PL220075B1 - Luminofor i sposób jego otrzymywania - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest luminofor składający się z matrycy w postaci krzemianu itru i wapnia, (Ca,Sr)2Y8(SiO4)6O2, oraz domieszek Eu2+ i Eu3+ emitujący zielone, żółte lub czerwone światło przy wzbudzeniu w zakresie bliskiego nadfioletu lub widzialnym do wykorzystania w systemach oświetleniowych, takich jak na przykład białe diody, oraz sposób jego otrzymywania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest luminofor emitujący zielone, żółte lub czerwone światło przy wzbudzeniu w zakresie UV/Vis do wykorzystania w systemach oświetleniowych, takich jak na przykład diody emitujące światło (light emitting diode - LED), lub diody emitujące białe światło (white light emitting diode - wLED) oraz sposób jego otrzymywania.

wLED są uważane za materiały oświetleniowe przyszłości w miejsce żarówek (wo lframowych i energooszczędnych) oraz świetlówek. Są znacznie bardziej wydajne energetycznie, nie zawierają toksycznej rtęci a czas ich życia jest znacznie dłuższy.

Światło jest postrzegane jak białe jeżeli obejmuje zakres widzialny, czyli pojawia się w zakresie 400-750 nm, z odpowiednim rozkładem spektralnym. Takie widmo ma na przykład światło słoneczne, przyjmowane za wzorzec idealny. Do wytworzenia białego światła potrzeba więc źródeł promieniowania o komplementarnych zakresach energii wymieszanych w odpowiednich proporcjach, lub jednego źródła emitującego w całym obszarze widzialnym.

Szerokie zastosowanie znajdują diody emitujące światło przetworzone przez luminofor (phosphor converted-LED, pc-LED). Te, które emitują światło białe mogą być zbudowane na kilka sposobów.

Pierwszy łączy czip InGaN emitujący niebieskie światło (455-465 nm) z luminoforem emitującym światło żółte, np. YAG:Ce³⁺ (Y. Shimizu, K. Sakano, Y. Noguchi, T. Moriguchi, U. S. Pat. No. 5,998,925, 1997; Justel T., Luminescent Materials for Phosphor-Converted LED in Luminescence: from theory to applications edited by Cees Ronda, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2008 lub (Sr,Ba)SiO₄:Eu²+ (Sang Hyeon Kim, Hyo Jin Lee, Kyeong Phil Kim and Jae Soo Yoo, Korean Journal of Chemical Engineering, 23, 2006, 669). Jednak wLED skonstruowana w ten dobrze znany sposób wykazuje niski współczynnik oddawania barw (colour rendering index, CRI), jeżeli jest stosowana do oświetleń i słabą skalę barw, gdy jest użyta do podświetlania.

Drugi sposób łączy czip niebieskiej LED z luminoforami emitującymi światło zielone (X,_max = 530 nm) i czerwone (X_max = 530 nm) zamiast jednego emitującego światło żółte. Oba luminofory absorbują niebieskie światło czipa InGaN przekształcając je na światło zielone i czerwone. Następnie przez mieszanie kolorów powstaje światło białe z wyższym CRI i szeroką skalą koloru. W obu przypadkach temperatura i współrzędne koloru silnie zależą od charakterystyki emisyjnej czipa niebieskiej LED. W konsekwencji, aby otrzymać kolor o podobnej temperaturze możemy użyć tylko niektórych dostępnych czipów niebieskich LED.

W trzecim sposobie czip LED bliskiego UV pobudza do świecenia luminofory emitujące światło niebieskie, zielone i czerwone. W porównaniu do dwóch poprzednich, to rozwiązanie zapewnia wyższy CRI, szeroki zakres temperatury koloru i niezależne współrzędne koloru. Wadą jest zmiana barwy ze względu na różne starzenie się poszczególnych luminoforów.

Są też próby otrzymania luminoforu, który wzbudzony w obszarze bliskiego nadfioletu emituje w całym obszarze widzialnym (400-750 nm). Jego widmo składa się z trzech głównych kolorów (niebieski, zielony, czerwony) o odpowiednio zbilansowanych intensywnościach.

