RU2315078C2 - Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led) - Google Patents

Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led) Download PDF

Info

Publication number
RU2315078C2
RU2315078C2 RU2004129973/15A RU2004129973A RU2315078C2 RU 2315078 C2 RU2315078 C2 RU 2315078C2 RU 2004129973/15 A RU2004129973/15 A RU 2004129973/15A RU 2004129973 A RU2004129973 A RU 2004129973A RU 2315078 C2 RU2315078 C2 RU 2315078C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photoluminophores
sio
led
color
white
Prior art date
Application number
RU2004129973/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004129973A (en
Inventor
Валентина Николаевна Личманова
Наум Петрович Сощин
Владимир Александрович Большухин
Евгений Александрович Кириллов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Люминифор-Платан" (ООО НПК "Люминофор-Платан")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Люминифор-Платан" (ООО НПК "Люминофор-Платан") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "Люминифор-Платан" (ООО НПК "Люминофор-Платан")
Priority to RU2004129973/15A priority Critical patent/RU2315078C2/en
Publication of RU2004129973A publication Critical patent/RU2004129973A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2315078C2 publication Critical patent/RU2315078C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: inorganic chemistry, electronic technique and light technique.
SUBSTANCE: invention relates to photoluminophores based on calcium and strontium silicates activated with rare-earth element ions of the stoichiometric formula: a x Σ[(CaCO)1-x-y(SrO)x(TR2+O)y] x b.SiO2 wherein a = 1, 2 and 3; b = 1, 2 and 3; x = 0.01-0.8 mole part; y = 0.001-0.05 mole part, and TR2+ represents Yb2+ or Eu2+ and Sm2+. Luminescence intensity value is up to 170 relative units, maximal post-luminescence period is 2.5 mcs, not above. Proposed photoluminophores show enhanced chromatic index of white color as compared with industrial produced color diode.
EFFECT: improved and valuable properties of photoluminophores.
1 tbl, 2 dwg, 12 ex

Description

Применение. Изобретение относится к области материалов для электронной техники и светотехники, конкретно к светотрансформирующим люминофорам, используемым в производстве различных видов светоизлучающих диодов. Эта область техники начинает интенсивно развиваться и получила даже специальное наименование "полупроводниковое освещение" после пионерских работ В С Абрамова и С.Накамуры и др. [1]. Фиолетовый лазер и его применение, изд-во Springer, Berlin,1997 г. [2].Application. The invention relates to the field of materials for electronic engineering and lighting engineering, specifically to light-transforming phosphors used in the production of various types of light-emitting diodes. This area of technology begins to develop rapidly and has even received the special name "semiconductor lighting" after the pioneering work of VS Abramov and S. Nakamura et al. [1]. Violet laser and its use, Springer, Berlin, 1997 [2].

Благодаря созданию интенсивно излучающих гетеропереходов из JnN-GaN, синее свечение которых может возбуждать желто-оранжевый свет порошкового люминофора из алюмоиттриевого граната, удается синтезировать очень яркое излучение белого цвета. В этом случае получение белого цвета основано на принципе дополнительных цветов Ньютона, в соответствии с которым часть непоглощенного люминофором синего цвета смешивается в необходимых пропорциях с желто-оранжевой люминесценцией кристаллофосфора и создает суммарное белое свечение. Цветовая температура этого суммарного белого цвета составляет от 12000 до 2500 К.Thanks to the creation of intensely emitting heterojunctions from JnN-GaN, the blue glow of which can excite the yellow-orange light of a phosphor powder from yttrium aluminum garnet, it is possible to synthesize very bright white radiation. In this case, the production of white color is based on the principle of Newton's complementary colors, according to which a part of the blue color not absorbed by the phosphor is mixed in the necessary proportions with the yellow-orange luminescence of crystallophosphorus and creates a total white glow. The color temperature of this total white color is from 12,000 to 2,500 K.

Для подобных светодиодов белого цвета несколько позднее, в 1999 г., было предложено использовать люминофор желтого цвета свечения на основе алюмоиттриевого граната, активированного церием, химическая формула которого обычно записывается в виде (Y1-xCex)3Al5O12 [3].For similar white LEDs, somewhat later, in 1999, it was proposed to use a yellow phosphor based on yttrium aluminum garnet activated by cerium, the chemical formula of which is usually written as (Y 1-x Ce x ) 3 Al 5 O 12 [3 ].

