RU2364976C2 - Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением - Google Patents
Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364976C2 RU2364976C2 RU2005141121/09A RU2005141121A RU2364976C2 RU 2364976 C2 RU2364976 C2 RU 2364976C2 RU 2005141121/09 A RU2005141121/09 A RU 2005141121/09A RU 2005141121 A RU2005141121 A RU 2005141121A RU 2364976 C2 RU2364976 C2 RU 2364976C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultraviolet
- range
- value
- phosphor
- component
- Prior art date
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 45
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 11
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical group [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YZYDPPZYDIRSJT-UHFFFAOYSA-K boron phosphate Chemical compound [B+3].[O-]P([O-])([O-])=O YZYDPPZYDIRSJT-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910000149 boron phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 206010042496 Sunburn Diseases 0.000 abstract description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 17
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- -1 cerium-activated orthophosphate Chemical class 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910002492 Ce(NO3)3·6H2O Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000012641 Pigmentation disease Diseases 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000019612 pigmentation Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015999 BaAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016066 BaSi Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);lanthanum(3+);neodymium(3+);oxygen(2-);phosphate Chemical group [O-2].[La+3].[Ce+3].[Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);phosphate Chemical compound [La+3].[O-]P([O-])([O-])=O LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003061 melanogenesis Effects 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910000164 yttrium(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- UXBZSSBXGPYSIL-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) phosphate Chemical compound [Y+3].[O-]P([O-])([O-])=O UXBZSSBXGPYSIL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7777—Phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/70—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing phosphorus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, в частности к однокомпонентному люминофору с ультрафиолетовым излучением, который может быть использован в люминесцентных лампах для загара кожи, имеющему состав, представленный общей формулой (Y1-x-y-zLaxGdyCez)РO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,98, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1, z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, a x+y+z<1. При возбуждении излучением 254 нм люминофор излучает в диапазонах ультрафиолета А и ультрафиолета В. Относительное соотношение излучений ультрафиолета А и ультрафиолета В можно изменять путем регулирования относительных количеств Y и La. Яркость может быть повышена путем добавления Gd к составу. Техническим результатом изобретения является создание однокомпонентного люминофора с ультрафиолетовым излучением, способного создавать широкий диапазон отношения ультрафиолета В к ультрафиолету А. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Description
Уровень техники
Люминофоры с ультрафиолетовым (УФ) излучением используют в люминесцентных лампах, применяемых для загара кожи, при этом необходимы излучения ультрафиолета А и ультрафиолета В. Управлением США по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) ультрафиолет А определяется как излучение от 320 нм до 400 нм, а ультрафиолет В определяется как излучение от 260 нм до 320 нм. Важным параметром для косметического привлекательного загара является отношение устойчивой (непрямой) к непосредственной (прямой) пигментации кожи. В большинстве случаев излучение ультрафиолета А создает в основном непосредственную пигментацию. Оно приводит к быстрому загару и грязно-коричневому цвету кожи, который исчезает спустя короткое время. С другой стороны, излучение ультрафиолета В благоприятствует продолжительному красновато-коричневому загару кожи. Однако, кроме того, длительное облучение ультрафиолетом В приводит к тяжелому солнечному ожогу. Поэтому большая часть потока ультрафиолета ламп для загара излучается в области ультрафиолета А, остальная в области ультрафиолета В. Кроме того, предполагается, что обычно имитируются относительные пропорции ультрафиолета А и ультрафиолета B в естественном солнечном свете.
Чтобы обеспечить безусловно хороший загар, лампой для загара обычно создается регулируемое количество ультрафиолета В для меланогенеза и количество ультрафиолета А, достаточное для стимулирования потемнения непосредственной пигментации. В существующем состоянии уровня техники этого достигают путем смешивания различных люминофоров, излучающих ультрафиолет А и ультрафиолет В, чтобы получить соответствующее соотношение между ультрафиолетом А и ультрафиолетом В. Большая часть люминофоров, излучающих ультрафиолет А, включает в себя: BaSi2O5:Pb, SrB4O7:Eu, YPO4:Ce и (Ce,Mg)BaAl11O18:Ce. Основные люминофоры, излучающие ультрафиолет В, включают в себя: MgSrAl11O17Ce, LaPO4:Ce и (Ca,Zn)3(PO4)2:Tl. Относительные пропорции отдельных составляющих люминофора в лампе зависят от эффективности излучения отдельных люминофоров и требуемого отношения ультрафиолета А к ультрафиолету В. К сожалению, поскольку каждый из люминофоров, излучающих ультрафиолет А и ультрафиолет В, будет вести себя различных образом в течение срока службы лампы, то первоначально заданное отношение ультрафиолета В к ультрафиолету В с течением времени может изменяться. Это означает, что эффективность ламп для загара также может изменяться в течение срока службы лампы. Поэтому должно быть выгодно иметь однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, способный создавать широкий диапазон отношений ультрафиолета В к ультрафиолету А.
