体が、互いに相補的である異なる波長の光を発する蛍光体であることが特に好ましい。本発明による化合物は赤色−発光蛍光体なので、これは好ましくは緑色−または黄色−発光蛍光体と、または、またシアン−または青色−発光蛍光体と組み合わせて用いる。あるいは、本発明による赤色−発光変換蛍光体はまた、(a)青色−および緑色−発光変換蛍光体と組み合わせても用いることができる。あるいは、本発明による赤色−発光変換蛍光体はまた、(a)緑色−発光変換蛍光体と組み合わせても用いることができる。よって、本発明による変換蛍光体は、本発明による発光変換材料において、その後一緒になって好ましくは白色光を発する1以上のさらなる変換蛍光体と組み合わせて用いることが好ましい。
この出願の文脈において、青色光はその発光極大が400〜459nmにある光を示し、シアン色光はその発光極大が460〜505nmにある光を示し、緑色光はその発光極大が506〜545nmにある光を示し、黄色光はその発光極大が546〜565nmにある光を示し、橙色光はその発光極大が566〜600nmにある光を示し、および赤色光はその発光極大が601〜670nmにある光を示す。本発明による化合物は、好ましくは赤色−発光変換蛍光体である。
一般的に、本発明による化合物と一緒に用いることができるさらなる変換蛍光体として、任意の可能な変換蛍光体を用いることができる。ここでは例えば以下のものが好適である:
本発明は、さらに本発明による発光変換材料の光源における使用に関する。光源は特に好ましくはLED、特に蛍光体−変換LED、ショートのためのpc−LEDである。ここでは発光−変換材料が、本発明による変換蛍光体の他に少なくとも1種のさらなる変換蛍光体を含むことが好ましく、特に、その結果、光源は白色光または特定の色点(カラーオンデマンド原理)を有する光を発する。「カラーオンデマンド原理」は1以上の変換蛍光体を使用するpc−LEDとともに特定の色点を有する光の達成を意味する。
よって、本発明はさらに一次光源および発光変換材料を含む光源に関する。ここでも、発光変換材料が本発明による変換蛍光体の他に少なくとも1種のさらなる変換蛍光体を含むことが好ましく、その結果光源は好ましくは白色光または特定の色点を有する光を発する。
本発明による光源は、好ましくはpc−LEDである。pc−LEDは一般的に一次光源および発光−変換材料を含む。本発明による発光変換材料を、この目的のために、樹脂(例えばエポキシまたはシリコーン樹脂)に分散するか、一次光源上に所与の好適な比で直接配置されるか、あるいは、用途に応じて、そこから離すことができる(後者はまた「リモートフォスファ技術(Remote Phosphor Technology)」を包含する。)
一次光源は半導体チップ、例えばZnO、いわゆるTCO(透明導電酸化物)、ZnSe−またはSiC−ベース配列、有機発光層(OLED)ベースの配列またはプラズマなどの発光性の光源、あるいは放電源、最も好ましくは半導体チップであることができる。一次光源が半導体チップである場合、それは好ましくは、発光性インジウムアルミニウムガリウム窒化物(InAlGaN)であり、従来技術から知られているとおりである。この種の一次光源の可能な形態は当業者に既知である。さらにまたレーザーは光源として好適である。
光源、特にpc−LEDにおける使用のために、本発明による発光変換材料はまた、任意の所望の外形、例えば球状粒子、フレークおよび構造化材料およびセラミックスなどに変換することもできる。これらの形は、用語「成形体」の下で集約される。成形体はそれゆえに発光−変換成形体である。
本発明は、さらに本発明による少なくとも1種の光源を含む照明ユニットに関する。この種の照明ユニットはディスプレイデバイス、特にバックライトを伴う液晶ディスプレイデバイス(LCディスプレイ)に主に用いられる。したがって、本発明はまたこの種のディスプレイデバイスに関する。
本発明による光源において、発光変換材料と一次光源(特に半導体チップ)との光カップリングが、好ましくは光伝導配列によって起こる。このように、一次光源を中央位置に導入することが可能であり、これは、光伝導デバイス、例えば、光ファイバなどによって発光変換材料に光結合することが可能である。このように、1以上の異なる変換蛍光体からなるライトニングウィッシュ(Beleuchtungswuenschen)に適合するランプを達成することが可能であり、これはライトスクリーンおよび一次光源にカップリングする光導波管に配置されていてもよい。このように、電気設備のために有利な場所で強い一次光源を設置すること、および、さらなる電気ケーブルなしで、任意の所望の位置に単に光導波管を置くだけで光導波管にカップリングすることができる発光変換材料を含むランプを導入することが可能である。
以下の例および図は本発明を説明することを意図するものである。したがって、これらは限定するものとして決してみなされるべきではない。
例:
発光の測定のための一般的手順
粉末発光スペクトルを以下の一般的な方法によって測定する:ガラス板を使用してその表面が平滑化された5mmの深さを有するルース蛍光体粉末床に、励起光源としてキセノンランプを有するEdinburgh Instruments FL 920蛍光分光計の積分球において450nmの波長で照射し、放出された蛍光放射線の強度を465nm〜800nmの範囲で1nmのステップで測定する。
比較例:
比較例V1:Ca0.50Ba1.32Eu0.08Si7.80.2の合成
1.408gのEu(4.00mmol)、18.979g(43.13mmol)のBa、21.074gのSi(150.33mmol)、2.471gのCa(16.67mmol)および1.399g(23.3mmol)のSiOをグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(70l/分のN+10l/分のH)下、1650℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