Этот известный люминофор - аналог неоднократно модифицировался,, но параметры его при этом изменялись несущественно:This well-known phosphor - analogue has been repeatedly modified, but its parameters changed insignificantly:

- положение спектрального максимума излучения λ от 545 до 560 нм;- the position of the spectral maximum of radiation λ from 545 to 560 nm;

- полуширина спектрального максимума от 120 до 130 нм;- the half-width of the spectral maximum from 120 to 130 nm;

- коэффициент преломления материала ηл-ра=1,92;- a material the refractive index η n-pa = 1.92;

- окраска зерен материала имеет интенсивно желтый цвет.- the color of the grains of the material is intensely yellow.

- средний диаметр зерен люминофора d50 от 2 мкм до 10 мкм.- the average diameter of the grains of the phosphor d 50 from 2 microns to 10 microns.

Подобный люминофор позволял в нитридных индиево-галлиевых СИД получать яркое белое свечение с силой света I 1-1,5 кд (режим возбуждения светодиода U=3,6 В j=20 мА). Несмотря на широкое применение известный фотолюминофор на основе алюмоиттриевого граната имел существенные недостатки, заключающиеся в следующем:Such a phosphor made it possible to obtain a bright white glow with luminous intensity I 1-1.5 cd in nitride indium gallium LEDs (LED excitation mode U = 3.6 V j = 20 mA). Despite the widespread use of the known photoluminophore based on yttrium aluminum garnet, there were significant disadvantages, which are as follows:

- очень широкий спектр излучения, доходящий в коротковолновой области до х=420 нм (на уровне 1/10 от высоты максимума) и до λ=750 нм в длинноволновой области;- a very wide spectrum of radiation, reaching in the short wavelength region up to x = 420 nm (at the level of 1/10 of the maximum height) and up to λ = 750 nm in the long wavelength region;

- интенсивный цвет окраски порошка Фл, что обуславливает интенсивные потери возбуждающего синего цвета;- the intense color of the color of the powder Fl, which causes intense loss of exciting blue;

- очень узкий по ширине спектр возбуждения Фл, что не позволяет использовать в производстве весь набор изготавливаемых кристаллов для светодиодов.- a very narrow width excitation spectrum of PL, which does not allow the use in the production of the entire set of manufactured crystals for LEDs.

Попытки исключения недостатков известных фотолюминофоров на основе граната привели к созданию нового по составу фотолюминофора на основе ортосиликата стронция Sr2SiO4, активированного двухвалентным Eu+2, формула которого в соответствии с [5] записывается в виде Sr2-xSiO4·Eux где 0,001≤х<1. Открытый недавно стронциевый люминофор излучает в области 520-550 нм, при этом основное возбуждение в нем приходится на длины волн λ в поддиапозоне от 380 до 420 нм. По утверждениям авторов патентной заявки [5], предложенный ими люминофор не уступает по эффективности известному составу на основе иттрий-алюминиевого граната. С мнением заявителей патента можно согласиться, однако с рядом существенных дополнений. Прежде всего полная световая эффективность комбинации СИД+ фотолюминофор в интегральном свете будет существенно ниже в сравнении с известной комбинацией InGaN (λ=450 нм)+Y3Al5О12Се (λ=550 нм). Объясняется это тем, что световая эффективность светодиодов, излучающих в области λ=380-420 нм, в 10 раз ниже в сравнении со световой эффективностью этих приборов при λ=450-465 нм.Attempts to eliminate the disadvantages of the known garnet-based photophosphors led to the creation of a new photophosphor based on the strontium orthosilicate Sr 2 SiO 4 activated by divalent Eu +2 , the formula of which is written in the form [5] in the form Sr 2-x SiO 4 · Eu x where 0.001≤x <1. Recently discovered strontium phosphor emits in the region of 520-550 nm, while the main excitation in it falls on wavelengths λ in the subrange from 380 to 420 nm. According to the authors of the patent application [5], their phosphor is not inferior in effectiveness to the known composition based on yttrium-aluminum garnet. One can agree with the opinion of patent applicants, but with a number of significant additions. First of all, the total luminous efficiency of the combination of LED + photoluminophore in integrated light will be significantly lower in comparison with the known combination of InGaN (λ = 450 nm) + Y 3 Al 5 О 12 Се (λ = 550 nm). This is explained by the fact that the light efficiency of LEDs emitting in the region of λ = 380-420 nm is 10 times lower in comparison with the light efficiency of these devices at λ = 450-465 nm.

Во вторых, полоса излучения силикатного Фл не шире 90-100 нм, что обуславливает при λmax=550 нм практическое отсутствие необходимого для баланса белого света красного и темно-красного излучения.Secondly, the emission band of silicate Фl is not wider than 90-100 nm, which leads at λ max = 550 nm to the practical absence of the red and dark red radiation necessary for white balance.