Сущность изобретения
В ртутных люминесцентных лампах низкого давления фосфатные люминофоры обычно обеспечивают более высокий уровень функционирования, чем силикатные, боратные и алюминатные люминофоры. Имеются три распространенных активированных церием ортофосфатных люминофора, включающих в себя YPO4:Ce, LaPO4:Ce и GdPO4:Ce, и они все являются источниками сильного ультрафиолетового излучения при возбуждении излучением на 254 нм. Эти активированные церием фосфаты имеют две кристаллические структуры. YPO4 является тетрагональным с ксенотимной структурой, тогда как LaPO4 и GdPO4 являются моноклинными и имеют монацитную структуру. Обычно излучение активированных церием соединений состоит из широкой полосы с двумя пиками в ультрафиолетовой области, поскольку основное состояние Ce3+ состоит из дублетов (2F5/2 и 2F7/2).
Люминофор YPO4:Ce характеризуется по существу всецело излучением ультрафиолета А с двумя основными пиками излучения, наблюдаемыми вблизи 334 и 354 нм, тогда как LaPO4:Ce воспроизводит сильное излучение ультрафиолета В с основным пиком на 316 нм и боковым пиком на 333 нм. Основной пик излучения GdPO4:Ce находится вблизи 312 нм, и он представляет типичное излучение, обнаруживаемое в люминофорах, содержащих Cd3+. Было обнаружено, что может быть изготовлен однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, который имеет отношение ультрафиолета В к ультрафиолету А, которое может изменяться в широком диапазоне. Это достигается образованием твердого раствора активированных церием ортофосфатных люминофоров в границах некоторых пределов растворимости. Полагают, что это может быть осуществлено вследствие относительно небольших различий между ионными радиусами кристаллов Y3+ (0,093 нм), La3+ (0,106 нм) и Gd3+ (0,094 нм).
Эти и другие задачи изобретения решаются в одном варианте осуществления, согласно которому предложен однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, который имеет состав, представленный общей формулой (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где x имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,98, y имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1, z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, а x+y+z<1. Более предпочтительно x имеет значение в диапазоне от 0,001 и до 0,4.
Согласно другому аспекту изобретения предложен способ изготовления однокомпонентного люминофора с ультрафиолетовым излучением, включающий в себя объединение стехиометрических количеств источника фосфата, источника иттрия, источника лантана, источника гадолиния, источника церия и флюса для образования смеси. Предпочтительно выбирать флюс из литийсодержащего соединения, борсодержащего соединения или их сочетания. Литийсодержащим соединением является предпочтительно карбонат лития, а борсодержащим соединением является предпочтительно борная кислота. Затем смесь прокаливают при температуре и в течение времени, достаточных для образования люминофора. Предпочтительно прокаливать смесь в восстановительной атмосфере, например в газовой смеси H2/N2.
В одном альтернативном варианте осуществления однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением может быть получен сухим способом из смеси соответствующих оксидов Y, La, Gd и Ce или соединений Y, La, Gd или Ce, которые способны превращаться в оксиды Y, La, Gd или Ce при высокой температуре. Они включают в себя нитраты, сульфаты, галогениды или гидроксиды Y, La, Gd и Ce. Смесь также включает в себя флюс и соединение фосфора, такое как вторичный кислый фосфат аммония, первичный кислый фосфат аммония (ПКФА) или фосфат бора. Смесь может быть прокалена за одну или за много стадий прокаливания. Предпочтительные условия включают в себя прокаливание в течение от около 3 до около 10 ч при температуре от около 800°C до около 1400°C в инертном газе (Ar или N2) или в восстановительной атмосфере, такой как газообразный азот, содержащий небольшое количество газообразного водорода.