比較例V2:Sr0.885Ba0.885Eu0.08Si7.70.3の合成
0.443gのEu(1.26mmol)、3.500gのBa(7.95mmol)、5.552gのSi(39.58mmol)、0.376gのSiO(6.25mmol)および2.313gのSr(7.95mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(70l/分のN+10l/分のH)下、1625℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
本発明による例:
例1:Mg0.25Ca0.25Ba1.32Eu0.08Si7.80.2の合成
2.115gのEu(6.00mmol)、27.205gのBa(63.00mmol)、33.998gのSi(242.35mmol)、2.075gのCa(11.50mmol)、1.611gのMg(11.50mmol)および2.253gのSiO(37.50mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移す。焼成は様々なホールドポイント(hold points)で行った。第1のホールドポイントは、2時間の滞留時間で700℃である。これは純粋な窒素下で行う。その後、窒素下で温度を1600℃に上昇させる。保持時間は8時間であり、その間、5容量%の水素を2時間流す。こうして得られた蛍光体を、1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例2:Sr0.885Ba0.885Eu0.08Si4.37Ge0.637.70.3の合成
1.761gのEu(5mmol)、14.004gのBa(31.668mmol)、9.211gのSr(31.668mmol)、19.395gのSi(138.300mmol)、5.476gのGe(20.000mmol)および1.502gのSiO(25.000mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(60l/分のN+5l/分のH)下、1600℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例3:Sr0.885Ba0.885Eu0.08Si7.70.20.1の合成
0.443gのEu(1.26mmol)、2.807gのBa(6.38mmol)、0.932gのBaSO(4.00mmol)、5.272gのSi(37.58mmol)、0.376のSiO(6.25mmol)および2.313gのSr(7.95mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、2.00gの硫黄と一緒に、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(40l/分のN+40l/分のH)下、1600℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例4:Sr0.85Ba0.85Eu0.10Si7.60.20.2の合成
0.443gのEu(1.26mmol)、3.500gのBa(6.08mmol)、1.166gのBaSO(5.00mmol)、5.552gのSi(39.58mmol)、0.376gのSiO(6.25mmol)および22.313gのSr(7.95mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、2.00gの硫黄と一緒に、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(40l/分のN+40l/分のH)下、1600℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例5:Ca0.42Ba1.32Zn0.09Eu0.07Si7.80.2の合成
1.309gのEu(3.72mmol)、18.979gのBa(40.00mmol)、0.702gのZn(3.13mmol)、21.074gのSi(150.33mmol)、2.471gのCa(16.67mmol)および1.399gのSiO(23.3mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(70l/分のN+2l/分のH)下、1650℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例6:(Mg,Ca,Ba)1.82Eu0.08Si7.80.2の合成(後焼成あり)
2.115gのEu(6.00mmol)、17.600gのBa(40.00mmol)、33.998gのSi(242.35mmol)、4.151gのCa(23.00mmol)、2.321gのMg(23.00mmol)および2.253gのSiO(37.50mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移す。焼成は様々なホールドポイント(hold points)で行う。第1のホールドポイントは、2時間の滞留時間で700℃である。これは純粋な窒素下で行う。その後、窒素下で温度を1600℃に上昇させる。保持時間は8時間であり、その間、5容量%の水素を2時間流す。
こうして得られた60gの蛍光体を、8.554gの窒化バリウム、2.050gの窒化カルシウムおよび1.396gの窒化マグネシウムの混合物20重量%と、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。その後、さらなる焼成を行い、その間、条件は第1の焼成工程と同一である。過剰の窒化カルシウム、窒化バリウムおよび窒化マグネシウムを除去するために、こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例7:(Sr,Ba)1.77Eu0.08(Si,Ge)7.70.3の合成(後焼成あり)