В третьих, как это следует из данных известного патента-прототипа, для силикатного фотолюминофора очень сильна зависимость положения спектрального максимума от концентрации вводимого активатора, т.е. Eu+2. С ростом концентрации Eu+2 от х=0,001 до х=0,1 сдвиг положения максимума составляет Δ=550 нм - 520 нм = 30 нм. При этом заявители патента умалчивают о том, что при этом же изменении концентраций Eu+2 происходит очень резкое уменьшение интенсивности свечения люминофора, что хорошо известно из теории люминесценции как явление концентрационного тушения.Thirdly, as follows from the data of the well-known prototype patent, for the silicate photoluminophore, the dependence of the position of the spectral maximum on the concentration of the introduced activator is very strong, i.e. Eu +2 . With an increase in the concentration of Eu +2 from x = 0.001 to x = 0.1, the shift in the position of the maximum is Δ = 550 nm - 520 nm = 30 nm. In this case, the patent applicants are silent about the fact that with the same change in Eu + 2 concentrations, a very sharp decrease in the luminosity of the phosphor occurs, which is well known from the theory of luminescence as a phenomenon of concentration quenching.

Кроме того, в процессе работы над изобретением нами было показано, что очень узкий экстремум возбуждения для Sr2SiO4Eu не позволяет использовать его в комбинации с более длинноволновыми светодиодами, например, на основе InGaN с λизлучения=440-460 нм.In addition, while working on the invention, we showed that the very narrow extremum of excitation for Sr 2 SiO 4 Eu does not allow it to be used in combination with longer wavelength LEDs, for example, based on InGaN with λ radiation = 440-460 nm.

Цель изобретения.The purpose of the invention.

В основу настоящего изобретения положена задача создания нового семейства силикатных фотолюминофоров, имеющих высокую световую эффективность в широких спектральных пределах возбуждения светодиодами не только из широкозонного нитрида галлия, но и более удобного для получения синего цвета нитрида индия-галлия.The basis of the present invention is the creation of a new family of silicate photophosphors having high light efficiency in a wide spectral range of excitation by LEDs not only from wide-gap gallium nitride, but also more convenient for producing blue-colored indium gallium nitride.

Раскрытие существа изобретения.Disclosure of the invention.

Предлагаются новые фотолюминофоры для коротковолновых излучающих диодов, отличающиеся тем, что они выполнены на основе комплексных силикатов Са и Sr, активированных двухзарядными ионами из ряда лантаноидов [TR2+], имеющих общую стехиометрическую формулуNew photoluminophors for short-wavelength emitting diodes are proposed, characterized in that they are based on complex silicates of Ca and Sr activated by doubly charged ions from the series of lanthanides [TR 2+ ], having the general stoichiometric formula

a·Σ[(CaO)1-x-y(Sr2O)x(TR2+O)y]·b(SiO2),a · Σ [(CaO) 1-xy (Sr 2 O) x (TR 2+ O) y ] · b (SiO 2 ),

в которойwherein

а=1, 2, 3,a = 1, 2, 3,

А=1, 2, 3,A = 1, 2, 3,

х=0,01-0,8 мольных долей,x = 0.01-0.8 molar fractions,

у=0,001-0,05 мольных долей,y = 0.001-0.05 molar fractions,

TR2+=Yb2+ или Eu2++Sm2+.TR 2+ = Yb 2+ or Eu 2+ + Sm 2+ .

В соответствие с изобретением предлагается целый гомологический ряд силикатных основ для фотолюминофоров, катионную подрешетку которых составляют оксиды двухвалентных элементов кальция, стронция, европия, самария, иттербия.In accordance with the invention, a whole homologous series of silicate bases for photoluminophores is proposed, the cationic sublattice of which is composed of oxides of divalent elements of calcium, strontium, europium, samarium, ytterbium.

В соответствии с изобретением в этот ряд фотолюминофоров входят следующие материалы:In accordance with the invention, the following materials are included in this series of photophosphors:

ΣMe+2О·SiO2а=1, b=1 или MeSiO3 ΣMe +2 О · SiO 2 а = 1, b = 1 or MeSiO 3

Σ(Ме+2O)2·SiO2а=2, b=1 или Me2SiO4 Σ (Me + 2 O) 2 · SiO 2 a = 2, b = 1 or Me 2 SiO 4

Σ(Ме+2O)3·SiO2а=3, b=1 или Ме3SiO5 Σ (Me + 2 O) 3 · SiO 2 a = 3, b = 1 or Me 3 SiO 5

Σ(Me+2O)2·(SiO2)2а=2, b=2 или Ме2Si2О6 Σ (Me + 2 O) 2 · (SiO 2 ) 2 a = 2, b = 2 or Me 2 Si 2 O 6