В другом альтернативном варианте осуществления однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением может быть получен мокрым способом, в котором водный раствор, содержащий Y, La, Gd и Ce, реагирует со стехиометрическим или слегка избыточным количеством соединения фосфора, такого как первичный кислый фосфат аммония, в растворе с отрегулированным pH при температуре от около 50°C до около 90°C с образованием совместного осадка смешанного фосфата (Y, La, Gd, Ce). Затем совместный осадок кальцинируют при температуре от около 500°C до около 800°C с получением соосажденного смешанного фосфата. К кальцинированному совместному осадку может быть добавлено литийсодержащее соединение и/или борсодержащее соединение в качестве флюса, и смесь прокаливают при температуре от около 800°C до около 1400°C в инертной или в восстановительной атмосфере.
В дополнительном альтернативном варианте осуществления однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением данного изобретения также может быть синтезирован из совместного осадка смешанного оксида (Y, La, Gd, Ce). Исходные материалы растворяют в горячей азотной кислоте с образованием раствора, содержащего Y, La, Gd и Ce. Щавелевую кислоту или аммиак добавляют для образования совместного осадка оксалатов или гидроксидов, которые затем кальцинируют с получением смешанных совместно осажденных оксидов Y, La, Gd и Ce. Далее их можно смешать с флюсом и прокалить для образования люминофора.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - спектры ультрафиолетового излучения люминофоров из примера 1.
Фиг.2 - спектры ультрафиолетового излучения люминофоров из примера 2.
Фиг.3 - спектры ультрафиолетового излучения люминофоров из примера 3.
Подробное описание изобретения
Для лучшего понимания настоящего изобретения наряду с другими и дополнительными задачами, его преимуществами и возможностями обращаются к нижеследующему раскрытию и приложенной формуле изобретения в сочетании с описанными выше чертежами.
Настоящее изобретение представляет собой однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, имеющий состав, представленный общей формулой (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где x имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,98, y имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1, z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, а x+y+z<1. При возбуждении излучением на 254 нм люминофор излучает в диапазонах ультрафиолета А и ультрафиолета В. Относительное соотношение излучений ультрафиолета А и ультрафиолета В можно изменять путем регулирования относительных количеств Y и La. Яркость может быть повышена путем добавления Gd к составу. Поскольку люминофор представляет собой фосфат, то ожидается, что яркость люминофора с ультрафиолетовым излучением будет поддерживаться хорошей в течение срока службы лампы.
В случае применений для загара люминофор должен иметь ультрафиолетовое излучение, характеризуемое отношением ультрафиолета В к ультрафиолету А в диапазоне от 2 до 25%, а более предпочтительно от 3 до 10% при возбуждении излучением на 254 нм. В этом случае предпочтительный состав для люминофора с ультрафиолетовым излучением представляется общей формулой (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где x имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,4, y имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1 и z имеет значение диапазоне от 0,01 и до 0,2, а x+y+z<0,5. Более предпочтительно x имеет значение в диапазоне от 0,01 до 0,2. Люминофор представляет собой однокомпонентный люминофор, в котором каждая частица люминофора имеет по существу один и тот же состав.
Настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылками на нижеследующие примеры. Однако должно быть понятно, что настоящее изобретение ни в коем случае не ограничено такими конкретными примерами.
Пример 1
Несколько люминофоров были получены с общим составом (La1-x-y-zYxGdyCez)PO4, где x=0; 0,02; 0,04 или 0,2, y=0 и z=0,12. Чтобы получить совместный осадок фосфатов, 0,12 моль Ce(NO3)3·6H2O, x/2 моль Y2O3 и (0,88-x)/2 моль La2O3 растворяли в разбавленном растворе азотной кислоты при температуре от 85 до 95°C. Затем охлажденный раствор медленно добавляли в 1,5 моль разбавленного раствора первичного кислого фосфата аммония, температуру которого поддерживали от 40 до 60°C и pH от 1,0 до 1,4 в течение одного часа для образования соосажденных фосфатов La, Y и Ce. После отстаивания отстоявшийся слой жидкости декантировали, а фосфат ресуспендировали в холодной воде и перемешивали в течение 10 мин. Эту процедуру повторяли до тех пор, пока значение pH раствора не достигало 2 или выше. После конечной декантации фосфат помещали в сушильный шкаф при 65°C на 12 ч. Далее высушенный фосфат кальцинировали в воздушной среде в течение 3 ч при 750°C с получением смешанных фосфатов La, Y и Ce. Кальцинированные фосфаты в количестве 30,41 г тщательно смешивали с 0,77 г карбоната лития и 8,03 г борной кислоты. Затем смесь прокаливали в атмосфере N2/H2 в тигле из оксида алюминия при температуре 1200°C в течение 3 ч в атмосфере N2/H2. Полученный в результате люминофор вымачивали в горячей воде в течение 1 часа, промывали, фильтровали, сушили и просеивали.