1.761gのEu(5mmol)、28.008gのBa(63.336mmol)、19.395gのSi(138.300mmol)、5.476gのGe(20.000mmol)および1.502gのSiO(25.000mmol)をグローブボックス中で一緒に量り分け、ハンドモータユニット中で均一な混合物が形成されるまで混合する。混合物を、2.00gの硫黄と一緒に、管状炉の中央部のモリブデン箔のトレイ上に置いた窒化ホウ素ボートに移し、窒素/水素雰囲気(60l/分のN+5l/分のH)下、1600℃で8時間焼成する。こうして得られた蛍光体を1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。こうして得られた蛍光体を、20重量%の窒化ストロンチウムと、グローブボックス中で均一な混合物が形成されるまで混合する。その後、さらなる焼成を行い、その間、条件は第1の焼成工程と同一である。こうして得られた蛍光体を、過剰の窒化ストロンチウムを除去するために、1モル塩酸に1時間懸濁させ、その後ろ過し、水で洗浄し、乾燥する。
例8:pcLEDの製造
それぞれのLEDの例において示される蛍光体の質量m(g)を量り分け、光学的に透明なシリコーンのmシリコーン(g)と混合し、その後、公転ミキサーで混合し、均一な混合物を得て、その結果全体質量の蛍光体濃度はCである(重量%)。こうして得られたシリコーン/蛍光体混合物を、青色半導体LEDに自動ディスペンサによって適用し、熱を与えて硬化させる。本実験におけるLED特性評価に使用する青色半導体LEDは442nmの発光波長を有し、350mAの電流強度で作動する。LEDの光度特性評価は、Instrument Systems CAS 140および付属するIPS 250積分球を使用して行う。LEDは波長依存スペクトルパワー密度の決定を介して特性評価する。LEDが発した光の得られたスぺクトルは色点座標CIEのxおよびyを計算するのに使用する。適用する蛍光体の量は全てのLEDが同様の色点座標CIEのxを有するように調整する。使用される蛍光体のピーク波長が高くなるほど、それぞれのLEDスペクトルから得られる色点座標CIEのyは小さくなる。結果を以下の表1に示す。
比較例V1による蛍光体の発光スペクトル;ピーク波長:652nm;CIE1931 x=0.647、y=0.350 比較例V1による蛍光体の励起スペクトル 比較例V2による蛍光体の発光スペクトル;ピーク波長:621nm;CIE1931 x=0.620、y=0.372 比較例V2による蛍光体の励起スペクトル 例1による蛍光体の発光スペクトル;ピーク波長は比較例V1と比較して5nm赤色にシフトしている:657nm;CIE1931 x=0.672、y=0.326 例1による蛍光体の励起スペクトル;最適な励起が450nmで生じる。 例2による蛍光体の発光スペクトル;ゲルマニウムの組み込みの結果として、スペクトルの赤色シフトが生じる;ピーク波長:642nm;CIE1931 x=0.635、y=0.362;ゲルマニウムの組み込みは90nm(比較例V2)〜86nmのバンドの半値幅を減少させる。 例5による蛍光体の発光スペクトル;亜鉛の組み込みの結果として、スペクトルの赤色発光バンドのシフトが生じる;ピーク波長:665nm;CIE1931 x=0.661、y=0.330。 表1に示すLED例の色点座標CIExおよびCIEyの位置

Claims (16)

  1. 式(1)
    EAEu・mSiO・nSi 式(1)
    式中、使用される記号および添え字に以下のものが適用される:
    EAはMg、Ca、Sr、BaおよびZnからなる群から選択される1以上の元素を示し;
    EはSiおよびGeからなる群から選択される1以上の元素を示し;
    YはOおよびSからなる群から選択される1以上の元素を示し;
    0.80≦a≦1.995;
    0.005≦x≦0.20;
    4.00≦e≦6.00;
    5.00≦f≦8.70;
    0.01≦y≦3.00;
    ここで、添え字a、x、e、fおよびyについて:2a+2x+4e=3f+2y;
    0≦m≦4.00;
    0≦n≦0.50;
    で表される化合物であって、当該化合物が元素Mgおよび/またはZnおよび/またはGeおよび/またはSの少なくとも1種を含有することを特徴とする、前記化合物。
  2. 以下のもの:
    1.20≦a≦1.995;
    0.01≦x≦0.20;
    4.50≦e≦5.50;
    6.00≦f≦8.00;
    0.1≦y≦2.5;
    0≦m≦3.00;
    0≦n≦0.50、
    が、それぞれ独立して添え字に適用されることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
  3. 以下のもの:
    1.60≦a≦1.995;
    0.02≦x≦0.16;
    4.80≦e≦5.20;
    6.00≦f≦7.90;
    0.15≦y≦1.5;
    0≦m≦2.50;
    0≦n≦0.20、
    が、それぞれ独立して添え字に適用されることを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物。
  4. 化合物がMgを含有し、その割合が元素EAの40%までであること、および/または化合物がZnを含有し、その割合が元素EAの40%までであること、および/または化合物がGeを含有し、その割合が元素Eの100%までであること、および/または化合物がSを含有し、その割合が元素Yの100%までであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の化合物。