W literaturze patentowej proponowane są rozwiązania opisane poniżej:

Tsai Chi-Reui i współpracownicy (U.S. Pat. No. 2011298358, A1) zaproponowali wLED zbudowaną z luminoforu o ogólnym wzorze xLu₃Al₅O₁₂yGd₃Al₅O₁₂:CePrEuTb, który wzbudzony diodą InGaN (420-500 nm) emituje pomarańczowoczerwone światło (X,_max = 560 nm). W efekcie powstaje białe światło o niskiej temperaturze barwowej i CRI=75.

Hsu Wei-Jen (U.S. Pat. No. 20060279196 A1) proponuje wLED zawierającą jeden z luminoforów o ogólnym wzorze (Ca,Sr,Ba,)₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu²+, Dy³+, Mn³+, który jest pobudzany w zakresie 285-490 nm. Białe światło można otrzymać na wiele sposobów zmieniając metal alkaliczny, ziemię rzadką i długość fali wzbudzającej.

Kim Tae-Gon i współpracownicy Kim Tae-Gon, Kim Tae-Hyung i Im Seung-Jae, U.S. Pat. No 20100903900 A1) proponują białą diodę na bazie azotkowego luminoforu o ogólnym wzorze M_1a._zCe_zM_2b._xM_3xN_c._yOy, gdzie M1 jest przynajmniej jednym metalem z grupy: Sc³+, Lu³+, La³+, Pr³+, Sm³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Yb³⁺, Dy³⁺, Eu³⁺, and Bi³⁺, M2 przynajmniej jednym metalem z grupy: Si⁴⁺ i Ge⁴⁺, M3 przynajmniej jednym metalem z grupy Al³+, B³+, i Ga³+, a jest równe lub większe od 1.8 i równe lub mniejsze od 2.2, b jest równe lub większe od 3.8 i równe lub mniejsze 4.2, c jest równe lub większe od 6.7 lub równe lub mniejsze od 7.3, x jest równe lub większe od 0.7 i jest równe lub mniejsze od 3,

PL 220 075 B1 y jest równe lub większe od 0 i jest równe lub mniejsze od 6.7, z jest równe lub większe od 0 i mniejsze od 1. Luminofor azotkowy ma pasmo emisyjne w zakresie 450-540 nm wzbudzane w przedziale 340-430 nm przy pomocy diody UV lub bliskiego UV.

Ramer David P. and Rain Jack C., Jr. (U.S. Pat. No. 2009629599) proponują urządzenie złożone ze źródła wzbudzenia operującego w bliskim ultrafiolecie (380-420 nm) i półprzewodnikowych nanoluminoforów. Emitowane światło ma białą barwę o temperaturze barwowej z następujących zakresów 2,725±145 K; 3,045±175 K; 3,465±245 K; 3,985±275 K, 4,503±243 K, 5,028±283 K, 5,665±355 K, i 6,530±510 K. CRI wynosi 75 lub więcej. Wypadkowa barwa pochodzi od trzech luminoforów: GaN (niebieska), (Al,Ga)N) (zielona) i (Al,Ga,In)N (czerwona).

Naum Soshchin; Lo Wei-Hung i Tsai Chi-Ruei (U.S. Pat. No 8029699B2, 2011) proponują wLED na bazie luminoforu aktywowanego Ce³+ o ogólnym wzorze (ZLn)₃Al_5-x-yLi_y/3Mg_x/2Si(_x/2+_2y/3)F_q/2O_12-qN_q/2, emitującego pomarańczowożółte światło, oraz diody InGaN (440-475 nm). Otrzymane białe światło ma temperaturę barwową 2800<T<5500 K.

Duan Cheng-Jun i Roesler Sven (Eur. Pat. WO2012055729 A1) proponują wLED w oparciu o luminofor o ogólnym wzorze AX_1-xRE_xBP₂O₈, gdzie A reprezentuje jednowartościowy metal alkaliczny, X dwuwartościowy metal, RE jeden z dwuwartościowych jonów: Eu, Sm lub Yb, lub Pb, Sn, Cu, Mn z pośród których Eu, Sm i/lub Yb są jonami aktywnymi, zmienna x jest z zakresu 0 < x = 0.2. Wzbudzenie z zakresu 250-420 nm.