Образцы люминофора уплотняли до образования дисков и возбуждали излучением на 254 нм из разряда в парах ртути. Излучение каждого образца измеряли от 270 до 400 нм (значительного ультрафиолета В ниже 270 нм нет) и вычисляли площади при областях ультрафиолета А (320-400 нм) и ультрафиолета В (270-320 нм). Для сравнения кривые излучения этих четырех люминофоров представлены на фигуре 1. Основной пик излучения Ce3+ в фосфате лантана находится на 316 нм, тогда как дополнительный пик перекрывается с одним пиком фосфата иттрия на 334 нм. С повышением концентрации Y3+ излучение на 316 нм подавляется, тогда как излучение на 334 нм усиливается. Кроме того, кривые излучения несколько сдвигаются в сторону большей длины волны по мере повышения концентрации Y3+. Хотя у общей интегральной площади под кривыми излучения обнаруживается небольшое изменение, отношение ультрафиолета В к ультрафиолету А неизменно повышается с повышением концентрации Y3+. Использованный здесь термин отношение ультрафиолета В (УФВ) к ультрафиолету А (УФА) определяется как интегральная площадь под кривой излучения в области ультрафиолета В (270-320 нм), деленная на интегральную площадь под кривой излучения в области ультрафиолета А (320-400 нм) и умноженная на 100% (площадь ультрафиолета В/площадь ультрафиолета А)×100%. Относительная яркость и отношение УФВ к УФА для этих люминофоров даны в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Партия образцов | Яркость, % | Отношение УФВ к УФА, % |
| (La0,88,Y0,0)PO4:Ce0,12 | 100 | 34,07 |
| (La0,86,Y0,02)PO4:Ce0,12 | 97,7 | 31,52 |
| (La0,83,Y0,05)PO4:Ce0,12 | 97,1 | 28,23 |
| (La0,68,Y0,20)PO4:Ce0,12 | 98,2 | 20,11 |
Пример 2
Несколько люминофоров были получены с общим составом (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где x=0; 0,02; 0,1; 0,2 или 0,4, y=0 и z=0,04. Эти люминофоры получали тем же способом, что и люминофоры в примере 1, за исключением того, что 0,04 моль Ce(NO3)3·6H2O, x/2 моль La2O3 и (0,96-x)/2 моль Y2O3 растворяли кислотой и добавляли туда избыток раствора первичного кислого фосфата аммония с получением соосажденных фосфатов Y, La и Ce. Кальцинированные фосфаты в количестве 30,21 г тщательно смешивали с 0,96 г карбоната лития и 10,05 г борной кислоты и смесь прокаливали и приготавливали, как в примере 1.
Спектры излучения для этих люминофоров показаны на фигуре 2. С повышением концентрации La3+ излучения на 316 нм и 333 нм усиливаются, тогда как излучение на 354 нм становится слабее. С повышением содержания La3+ пик излучения слегка сдвигается к меньшим длинам волн. Интенсивность излучения и отношение ультрафиолета В (УФВ) к ультрафиолету А (УФА) значительно возрастают (таблица 2), когда большее количество Y3+ замещается лантаном La3+. Из спектров рентгеновской дифракции люминофоров видно, что образуется однофазный смешанный фосфат. Ширина пика рентгеновской дифракции становится шире, но по мере увеличения замещения лантаном La3+ новые пики не образуются. В частности, ширина пика возрастает от 0,16° (2θ) до 0,22° (2θ) и 0,24° (2θ) при увеличении концентрации La3+ от 0 до 0,02 и до 0,05 моль соответственно. На основе анализа методом растрового электронного микроскопа и анализа энергетической дисперсии рентгеновского излучения установлено, что каждая частица люминофора содержит элементы Y, La, Ce и P, и это подтверждает то, что состав люминофоров, полученных в соответствии с данным изобретением, является очень однородным.