S(Me+2O)3·(SiO2)2а=3, b=2 или Ме3Si2O7 S (Me + 2 O) 3 · (SiO 2 ) 2 a = 3, b = 2 or Me 3 Si 2 O 7

Σ(Me+2O)3·(SiO2)3а=3, b=3 или Ме3Si3O9 Σ (Me + 2 O) 3 · (SiO 2 ) 3 a = 3, b = 3 or Me 3 Si 3 O 9

Каждое из соединений предлагаемого ряда имеет свои особенности излучения по спектру возбуждения и излучения, по зависимости интенсивности свечения от концентрации активирующих примесей, однако общим для всех предложенных фотолюминофоров является единый механизм возбуждения люминесценции через полосу переноса заряда, образованную двухвалентным ионом редкоземельного элемента, такого как Eu+2, Sm+2, Yb+2. Общим для всех фотолюминофоров является также наблюдаемый длинноволновый сдвиг максимумов в спектре излучения и возбуждения люминофоров при замене части ионов кальция на крупные ионы стронция, европия (+2), самария (+2). иттербия (+2). Также общим является очень короткая длительность послесвечения каждого из предложенных фотолюминофоров, которая составляет τе=1.10-6 сек и понижается при дополнительном введении в состав фотолюминофора ионов самария и/или иттербия.Each of the compounds of the proposed series has its own emission characteristics according to the excitation and emission spectra, according to the dependence of the luminescence intensity on the concentration of activating impurities, however, common to all the proposed photoluminophores is a single mechanism of luminescence excitation through a charge transfer band formed by a divalent rare-earth ion, such as Eu + 2 , Sm +2 , Yb +2 . Common for all photoluminophors is also the observed long-wavelength shift of the maxima in the emission and excitation spectra of the phosphors when some of the calcium ions are replaced by large ions of strontium, europium (+2), samarium (+2). ytterbium (+2). Also common is the very short afterglow of each of the proposed photoluminophores, which is τ e = 1.10 -6 sec and decreases with the additional introduction of samarium and / or ytterbium ions into the photoluminophore.

Этот ряд фотолюминофоров имеет также одинаковое оптимальное содержание основного активатора - иона европия, находящееся в интервале от 0,01 мольной доли до 0,03 мольной доли Eu по отношению к сумме двухвалентных металлов, составляющих основу катионной подрешетки состава фотолюминофора.This series of photoluminophors also has the same optimal content of the main activator, europium ion, which is in the range from 0.01 molar fraction to 0.03 molar fraction of Eu with respect to the sum of divalent metals that form the basis of the cationic sublattice of the photoluminophore composition.

Важным в изобретении является то, что целый ряд фотолюминофоров для коротковолновых светоизлучающих диодов получается одним способом, который заключается в термической обработке смеси кислородсодержащих солей кальция и стронция, таких, например, как карбонатов, или оксалатов, или формиатов, нитратных солей европия, самария и иттербия с мелкодисперсным кремнеземом в восстановительной атмосфере с контролируемым содержанием паров воды. Предложенный нами способ является общим по используемым реагентам, по используемому температурному диапозону (Т=1200-1400°С), по величине восстановительного потенциала газовой среды (5% Н2+95% N2), по содержанию паров H2O в атмосфере прокалки. Этот способ позволяет также формировать однородные по дисперсности зерна предлагаемых фотолюминофоров, например, в интервале размеров от 4 до 12 микрон. Высокая однородность гранулометрического состава всего ряда фотолюминофоров позволяет составлять двух- или трехкомпонентные смеси силикатных фотолюминофоров, имеющих в зависимости от их конкретного состава особые спектральные характеристики излучения и возбуждения. Однородность зерен позволяет формировать из них устойчивые к оседанию полимерные суспензии с высоким заполнением фотолюминофоров.Important in the invention is that a number of photoluminophores for short-wavelength light emitting diodes are obtained in one way, which consists in heat treatment of a mixture of oxygen-containing salts of calcium and strontium, such as, for example, carbonates or oxalates, or formates, nitrate salts of europium, samarium and ytterbium with fine silica in a reducing atmosphere with a controlled content of water vapor. Our proposed method is common for the reagents used, for the temperature range used (T = 1200-1400 ° C), for the value of the recovery potential of the gaseous medium (5% H 2 + 95% N 2 ), for the content of H 2 O vapor in the calcining atmosphere . This method also allows the formation of uniform dispersion grains of the proposed photophosphors, for example, in the size range from 4 to 12 microns. The high uniformity of the particle size distribution of the entire series of photophosphors allows one to compose two- or three-component mixtures of silicate photophosphors, which, depending on their particular composition, have special spectral characteristics of radiation and excitation. The uniformity of the grains makes it possible to form polymer suspensions with a high filling of photoluminophores from them.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг.1а приведен спектр возбуждения люминофора (Ca, Sr)2SiO4·Eu·SmOn figa shows the excitation spectrum of the phosphor (Ca, Sr) 2 SiO 4 · Eu · Sm