Ellens i współpracownicy (A. Ellens, F. Jermann, F. Kummer, M. Ostertag, F. Zwachska, U.S. Pat. No. 6504179B1, 2003) proponują białą diodę zbudowaną z półprzewodnikowej diody emitującej promieniowanie o długości fali 450 nm i mieszaniny luminoforów emitujących światło zielone i żółte. Luminoforem emitującym światło żółte jest związek o strukturze granatu na bazie Y, Tb, Gd, Lu i/lub La aktywowany jonami Ce³+, np. Tb3Al5O12:Ce (TbAG:Ce). Luminoforem emitującym światło zielone jest chlorokrzemian magnezu i wapnia domieszkowany europem (określony w w.w. patencie jako CSEu), SrAl2O4:Eu²+ lub Sr4Al14O25:Eu²+.

Bogner i współpracownicy (G. Bogner, Ir G. Botty, B. Braune, H. T. Hintzen, J. W. H. van Krevel, G. Waitl, U.S. Pat. No. 6649946B2, 2003) proponują białą diodę zbudowaną z półprzewodnikowej diody emitującej promieniowanie o długości fali 450 nm i mieszaniny luminoforów emitujących światło od żółtego do czerwonego. Matryce luminoforów mają skład MxSiyNz, gdzie M oznacza przynajmniej jeden pierwiastek z grupy Ca, Sr, Ba. Luminofory domieszkowane są europem. Jednym z przykładowych związków z tej grupy jest Sr2Si5Ng:Eu²⁺.

Mueller-Mach i współpracownicy (R. B. Mueller-Mach, G. O. Mueller, T. Justel, P. Schmidt, U. S. Pat. No. 6680569B2, 2004) proponują białą diodę zbudowaną z półprzewodnikowej diody emitującej promieniowanie o długości fali 470 nm i mieszaniny luminoforów emitujących światło żółte i czerwone. Luminoforem emitującym światło żółte jest glinian itru i gadolinu domieszkowany jonami Ce³⁺, (Y,Gd)3Al5O12:Ce³+. Luminoforami emitującymi światło czerwone mogą być Y3Al₅O₁₂:Pr, SrS:Eu lub (Sr,Ba,Ca)2Si₅Ng:Eu²+.

Srivastava i współpracownicy (A. M. Srivastava, H. A. Comanzo, U. S. Pat. No. 7015510B2, 2006) proponują białą diodę zbudowaną z diody emitującej promieniowanie UV lub fioletowe (λ = 360-420 nm) i mieszaniny luminoforów emitujących światło zielone i żółte. Jako żółty luminofor stosuje się A₂P₂O₇/A₃P₂O₈:Eu²+, Mn²+, gdzie A oznacza przynajmniej jeden z następujących metali: Sr, Ca, Ba lub Mg. Natomiast zielony luminofor to jeden z następujących związków: A4D14O25:Eu²⁺, gdzie A to przynajmniej jeden z pierwiastków grupy Sr, Ca, Ba, Mg, a D to jeden z pierwiastków grupy Al, Ga; (2 AO*0.84 P2O5*0.16 B2O3):Eu²+, gdzie A to przynajmniej jeden z pierwiastków grupy Sr, Ca, Ba, Mg; AD8O₁₃:Eu²+, gdzie A to przynajmniej jeden z pierwiastków grupy Sr, Ca, Ba, Mg, a D to jeden z pierwiastków grupy Al, Ga; A ₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²+, gdzie A to przynajmniej jeden z pierwiastków grupy Sr, Ca, Ba, Mg; A2Si3O8*2ACl2:Eu²⁺, gdzie A to przynajmniej jeden z pierwiastków grupy Sr, Ca, Ba, Mg.