  5. 化合物がMgを含有し、その割合が元素EAの5%〜40%であること、および/または化合物がZnを含有し、その割合が元素EAの5%〜40%であること、および/または化合物がGeを含有し、その割合が元素Eの1%〜100%、好ましくは2%〜20%であること、および/または化合物がSを含有し、その割合が元素Yの1%〜100%、好ましくは2%〜100%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
  6. 以下の式(2)、(3)および(4)、
    EA2−x+1.5zEu8−2/3y+z・mSiO・nSi 式(2)
    EA2−x−0.5y+1.5zEu8−y+z・mSiO・nSi 式(3)
    EA2−x+1.5zEu8−y+z3/2y・mSiO・nSi 式(4)
    式中、
    EA、E、Yおよび添え字x、y、mおよびnは請求項1で与えられた意味を有し、さらにまた:
    0≦z≦3.0
    で表される化合物から選択され、当該化合物が元素Mgおよび/またはZnおよび/またはGeおよび/またはSの少なくとも1種を含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物。
  7. 以下の式(2a)、(3a)および(4a)、
    (MgCaSrBaZn2−x+1.5zEu(SiGe8−2/3y+z(O・mSiO・nSi
    式(2a)
    (MgCaSrBaZn2−x−0.5y+1.5zEu(SiGe8−y+z(O・mSiO・nSi
    式(3a)

    (MgCaSrBaZn2−x+1.5zEu(SiGe8−y+z(O3/2y・mSiO・nSi
    式(4a)
    式中、x、yおよびzは請求項1および6で与えられた意味を有し、さらにまた:
    0≦o≦0.4;
    0≦p≦1;
    0≦q≦1;
    0≦r≦1;
    0≦s≦0.4;
    0≦t≦1;
    0≦u≦1;
    0≦v≦1;
    0≦w≦1;
    但し、
    o+p+q+r+s=1および
    t+u=1および
    v+w=1;
    およびさらにまた但し、
    添え字o、s、uおよび/またはwの少なくとも1つは>0である、
    で表される化合物から選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の化合物。
  8. mが0〜1の範囲にあり、nが0〜0.3の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の化合物。
  9. その表面に有機および/または無機の被覆を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の化合物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物の調製方法であって、
    以下のプロセス工程:
    (a)ユーロピウム源、シリコンおよび/またはゲルマニウム源、ならびに式EA、式中EAは上記の意味を有する、で表される窒化物、を含む混合物の製造;
    (b)非酸化条件下での混合物の焼成
    を含む、前記方法。
  11. 焼成工程に、1種以上のアルカリ土類金属窒化物および/または窒化亜鉛とのさらなる焼成工程が続くことを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  12. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物の蛍光体としての使用。
  13. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の少なくとも1種の化合物を含み、任意にさらなる変換蛍光体を含む、発光変換材料。
  14. 光源における、請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物または請求項13に記載の発光変換材料の使用。
  15. 一次光源および請求項1〜9のいずれか一項に記載の化合物または請求項13に記載の発光変換材料を含有する、光源、特に蛍光体−変換LED。
  16. 請求項15に記載の少なくとも1つの光源を含有する照明ユニット。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105947998B (zh) * 2016-04-29 2018-05-15 金国范 一种利用氮化锂制备双氟磺酰亚胺锂盐的方法
CN110628423B (zh) * 2019-10-09 2020-11-20 厦门大学 一种氧硫化物弹性应力发光材料及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515655A (ja) * 1999-11-30 2003-05-07 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 黄色から赤色を放射する蛍光体を用いる光源
WO2004039915A1 (ja) * 2002-10-16 2004-05-13 Nichia Corporation 酸窒化物蛍光体及びその製造方法並びにその酸窒化物蛍光体を用いた発光装置
US20080043129A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 Intematix Corporation Semiconductor color image sensor
JP2008291203A (ja) * 2006-09-15 2008-12-04 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体及びその製造方法、並びに、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP2009263610A (ja) * 2007-08-01 2009-11-12 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体及びその製造方法、結晶性窒化珪素及びその製造方法、蛍光体含有組成物、並びに、該蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置