На фиг.1в приведен спектр возбуждения люминофора (Ca, Sr)2SiO4·Eu·YbFigure 1c shows the excitation spectrum of the phosphor (Ca, Sr) 2 SiO 4 · Eu · Yb

На фиг.2а, в приведены спектры излучения люминофоров (Ca, Sr)2SiO4·EuSm и (Ca, Sr)2SiO4·Eu·Yb.On figa, in the emission spectra of the phosphors (Ca, Sr) 2 SiO 4 · EuSm and (Ca, Sr) 2 SiO 4 · Eu · Yb.

Лучшие варианты реализации изобретения.The best options for implementing the invention.

В процессе работы над изобретением нами синтезированы конкретные люминесцирующие материалы.In the process of working on the invention, we synthesized specific luminescent materials.

Пример 1.Example 1

Смешивают 0,6 М СаСО3, 0,38 М SrCO3, 0,002 М Eu(NO3)3·6Н2О; 0,018 М Sm(NO3)3·6Н2О и 1,0 М SiO2 (мелкодисперсная окись кремния с удельной поверхностью S=6 м2/грамм). К смеси добавляют ацетон марки "чда" для лучшей гомогенизации. После сушки при 80°С в течение 2 часов шихту переносят в кварцевый тигель объемом 1 л и загружают в печь с контролируемой атмосферой. На первой стадии процесса термической обработки в печь подают поток азота N2 с контролируемым количеством в 5% Н2. Температура первой стадии 950°С, время выдержки 2 часа. Затем температуру поднимают до 1250°С (скорость подъема 10°/минуту) и проводят выдержку шихты в течение 3 часов, доведя подачу газовой смеси до 2 литров/минуту. Точка росы азотоводородной смеси контролируется на выходном патрубке печи и составляет +10°С. Подачу смеси снижают до 1 литра/минуту при температуре 900°С и полностью прекращают при Т=450°С; охлажденный до 25°С продукт промывают горячей водой, сушат при Т=120°С 2 часа и просеивают через сито 400 меш.Mix 0.6 M CaCO 3 , 0.38 M SrCO 3 , 0.002 M Eu (NO 3 ) 3 · 6H 2 O; 0.018 M Sm (NO 3 ) 3 · 6H 2 O and 1.0 M SiO 2 (fine silica with a specific surface area S = 6 m 2 / gram). Chda grade acetone is added to the mixture for better homogenization. After drying at 80 ° C for 2 hours, the mixture is transferred to a 1 liter quartz crucible and loaded into a controlled atmosphere furnace. At the first stage of the heat treatment process, a nitrogen stream N 2 with a controlled amount of 5% H 2 is fed into the furnace. The temperature of the first stage is 950 ° C, the exposure time is 2 hours. Then the temperature is raised to 1250 ° C (rise rate 10 ° / minute) and the mixture is held for 3 hours, bringing the gas mixture to 2 liters / minute. The dew point of the nitrogen-hydrogen mixture is controlled at the outlet of the furnace and is + 10 ° C. The flow of the mixture is reduced to 1 liter / minute at a temperature of 900 ° C and completely stopped at T = 450 ° C; cooled to 25 ° C, the product is washed with hot water, dried at T = 120 ° C for 2 hours and sieved through a 400 mesh sieve.

Полученный порошок фотолюминофора состава (CaO)0,6(SrO)0,38(EuO)0,02·SiO2 имеет белый цвет со слегка синеватым оттенком. При возбуждении ультрафиолетовым светом с λ=365 нм цвет свечения люминофора фиолетово-голубой с λизл=450 нм. Предварительные рентгеноструктурные исследования указывают на образование соединения с моноклинной кристаллической решеткой. Интенсивность свечения полученного продукта составляет 85% от известного эталонного образца на основе BaMgAl10O17Eu.The resulting photoluminophore powder of the composition (CaO) 0.6 (SrO) 0.38 (EuO) 0.02 · SiO 2 has a white color with a slightly bluish tint. When excited by ultraviolet light with λ = 365 nm, the color of the phosphor is violet-blue with λ rad = 450 nm. Preliminary X-ray diffraction studies indicate the formation of a compound with a monoclinic crystal lattice. The luminous intensity of the obtained product is 85% of the known reference sample based on BaMgAl 10 O 17 Eu.