W literaturze naukowej opisano luminofory otrzymane przez domieszkowanie jonami europu krzemianu o wzorze Ca₂Y₈(SiO₄)₆O₂ lub Sr₂Y₈(SiO₄)₆O₂ (M. Yu, J. Lin, S.B. Wang, J. Alloys and Compds, 344 (2002) 212, M.G. Zuev, A.M. Karpov, A.S.Shkvarin, J. Solid State Chemistry 184 (2011) 52, Bing Yan, Lei Zhou, Materials Research Bulletin 45 (2010) 1768). W związkach tych jony europu występują na 3+ stopniu utlenienia i wykazują wąskopasmową emisję w obszarze czerwonym widma (580-720) nm. Intensywne pasmo absorpcyjne znajduje się przy 250 nm, a więc poza obszarem wzbudzenia wykorzystywanym w technice LED. Przedstawiony wynalazek dotyczy luminoforu, który zawiera jony europu na 2+ stopniu utlenienia, których szerokopasmowa emisja pokrywa zakres spektralny

PL 220 075 B1

450-650 nm. Taki luminofor, w przeciwieństwie do luminoforu zawierającego Eu²+, z powodzeniem może znaleźć zastosowanie w diodach typu LED, gdyż pasma absorpcyjne jonów Eu ²+ (300-500 nm) idealnie pasują do emisji diody InGaN (455-465 nm).

Niebieskie światło diody wzbudzającej uzupełnia światło luminoforu do białej barwy.

Istotą przedstawianego wynalazku jest luminofor składający się z matrycy w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)₂Y₈(SiO₄)₆O₂, oraz domieszki w postaci jonów Eu²+ i Eu³+, o łącznej zawartości w zakresie 0.001 < x <0.1 w odniesieniu do Ca lub Sr ((Ca,Sr)2(1-X)Eu2xY8(SiO4)6O2) oraz sposób wytwarzania luminoforu składającego się z matrycy w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)2Y8(SiO4)6O2, oraz domieszek Eu²+ i Eu³+ o łącznej zawartości w zakresie 0.001 < x <0.1 w odniesieniu do Ca (Sr) ((Ca,Sr)2(1-x)Eu2xY8(SiO4)6O2) polegający na rozpuszczeniu w wodzie azotanu wapnia (Ca(NO3)₂^4H₂O) lub azotanu strątu (Sr(NO₃)₂), azotanu itru (Y(NO₃)v4H₂O) i azotanu europu (Eu(NO₃)v6H₂O) oraz dodaniu do tego roztworu tetraetyloortokrzemianu (TEOS, Si(C₂H₅O)₄), alkoholu etylowego (C₂H₅OH) oraz kwasu azotowego (HNO₃) do pH=2. Otrzymany roztwór mieszamy korzystnie mieszadłem magnetycznym przez 0.5-2 h do powstania jednorodnego zolu. Po około 10-14 h zol przechodzi w żel, który jest poddawany suszeniu w temperaturze 80°C przez 5-10 h a następnie w temperaturze 150°C przez 2-3 h. Otrzymany suchy żel uciera się w moździerzu i wygrzewa przez 3-5 h w atmosferze redukującej (azot + wodór) w temperaturze 1000°C, korzystnie w temperaturze od 1000°C do 1200°C.

Najważniejszą zaletą przedstawianego wynalazku jest fakt, że pojedynczy luminofor może emitować żółte światło wynikające z szerokopasmowej emisji dwóch centrów Eu²⁺ w zakresie 450-650 nm, które po uzupełnieniu światłem niebieskim diody wzbudzającej daje białą emisję o charakterystyce zbliżonej do naturalnego światła słonecznego. Emisja tego luminoforu pozbawiona jest wady wyżej omówionych komercyjnych luminoforów (YAG:Ce³+ i (Sr,Ba)₂SiO₄) polegającej na niskim udziale komponentu czerwonego w widmie emisyjnym. Luminofor będący przedmiotem wynalazku wykazuje w obszarze czerwonym widma intensywną szerokopasmową emisję. Źródła światła o takiej charakterystyce emisji mają CRI powyżej 90, czyli nadają się do oświetleni wewnętrznych. Szerokie pasmo wzbudzenia (300-500 nm) pozwala pobudzać luminofor różnymi źródłami światła uzyskując światło o barwie od zielonej do czerwonej. Kolejnym bardzo ważnym atutem odkrytego luminoforu jest fakt, że jego wytwarzanie jest niedrogie. W jego skład wchodzą bardzo tanie pierwiastki, takie jak wapń (strąt) i krzem oraz stosunkowo niedrogie jak itr i europ. Dodatkowo ten ostatni stosowany jest tylko w postaci niewielkiej ilościowo domieszki. Niebagatelny wpływ na obniżenie kosztów wytworzenia luminoforu ma fakt, że materiał jest aktywowany tylko jednym rodzajem jonu lantanowca (europem). Temperatura 1000°C, w której krystalizuje materiał luminoforu jest dużo niższa od stosowanej konwencjonalnie (1400°C).