| Таблица 2 | ||
| Состав люминофора | Яркость, % | Отношение УФВ к УФВ, % |
| (Y0,96La0,0)PO4:Ce0,04 | 100 | 1,68 |
| (Y0,94La0,02)PO4:Ce0,04 | 103,1 | 5,03 |
| (Y0,86La0,10)PO4:Ce0,04 | 107,3 | 8,90 |
| (Y0,76La0,20)PO4:Ce0,04 | 115,3 | 13,20 |
| (Y0,56La0,40)PO4:Ce0,04 | 122,7 | 18,88 |
Пример 3
Люминофоры были получены с общим составом (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где x=0 или 0,05, y=0 или 0,05 и z=0,04. Люминофоры получали тем же способом, что и люминофоры в примере 1, за исключением того, что 0,04 моль Ce(NO3)3·6H2O, x/2 моль La2O3, y/2 моль Gd2O3 и (0,96-x-y)/2 моль Y2O3 растворяли кислотой и добавляли туда избыток раствора первичного кислого фосфата аммония с получением соосажденных фосфатов Y, La, Gd и Ce. Кальцинированные фосфаты в количестве 30,21 г тщательно смешивали с 0,96 г карбоната лития и 10,05 г борной кислоты и смесь прокаливали и приготавливали, как в примере 1.
Как видно из спектров, показанных на фигуре 3, пики излучения от этих люминофоров не сдвигаются к большим длинам волн с повышением концентрации Gd3+. Однако интенсивность излучения значительно возрастает при замещении гадолинием Gd3+ в матрице (Y, La, Ce)PO4. Хотя излучение на 316 нм остается тем же самым, излучения на 333 нм и 354 нм значительно возрастают. Кроме того, из таблицы 3 видно небольшое изменение отношения ультрафиолета В (УФВ) к ультрафиолету А (УФА) при замещении гадолинием Gd.
| Таблица 3 | ||
| Состав люминофора | Яркость, % | Отношение УФВ к УФВ, % |
| Y0,96PO4:Ce0,04 | 100 | 1,68 |
| (Y0,91,La0,05)PO4:Ce0,04 | 106,3 | 6,74 |
| (Y0,86,La0,05,Gd0,05)PO4:Ce0,04 | 117,6 | 6,52 |
Хотя было показано и описано то, что в настоящее время считается предпочтительными вариантами осуществления изобретения, для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что различные изменения и модификации могут сделаны в них без отступления от объема изобретения, определенного приложенной формулой изобретения.
Claims (17)
1. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, имеющий состав, представленный общей формулой (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,98, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1, z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, а x+y+z<1.
2. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением по п.1, в котором х имеет значение в диапазоне от 0,001 и до 0,4.
3. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, имеющий состав, представленный общей формулой (Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 и до 0,4, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1 и z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, а x+y+z<0,5.
4. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением по п.3, в котором х имеет значение в диапазоне от 0,01 до 0,2.
5. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением по п.4, в котором x+y+z имеет значение в диапазоне от 0,05 до 0,25.
6. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением, имеющий отношение ультрафиолета В к ультрафиолету А в диапазоне от 2 и до 25% при возбуждении излучением на 254 нм.
7. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением по п.6, в котором отношение ультрафиолета В к ультрафиолету А составляет от 3 до 10%.
8. Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением по п.6, в котором люминофор имеет состав, представленный общей формулой
(Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 и до 0,4, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1 и z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, a x+y+z<0,5.
(Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 и до 0,4, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1 и z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, a x+y+z<0,5.
9. Способ изготовления однокомпонентного люминофора с ультрафиолетовым излучением, имеющего состав, представленный общей формулой
(Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,98, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1, z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, a x+y+z<1, включающий в себя объединение стехиометрических количеств источника фосфата, источника иттрия, источника лантана, источника гадолиния, источника церия и флюса для образования смеси и прокаливание смеси для образования люминофора.
(Y1-x-y-zLaxGdyCez)PO4, где х имеет значение в диапазоне от 0,001 до 0,98, у имеет значение в диапазоне от 0 и до 0,1, z имеет значение в диапазоне от 0,01 и до 0,2, a x+y+z<1, включающий в себя объединение стехиометрических количеств источника фосфата, источника иттрия, источника лантана, источника гадолиния, источника церия и флюса для образования смеси и прокаливание смеси для образования люминофора.
10. Способ по п.9, в котором флюс выбирают из литийсодержащего соединения, борсодержащего соединения или их сочетания.