Пример 2. Смешивают 0,84 М СаСО3 (чистоты 99,95%) 0,14 M SrCo3 (чистоты 99,9%) 0,015 M Sm (NO3)3·6Н2 (в виде 5% раствора). 0.005 М Eu(NO3)3·6Н2О (в виде 5% раствора). В шихту вводят 0,5 М мелкодисперсного кремнезема (чистота 99,99%) и перетирают в планетарной мельнице с добавлением 200 мл изопропилового спирта (2000 об/мин, 10 минут). Суспензию высушивают в кварцевой кювете при Т=90°С 2 часа, после чего загружают в кварцевую открытую кювету объемом 2 литра. Термическую обработку шихты проводят при Т=1000°С в течение 2 часов (на первой стадии процесса) и при Т=1300°С в течение 4 часов. Скорость подачи азотоводородной смеси составляет 4 л/минуту. Продукт охлаждают вместе с печью до 100°С, уменьшив скорость поступления водородной смеси до 1 л/минуту. Продукт отмывают горячей водой, высушивают при 110°С - 3 часа и просеивают через сито 500 меш.Example 2. Mix 0.84 M CaCO 3 (purity 99.95%) 0.14 M SrCo 3 (purity 99.9%) 0.015 M Sm (NO 3 ) 3 · 6H 2 (in the form of a 5% solution). 0.005 M Eu (NO 3 ) 3 · 6Н 2 О (as a 5% solution). 0.5 M fine silica (99.99% purity) is introduced into the charge and ground in a planetary mill with the addition of 200 ml of isopropyl alcohol (2000 rpm, 10 minutes). The suspension is dried in a quartz cuvette at T = 90 ° C for 2 hours, after which it is loaded into a quartz open cuvette with a volume of 2 liters. Heat treatment of the charge is carried out at T = 1000 ° C for 2 hours (at the first stage of the process) and at T = 1300 ° C for 4 hours. The flow rate of the nitrogen-hydrogen mixture is 4 l / min. The product is cooled together with the furnace to 100 ° C, reducing the rate of entry of the hydrogen mixture to 1 l / min. The product is washed with hot water, dried at 110 ° C for 3 hours and sieved through a 500 mesh sieve.

Порошок фотолюминофора имеет желтовато-кремовый цвет на отражение, цвет свечения его возбуждения УФ с λ=365 нм желто-оранжевый с длиной волны спектрального максимума λ=560 нм. При возбуждении в разборной электронно-лучевой трубке светоотдача образца составляет 40 лм/Вт при координатах цветности х=0,415 y=0,500. Средний диаметр зерен dcp=6 мкм (по измерениям на фотоседиментографе SKC-2000). Рентгенографически определенная структура относится к αн ромбической форме ортосиликатов ЩЗМ с параметрами а=5,75 Å, в=9,6 Å, с=6,6 Å.The photophosphor powder has a yellowish-cream color on reflection, the color of the glow of its excitation is UV with λ = 365 nm, yellow-orange with a wavelength of spectral maximum λ = 560 nm. When excited in a collapsible cathode ray tube, the light output of the sample is 40 lm / W at chromaticity coordinates x = 0.415 y = 0.500. The average grain diameter d cp = 6 μm (as measured by the SKC-2000 photosedimentograph). The radiographically determined structure refers to the α n rhombic form of alkali metal orthosilicates with parameters a = 5.75 Å, b = 9.6 Å, and c = 6.6 Å.

Нами была приготовлена суспензия фотолюминофора в оптическом эпоксидном компаунде (содержание люминофора 55%). Суспензия наносилась на планарные поверхности светодиода из GaN (λизл=450 нм) с нагрузкой до 2 мг/см2. После полимеризации в течение 1 часа при Т=120°С прибор заливался кремнийорганическим компаундом и на нем измерялись светотехнические параметры. Сила света составляла Iср=380 милликанделл для угла выхода 20=106°, координаты цветности х=0,345; y=0,38, питающее напряжение U=3,28 В; I=20 мкА. После 100 часов непрерывной работы сила излучаемого света практически не изменилась. Стандартный белый светодиод японского производства имел в этих условиях I=355 мкд при равных условиях возбуждения.We have prepared a suspension of photoluminophore in an optical epoxy compound (phosphor content of 55%). The suspension was applied to the planar surfaces of a GaN LED (λ rad = 450 nm) with a load of up to 2 mg / cm 2 . After polymerization for 1 hour at T = 120 ° C, the device was filled with an organosilicon compound and lighting parameters were measured on it. The luminous intensity was I av = 380 millikandel for an exit angle of 20 = 106 °, color coordinates x = 0.345; y = 0.38, supply voltage U = 3.28 V; I = 20 μA. After 100 hours of continuous operation, the power of the emitted light remained virtually unchanged. The standard white LED made in Japan was under these conditions I = 355 mcd under equal excitation conditions.