Niniejszy opis został wzbogacony o przykłady materiałów luminescencyjnych emitujących światło białe tworzonych na bazie matrycy, (Ca,Sr) ₂Y₈(SiO₄)₆O₂, domieszkowanej parą jonów Eu²+ i Eu³⁺. Prezentowane kompozycje oraz sposoby otrzymywania tych materiałów służą jedynie zobrazowaniu przedmiotowego rozwiązania i nie powinny być uznane za ograniczające zakres ochrony patentowej.

P r z y k ł a d 1

Luminofor według wynalazku stanowi matryca w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)₂Y₈(SiO₄)₆O₂, oraz domieszek! Eu²+ i Eu³+ o łącznej zawartości 1% w odniesieniu do Ca (Sr) (Ca,Sr)₁.₉₉₈Eu₀.₀₀₂Y₈(SiO₄)₆O₂. Materiał powyższy wytwarza się w następujący sposób: 4.85495 g azotanu wapnia (Ca(NO₃)₂^4H₂O) lub 4.35085 g azotanu strątu (Sr(NO₃)₂), 28.48759 g azotanu itru (Y(NO₃)v4H₂O) i 0.00917 g azotanu europu (Eu(NO₃)v6H₂O) rozpuszcza się w wodzie i dodaje do tego roztworu 12 ml tetraetyloortokrzemianu (TEOS, Si(C₂H₅O)₄), 12 ml alkoholu etylowego (C₂H₅OH) oraz kwasu azotowego (HNO₃) do pH=2. Otrzymany roztwór mieszamy, korzystnie mieszadłem m agnetycznym, przez 0.52 h do powstania jednorodnego zolu. Po około 10-14 h zol przechodzi w żel, który jest poddawany suszeniu w temperaturze 80°C przez 5-10 h, a następnie w temperaturze 150°C przez 2-3 h. Otrzymany suchy żel uciera się w moździerzu i wygrzewa przez 3-5 h w atmosferze redukującej (azot + wodór) w temperaturze 1000°C, korzystnie w temperaturze od 1000°C do 1200°C. Otrzymany w ten sposób produkt jest jasnożółtym proszkiem.

Luminofor otrzymany w wyżej wymieniony sposób charakteryzuje się tym, że po wzbudzeniu promieniowaniem ultrafioletowym o długości fali 360 nm emituje światło zielone z maksimum pasma przy 500 nm związane z dozwolonym przejściem 5d > 4f w jonie Eu²+. Wąskie, słabe pasmo przy około 614 nm jest emisją typu 4f > 4f Eu³+. Wzbudzenie w obszarze 380-400 nm wywołuje żółtą

PL 220 075 B1 emisję w postaci dwóch nałożonych na siebie pasm z maksimami przy 500 nm i 550 nm, pokrywających zakres 450-650 nm. W obszarze 575-720 nm występują ostre pasma związane z emisją Eu³⁺. Stosunek intensywności obu szerokich pasm zależy od linii wzbudzenia, jak pokazuje Rysunek 1.

Wzbudzenie w obszarze 400-500 nm prowadzi do barwy czerwonej w różnych odcieniach, gdyż składowa z maksimum przy 500 nm jest wtedy słabiej pobudzana.