11. Способ по п.10, в котором литийсодержащее соединение представляет собой карбонат лития, а борсодержащее соединение представляет собой борную кислоту.
12. Способ по п.9, в котором смесь прокаливают в газовой смеси H2/N2.
13. Способ по п.9, в котором смесь включает в себя оксиды Y, La, Gd и Се или соединения Y, La, Gd и Се, которые при высокой температуре способны превращаться в оксиды Y, La, Gd и Се.
14. Способ по п.9, в котором смесь прокаливают в течение от около 3 до около 10 ч при температуре от около 800°С до около 1400°С в инертном газе или восстановительной атмосфере.
15. Способ по п.9, в котором смесь включает в себя совместный осадок смешанного фосфата (Y, La, Gd, Се).
16. Способ по п.9, в котором смесь включает в себя совместный осадок смешанного оксида (Y, La, Gd, Се).
17. Способ по п.9, в котором источник фосфата представляет собой вторичный кислый фосфат аммония, первичный кислый фосфат аммония или фосфат бора.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/905,323 US7238302B2 (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Single-component, UV-emitting phosphor |
| US10/905,323 | 2004-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005141121A RU2005141121A (ru) | 2007-07-20 |
| RU2364976C2 true RU2364976C2 (ru) | 2009-08-20 |
Family
ID=35998435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005141121/09A RU2364976C2 (ru) | 2004-12-28 | 2005-12-27 | Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7238302B2 (ru) |
| EP (1) | EP1676900B1 (ru) |
| KR (1) | KR20060076224A (ru) |
| AT (1) | ATE499426T1 (ru) |
| CA (1) | CA2520035C (ru) |
| DE (1) | DE602005026495D1 (ru) |
| RU (1) | RU2364976C2 (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080211378A1 (en) * | 2005-09-29 | 2008-09-04 | Arunava Dutta | Enhanced UV-Emitting Fluorescent Lamp |
| US8425871B2 (en) * | 2006-06-05 | 2013-04-23 | Corning Incorporated | Single phase yttrium phosphate having the xenotime crystal structure and method for its synthesis |
| US8545784B2 (en) | 2006-10-20 | 2013-10-01 | Neo International Corp. | Method for the production of rare earth containing phosphates |
| US8419974B2 (en) * | 2008-12-11 | 2013-04-16 | General Electric Company | Methods for preparation of nanocrystalline rare earth phosphates for lighting applications |
| DE102009052468A1 (de) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Leuchtstoffzusammensetzung für Niederdruckentladungslampen |
| JP5370299B2 (ja) * | 2009-12-16 | 2013-12-18 | ウシオ電機株式会社 | 蛍光ランプ |
| US8647373B1 (en) * | 2010-02-11 | 2014-02-11 | James G. Shepherd | Phototherapy methods using fluorescent UV light |
| JP5857863B2 (ja) * | 2011-09-22 | 2016-02-10 | 東芝ライテック株式会社 | 紫外線照射装置 |
| NL2014885B1 (en) * | 2015-05-29 | 2017-01-31 | Fuji Seal Int Inc | Method for manufacturing a sleeved product. |
| NL2016934B1 (en) | 2016-06-10 | 2018-01-16 | Fuji Seal Int Inc | Method, apparatus and system for attaching a label on a product |
| CN109642158B (zh) * | 2017-06-20 | 2023-03-14 | 大电株式会社 | 紫外线发光荧光体、发光元件以及发光装置 |
| JP7050814B2 (ja) * | 2017-12-21 | 2022-04-08 | 三井金属鉱業株式会社 | 希土類リン酸塩粒子、それを用いた光散乱性向上方法、並びにそれを含む光散乱部材及び光学デバイス |
| KR20220046840A (ko) | 2020-10-08 | 2022-04-15 | 부경대학교 산학협력단 | 자외선-C 발광 프라세오디뮴(Pr)을 활성화제로 사용하는 칼슘실리케이트 형광체 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3507804A (en) * | 1968-06-13 | 1970-04-21 | Westinghouse Electric Corp | Method of coprecipitating mixed rare-earth orthophosphates suitable for making phosphor |
| JPS5920378A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | 螢光体およびこの螢光体を使用した低圧水銀蒸気放電灯 |