Пример 3. Смешивают 0,2 М СаСо3, 0,76 М SrCo3 0,04 М Eu (NO3)3·6Н2O, 0,001 М Yb(NO3)3·6Н2O, добавляя в шихту 100 мл Н2О, после чего в полученную пасту вводят 0,34 М мелкодисперсного кремнезема (Sуд=2 м2/г). Сушку проводят при 130°С в течение 3 часов. Шихту в кварцевом тигле загружают в печь, температура в которой на первой ступени составляет 1050°С - 1 час, затем 1200°С - 4 часа. Скорость подачи смеси Н2/N2 составляет 2 литра/минуту. Продукт охлаждают, отмывают горячей водой, сушат и просеивают через сито 500 мкм. Цвет порошка на отражение розово-желтый, при возбуждении УФ светом с λ=365 нм оранжево-желтый. Координаты цветности при возбуждении электронным пучком х=0,44; y=0,55 длина волны спектрального максимума λ=575 нм, световая отдача составила 27 лм/Вт. Определенная кристаллическая структура - тригональная. При заполнении суспензией из люминофора образцы светодиодных кристаллов из InGa-N создавали силу света I=420 мкд для 20=106° при координатах цветности белого излучения х=0,316 y=0,328. Линзовая крышка Френеля над светодиодом обеспечивала равномерное белое свечение без видимого на импортных СИД синего центрального "галло".Example 3. Mix 0.2 M CaCO 3 , 0.76 M SrCo 3 0.04 M Eu (NO 3 ) 3 · 6H 2 O, 0.001 M Yb (NO 3 ) 3 · 6H 2 O, adding 100 ml to the mixture H 2 O, after which 0.34 M finely divided silica is introduced into the resulting paste (S beats = 2 m 2 / g). Drying is carried out at 130 ° C for 3 hours. The mixture in a quartz crucible is loaded into the furnace, the temperature of which at the first stage is 1050 ° С - 1 hour, then 1200 ° С - 4 hours. The feed rate of the mixture of N 2 / N 2 is 2 liters / minute. The product is cooled, washed with hot water, dried and sieved through a 500 micron sieve. The reflection color of the powder is pink-yellow, when excited by UV light with λ = 365 nm, orange-yellow. Color coordinates when excited by an electron beam x = 0.44; y = 0.55, the wavelength of the spectral maximum λ = 575 nm, the light output was 27 lm / W. A definite crystalline structure is trigonal. When filled with a suspension from a phosphor, samples of LED crystals from InGa-N created a luminous intensity I = 420 μd for 20 = 106 ° at the chromaticity coordinates of white radiation x = 0.316 y = 0.328. The Fresnel lens cover above the LED provided a uniform white glow without the blue central “gallo” visible on imported LEDs.

Примеры 4-12. Синтез фотолюминофоров осуществлялся в приведенных для 1-3 составов режимах. Составы синтезированных материалов приведены в таблице.Examples 4-12. The synthesis of photophosphors was carried out in the modes given for 1-3 compositions. The compositions of the synthesized materials are shown in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Сопоставление данных по интегральному белому свечению указывает на существенно более высокое значение суммарного цветового индекса белого цвета в сравнении с промышленно выпускаемыми белыми светодиодами, в которых применение стандартного фотолюминофора из граната обеспечивают получение белого цвета с цветовым индексом Rn=75 единиц.Comparison of the data on the integral white luminescence indicates a significantly higher value of the total color index of white in comparison with industrially produced white LEDs, in which the use of a standard photoluminophore from garnet provides white with a color index of Rn = 75 units.

Промышленное применение.Industrial application.

Заявленное изобретение может найти большое применение в электронной технике и технике освещения. Синтезируемые фотолюминофоры могут быть использованы для получения светодиодов белого и тепло-белого цветов свечения. Подобные светодиоды начинают широко использоваться для специального освещения в системах светофорных, бакенных огней и т.д.The claimed invention can find great application in electronic and lighting technology. The synthesized photophosphors can be used to produce LEDs of white and warm-white glow colors. Similar LEDs are beginning to be widely used for special lighting in systems of traffic lights, bulbs, etc.

Источники информацииInformation sources

1. Абрамов B.C. Светодиоды и лазеры, сборник №1-2 2002 год, стр. 64-68.1. Abramov B.C. LEDs and Lasers, collection No. 1-2, 2002, pp. 64-68.