Przykład 1 pokazuje, że w luminoforze (Ca,Sr)₁,₉₈Eu₀.₀₂Y₈(SiO₄)₆O₂ można wykreować emisję o barwie od zielonej do czerwonej przez żółtą poprzez odpowiedni dobór linii wzbudzenia.

P r z y k ł a d 2

Luminofor według wynalazku stanowi matryca w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)₂Y₈(SiO₄)₆O₂, oraz domieszek Eu²+ i Eu³+ o łącznej zawartości 1% w odniesieniu do Ca (Sr) (Ca,Sr)i.₉₈Euo.o2Y₈(SiO₄)₆O₂. Materiał powyższy wytwarza się europu (Eu(NO₃)₃^6H₂O) rozpuszcza się w wodzie i dodaje do tego roztworu 12 ml tetraetyloortokrzemianu (TEOS, Si(C₂H₅O)₄), 12 ml alkoholu etylowego (w następujący sposób: 4.81121 g azotanu wapnia (Ca(NO₃)₂4H₂O) lub 4.31165 g azotanu strątu (Sr(NO₃)₂), 28.48759 g azotanu itru (Y(NO3)₃-4H₂O) i 0.09179 g azotanu C₂H₅OH) oraz kwasu azotowego (HNO₃) do pH=2. Otrzymany roztwór mieszamy, korzystnie mieszadłem magnetycznym, przez 0.52 h do powstania jednorodnego zolu. Po około 10-14 h zol przechodzi w żel, który jest poddawany suszeniu w temperaturze 80°C przez 5-10 h a następnie w temperaturze 150°C przez 2-3 h. Otrzymany suchy żel uciera się w moździerzu i wygrzewa przez 3-5 h w atmosferze redukującej (azot + wodór) w temperaturze 1000°C, korzystnie w temperaturze od 1000°C do 1200°C. Otrzymany w ten sposób produkt jest jasnożółtym proszkiem.

Luminofor otrzymany w ten sposób wykazuje takie same właściwości spektroskopowe jak luminofor zawierający 0.1% jonów aktywnych pod względem położenia pasm i ich stosunków intensywności i jednocześnie większą intensywność emisji. Przykład ten pokazuje, że dziesięciokrotne zwiększenie stężenia domieszki aktywnej nie zmienia właściwości optycznych luminoforu (widma takie same jak dla przykładu 1). Zwiększa się natomiast intensywność emisji.

P r z y k ł a d 3

Luminofor według wynalazku stanowi matryca w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)₂Y₈(SiO₄)₆O₂, oraz domieszek Eu ²+ i Eu ³+ o łącznej zawartości 10% w odniesieniu do Ca (Sr) (Ca,Sr)₁.₈Eu₀.₂Y₈(SiO₄)₆O₂. Materiał powyższy wytwarza się w następujący sposób; 4.37383 g azotanu wapnia (Ca(NO₃)z4H₂O) lub 3.91968 g azotanu strątu (Sr(NO₃)₂), 28.48759 g azotanu itru (Y(NO₃)₃4H₂O) i 0.82537 g azotanu europu (Eu(NO₃)₃^6H₂O) rozpuszcza się w wodzie i dodaje do tego roztworu 12 ml tetraetyloortokrzemianu (TEOS, Si(C₂H₅O)₄), 12 ml alkoholu etylowego (C₂H₅OH) oraz kwasu azotowego (HNO₃) do pH=2. Otrzymany roztwór mieszamy, korzystnie mieszadłem magnetycznym, przez 0.5-2 h do powstania jednorodnego zolu. Po około 10-14 h zol przechodzi w żel, który jest poddawany suszeniu w temperaturze 80°C przez 5-10 h a następnie w temperaturze 150°C przez 2-3 h. Otrzymany suchy żel uciera się w moździerzu i wygrzewa przez 3-5 h w atmosferze redukującej (azot + wodór) w temperaturze 1000°C, korzystnie w temperaturze od 1000°C do 1200°C. Otrzymany w ten sposób produkt jest jasnożółtym proszkiem. Luminofor otrzymany w ten sposób charakteryzuje się tym, że po wzbudzeniu promieniowaniem o długości fali 360 nm emituje promieniowanie o barwie jasnoczerwonej a po wzbudzeniu linią 395 nm promieniowanie o barwie czerwonej. Odpowiednie widma przedstawia Rysunek 5. Właściwości emisyjne luminoforu o relatywnie dużej koncentracji domieszki aktywnej (Eu²⁺/Eu³⁺) różnią się od tych dla luminoforu o niskiej koncentracji aktywatora. Wynika to z transferu energii między jonami domieszki, który pojawia się, gdy koncentracja rośnie. W tej sytuacji Eu²⁺ przekazuje część zaabsorbowanej energii na poziomy 4f jonu Eu³⁺, co skutkuje inną barwą emisji w stosunku do luminoforu, gdzie transfer energii nie występuje. Widma wzbudzenia emisji (Rysunek 6) potwierdzają występowanie transferu energii między jonami. Maksimum pasma wzbudzenia dla dwóch linii monitorowania (500 i 550 nm) jest takie samo. Transfer energii pojawia się dla koncentracji jonów europu wyższej niż 5%.