KR20100034159A (ko) * 2008-09-23 2010-04-01 엘지이노텍 주식회사 형광체 및 발광소자
CN101724401A (zh) * 2008-10-21 2010-06-09 大连路明发光科技股份有限公司 一种红色发光的硅氧氮化物荧光材料、制备方法及使用其的发光装置
CN101798510A (zh) * 2010-03-15 2010-08-11 彩虹集团公司 一种氮化物荧光粉材料及其制备方法
JP2013518154A (ja) * 2010-01-29 2013-05-20 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 蛍光体

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5051277A (en) 1990-01-22 1991-09-24 Gte Laboratories Incorporated Method of forming a protective bi-layer coating on phosphore particles
JP2967559B2 (ja) 1991-03-29 1999-10-25 日亜化学工業株式会社 蛍光体及びその製造方法
US6265068B1 (en) 1997-11-26 2001-07-24 3M Innovative Properties Company Diamond-like carbon coatings on inorganic phosphors
US20070298250A1 (en) 2006-06-22 2007-12-27 Weimer Alan W Methods for producing coated phosphor and host material particles using atomic layer deposition methods
WO2008082163A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-10 Lg Innotek Co., Ltd Phosphor material, coating phosphor composition, method of preparing phosphor material and light emitting device
DE102007056343A1 (de) 2007-11-22 2009-05-28 Litec Lll Gmbh Oberflächemodifizierte Leuchtstoffe
DE102008060680A1 (de) 2008-12-08 2010-06-10 Merck Patent Gmbh Oberflächenmodifizierte Silikat-Leuchtstoffe
KR100958700B1 (ko) * 2009-09-21 2010-05-18 금호전기주식회사 산질화물 형광체, 그 제조방법 및 발광장치
CN104428395B (zh) 2012-07-13 2017-03-15 默克专利有限公司 制备无机发光材料的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515655A (ja) * 1999-11-30 2003-05-07 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 黄色から赤色を放射する蛍光体を用いる光源
WO2004039915A1 (ja) * 2002-10-16 2004-05-13 Nichia Corporation 酸窒化物蛍光体及びその製造方法並びにその酸窒化物蛍光体を用いた発光装置
US20080043129A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-21 Intematix Corporation Semiconductor color image sensor
JP2008291203A (ja) * 2006-09-15 2008-12-04 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体及びその製造方法、並びに、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP2009263610A (ja) * 2007-08-01 2009-11-12 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体及びその製造方法、結晶性窒化珪素及びその製造方法、蛍光体含有組成物、並びに、該蛍光体を用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置
KR20100034159A (ko) * 2008-09-23 2010-04-01 엘지이노텍 주식회사 형광체 및 발광소자
CN101724401A (zh) * 2008-10-21 2010-06-09 大连路明发光科技股份有限公司 一种红色发光的硅氧氮化物荧光材料、制备方法及使用其的发光装置
JP2013518154A (ja) * 2010-01-29 2013-05-20 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 蛍光体
CN101798510A (zh) * 2010-03-15 2010-08-11 彩虹集团公司 一种氮化物荧光粉材料及其制备方法

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