| US5154852A (en) * | 1991-11-18 | 1992-10-13 | Gte Products Corporation | Method of making lanthanum cerium terbium gadolinium phosphate phosphor |
| FR2736062B1 (fr) * | 1995-06-28 | 1997-09-19 | Rhone Poulenc Chimie | Utilisation comme luminophore dans les systemes a plasma d'un compose a base d'un phosphate de terre rare |
| US6984931B2 (en) | 2003-01-21 | 2006-01-10 | Osram Sylvania Inc. | UV-emitting phosphor blend and tanning lamp containing same |
| US8173230B2 (en) * | 2003-05-06 | 2012-05-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Fluorescent lamp having a UVB phosphor |
-
2004
- 2004-12-28 US US10/905,323 patent/US7238302B2/en active Active
-
2005
- 2005-09-16 CA CA2520035A patent/CA2520035C/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-12-22 DE DE602005026495T patent/DE602005026495D1/de active Active
- 2005-12-22 EP EP05028221A patent/EP1676900B1/en not_active Not-in-force
- 2005-12-22 AT AT05028221T patent/ATE499426T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-12-26 KR KR1020050129629A patent/KR20060076224A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-12-27 RU RU2005141121/09A patent/RU2364976C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1676900A2 (en) | 2006-07-05 |
| EP1676900B1 (en) | 2011-02-23 |
| DE602005026495D1 (de) | 2011-04-07 |
| EP1676900A3 (en) | 2008-03-05 |
| KR20060076224A (ko) | 2006-07-04 |
| US20060138387A1 (en) | 2006-06-29 |
| CA2520035A1 (en) | 2006-06-28 |
| RU2005141121A (ru) | 2007-07-20 |
| US7238302B2 (en) | 2007-07-03 |
| ATE499426T1 (de) | 2011-03-15 |
| CA2520035C (en) | 2013-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2364976C2 (ru) | Однокомпонентный люминофор с ультрафиолетовым излучением | |
| EP1942531B1 (en) | Light emitting device and illuminator using the same | |
| JP5655166B2 (ja) | ハロゲン化アルミネートに基づく黄緑色〜黄色発光蛍光体 | |
| JP5355613B2 (ja) | オキシアパタイト構造を有する黄色蛍光体、製造方法並びにその白色発光ダイオード装置 | |
| US6761837B2 (en) | Europium-activated phosphors containing oxides of rare-earth and group-IIIB metals and method of making the same | |
| HU188889B (en) | Luminescent screen and method for making thereof | |
| KR20150100724A (ko) | 터븀 함유 알루미네이트에 기초한 황록색 내지 황색 방출 인광체 | |
| US7497974B2 (en) | Ce,Pr-coactivated yttrium phosphate phosphor and lamp containing same | |
| US6187225B1 (en) | Blue phosphor for plasma display and lamp application and method of making | |
| US7022263B2 (en) | Europium-activated phosphors containing oxides of rare-earth and group-IIIB metals and method of making the same | |
| US6165385A (en) | Blue emitting Ce3+ Activated borate phosphors used in fluorescent lamps and TV tubes and a process for synthesizing the same | |
| JPS5943508B2 (ja) | 螢光体 | |
| JP4433274B2 (ja) | 高いｃｒｉの蛍光灯のための蛍光体ブレンド | |
| RU2506301C2 (ru) | Люминесцирующий материал для твердотельных источников белого света | |
| Lu et al. | Luminescence characteristics of strontium borate phosphate phosphors | |
| Froelich et al. | Calcium Phosphate Phosphor Activated with Cerium and Manganese | |
| KR100902413B1 (ko) | 신규한 장파장 자외선 여기용 적색 형광체 및 이의제조방법 | |
| EP0021536B1 (en) | Luminescent silicate, luminescent screens and lamps comprising such a luminescent silicate | |
| CN118043979A (zh) | 荧光体、发光装置、照明装置、图像显示装置和车辆用显示灯 | |
| KR950011233B1 (ko) | 녹색 발광형광체 | |
| CN109370592A (zh) | 一种二价铕、锰离子共激活的led用单基质白光材料及其制备方法 | |
| KR100687131B1 (ko) | 플라즈마 디스플레이 및 램프 적용을 위한 청색 인광체 및그의 제조 방법 | |
| Chawla et al. | Development of Phosphor for applications in solid state lighting | |
| Muresan et al. | Studies on the synthesis of terbium-activated gadolinium oxysulphide phosphors | |
| JPS58187483A (ja) | 螢光体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121228 |