PL 220 075 B1

PL 220 075 B1

Rys. 3. Widmo emisji proszku (Ca,Sr)i.₉₈Euo.o2Y8(Si04)602 syntezowanego w atmosferze gazu redukującego złożonego z 1¾ i N₂, λ^= 250 nm.

Długość fali / nm

___JW	H jl.

—|-»-1-1-]-1-1-1-1-1-[—

450 500 550 600 650 700

Długość fali / nm

Rys. 4. Widma wzbudzenia emisji proszku (Ca,Sr)i.9₈Euo.o2Y8(Si04)₆02 syntezowanego w atmosferze gazu redukującego złożonego z H2 i N2 dla różnych linii monitorowania.

550 obs

550 nm obs

500 nm obs

450

500

PL 220 075 B1

Rys. 5. Widma wzbudzenia emisji proszku (Ca,Sr)i,₈Euo.2Y8(Si04)₆02 syntezowanego w atmosferze gazu redukującego złożonego z łł₂ i N2 dla różnych linii monitorowania.

Długość fali / nm

614 nm

λ. =550 nm obs =500 nm

0tJ5

200

300

350

400

450

500

550

600

PL 220 075 B1

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Luminofor składający się z matrycy w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)₂Y₈(SiO₄)₆O₂, oraz domieszek Eu²+ i Eu²+ o łącznej zawartości w zakresie 0.001 < x <0.1 w odniesieniu do Ca lub Sr, (Ca,Sr)₂(_1-x)EU_2xY₈(SiO₄)₆O₂).

2. Sposób wytwarzania luminoforu składającego się z matrycy w postaci krzemianu itru i wapnia lub strątu, (Ca,Sr)₂Y₈(SiO₄)₆O₂ oraz domieszek Eu²+ i Eu³+, o łącznej zawartości w zakresie 0.001< x <0.1 w odniesieniu do Ca lub Sr ((Ca,Sr)₂(_1-x)Eu_2xY₈(SiO₄)₆O₂), znamienny tym, że azotany wapnia (Ca(NO₃)₂4H₂O) lub strątu (Sr(NO₃)₂), itru (Y(NO;)v4H₂O) i europu (Eu(NO₃)₀6H₂O) rozpuszcza się w wodzie i dodaje do tego roztworu tetraetyloortokrzemian (TEOS, Si(C₂H₅O)₄), alkohol etylowy (C₂H₅OH) oraz kwas azotowy (HNO₃) do pH=2. Otrzymany roztwór miesza się korzystnie mieszadłem magnetycznym przez 0.5-2 h do powstania jednorodnego zolu. Po około 10-14 h zol przechodzi w żel, który jest poddawany suszeniu w temperaturze 80°C przez 5-10 h a następnie w temperaturze 150°C przez 2-3 h. Otrzymany suchy żel uciera się w moździerzu i wygrzewa przez 3-5 h w atmosferze redukującej (azot + wodór) w temperaturze 1000°C, korzystnie w temperaturze od 1000°C do 1200°C.