2. S.Nakamura. Фиолетовый лазер и его применение. Берлин, 1997.2. S. Nakamura. Violet laser and its application. Berlin, 1997.

3. S.Schimizu US. Pat 599892.1999.3. S. Schimizu US. Pat 599892.1999.

4. PCT WO 2004/056940 A1.4. PCT WO 2004/056940 A1.

Claims (1)

Фотолюминофоры для коротковолновых светоизлучающих диодов на основе силикатов кальция и стронция, активированных ионами редкоземельных элементов, отличающиеся тем, что они имеют стехиометрическую формулуPhotophosphors for short-wavelength light-emitting diodes based on calcium and strontium silicates activated by rare-earth ions, characterized in that they have a stoichiometric formula a·Σ[(CaO)1-x-y(SrO)x(TR2+Oy]·b·SiO2,a · Σ [(CaO) 1-xy (SrO) x (TR 2+ O y ] · b · SiO 2 , в которой а=1, 2 и 3,in which a = 1, 2 and 3, b=1, 2 и 3,b = 1, 2 and 3, х=0,01-0,8 мольных долей,x = 0.01-0.8 molar fractions, y=0,001-0,05 мольных долей, a TR+2 представляет собой Yb+2 или Eu+2 и Sm+2.y = 0.001-0.05 molar fractions, and TR +2 represents Yb +2 or Eu +2 and Sm +2 .
RU2004129973/15A 2004-10-18 2004-10-18 Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led) RU2315078C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129973/15A RU2315078C2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129973/15A RU2315078C2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004129973A RU2004129973A (en) 2006-03-27
RU2315078C2 true RU2315078C2 (en) 2008-01-20

Family

ID=36388592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004129973/15A RU2315078C2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2315078C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500716C1 (en) * 2009-09-21 2013-12-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд. Yellow afterglow material, method for production thereof and light-emitting diode device using said material
WO2014088451A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Vishnyakov Anatoly Vasilyevich Method for producing modified trichromatic light-emitting diode sources of white light
RU2591943C2 (en) * 2010-12-01 2016-07-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Red light emitting luminescent materials

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500716C1 (en) * 2009-09-21 2013-12-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд. Yellow afterglow material, method for production thereof and light-emitting diode device using said material
RU2591943C2 (en) * 2010-12-01 2016-07-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Red light emitting luminescent materials
WO2014088451A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Vishnyakov Anatoly Vasilyevich Method for producing modified trichromatic light-emitting diode sources of white light

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004129973A (en) 2006-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4617323B2 (en) Yellow light emitting Ce3 + activated silicate-based yellow phosphor having a new composition, method for producing the same, and white light emitting diode including the phosphor
US7229571B2 (en) Phosphor for white LED and a white LED
US7655156B2 (en) Silicate-based orange phosphors
JP5503871B2 (en) Charge compensated nitride phosphors for use in lighting applications
KR101539446B1 (en) Green-emitting, garnet-based phosphors in general and backlighting applications
JP4799549B2 (en) White light emitting diode
JP5118837B2 (en) Silicate orange phosphor
US20070040502A1 (en) High CRI LED lamps utilizing single phosphor
JP4896927B2 (en) Ce3 + activated calcium silicate yellow phosphor with novel composition and white light emitting diode containing the same
TWI822425B (en) Phosphors, light-emitting devices, lighting devices, image display devices and vehicle display lamps
WO2007018345A1 (en) Yellow phosphor and white light emitting device comprising it
Luo et al. The development of silicate matrix phosphors with broad excitation band for phosphor-convered white LED
US20110089817A1 (en) Kimzeyite garnet phosphors
TW202330871A (en) Phosphor, light emitting device, illumination device, image display device, and vehicular display lamp
JP4989454B2 (en) Phosphor and light emitting device using the same
KR100802873B1 (en) Orange-emitting phosphor
US8747696B2 (en) Phosphors and white light illumination devices utilizing the same
RU2315078C2 (en) Photoluminophores for short-wave light-emitting diodes (led)
JP4098354B2 (en) White light emitting device
CN111925791B (en) Nitride orange-red fluorescent material, light-emitting device, preparation method and application thereof
KR101017136B1 (en) A novel phosphor and fabrication of the same
KR100573858B1 (en) Luminescence conversion light emitting diode comprising the sialon-based phosphors
JP7311867B1 (en) Phosphor
JP7311866B1 (en) Phosphor
JP7253214B1 (en) Light-emitting device, lighting device, image display device, and vehicle indicator light

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20060313

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20060824

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111019