RU2396302C1 - Luminophor for light sources - Google Patents
Luminophor for light sources Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396302C1 RU2396302C1 RU2009100492/04A RU2009100492A RU2396302C1 RU 2396302 C1 RU2396302 C1 RU 2396302C1 RU 2009100492/04 A RU2009100492/04 A RU 2009100492/04A RU 2009100492 A RU2009100492 A RU 2009100492A RU 2396302 C1 RU2396302 C1 RU 2396302C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- luminophor
- phosphor
- light sources
- yttrium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Abstract
Description
Изобретение относится к фотолюминофорам, служащим для преобразования излучения синих светодиодов в желто-красную область спектра с целью получения результирующего белого света. В частности, к легированному церием люминофору на основе иттрий-алюминиевого граната, используемому в двухкомпонентных светодиодных источниках освещения.The invention relates to photoluminophores, which are used to convert the radiation of blue LEDs into the yellow-red region of the spectrum in order to obtain the resulting white light. In particular, to cerium-doped phosphor based on yttrium-aluminum garnet, used in two-component LED light sources.
Известен приготовленный золь-гель методом люминофор состава (Lu1-xCex)3Al5O12, где х=0,003-0,015 (H.-L.Li, X.-J.Liu, L.-P.Huang. "Luminescent properties of LuAG:Ce phosphors with different Ce contents prepared by a sol-gel combustion method". Optical Materials (2007), vol.29, p.1138-1142). Недостатками известного люминофора являются относительно коротковолновое положение полосы люминесценции (длина волны, соответствующая ее максимуму, λmax≈505 нм) и небольшая полуширина этой полосы (Δλ≈80 нм, Δν≈2900 см-1). Эти недостатки не позволяют получить от двухкомпонентного источника освещения, состоящего из синего светодиода (λ≈450 нм) и известного люминофора, результирующий «теплый» белый свет.Known prepared sol-gel method of the phosphor composition (Lu 1-x Ce x ) 3 Al 5 O 12 , where x = 0.003-0.015 (H.-L. Li, X.-J. Liu, L.-P. Huang. "Luminescent properties of LuAG: Ce phosphors with different Ce contents prepared by a sol-gel combustion method." Optical Materials (2007), vol. 29, p.1138-1142). The disadvantages of the known phosphor are the relatively short-wavelength position of the luminescence band (wavelength corresponding to its maximum, λ max ≈505 nm) and a small half-width of this band (Δλ≈80 nm, Δν≈2900 cm -1 ). These shortcomings do not allow obtaining from a two-component light source, consisting of a blue LED (λ≈450 nm) and a well-known phosphor, resulting in "warm" white light.
Известен желтый люминофор состава (Gd1-xTbx)3(Ga1-yQy)2Al3Oz:aCe3+, bB3+, где Q - один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Si, Al и Sc; 0≤x≤0,1; 0<y<0,5; z=12, когда y=0 либо Q - один или более элементов, выбранных из группы Si, Al и Sc, или 12+y, когда Q=Si; a=1-10 мол.% (Gd, Tb); и b=0,5-4 моля на 1 моль состава среды-хозяина ("Yellow Phosphor and White Light Emitting Device Comprising it". WO 2007/018345 A1, 15.02.2007, МПК: C09K 11/80). Основным недостатком известного люминофора является относительно коротковолновое положение полосы люминесценции (λmax≈540 нм) и соответственно невысокая доля квантов, излучаемых в желто-красной области спектра, что не позволяет получить от двухкомпонентного источника освещения результирующий «теплый» белый свет.Known yellow phosphor composition (Gd 1-x Tb x ) 3 (Ga 1-y Q y ) 2 Al 3 O z : aCe 3+ , bB 3+ , where Q is one or more elements selected from the group consisting of Si Al and Sc; 0≤x≤0.1; 0 <y <0.5; z = 12 when y = 0 or Q is one or more elements selected from the group Si, Al and Sc, or 12 + y when Q = Si; a = 1-10 mol.% (Gd, Tb); and b = 0.5-4 moles per 1 mol of the composition of the host medium ("Yellow Phosphor and White Light Emitting Device Comprising it". WO 2007/018345 A1, 02.15.2007, IPC: C09K 11/80). The main disadvantage of the known phosphor is the relatively short-wavelength position of the luminescence band (λ max ≈540 nm) and, accordingly, a low fraction of quanta emitted in the yellow-red region of the spectrum, which does not allow us to obtain the resulting “warm” white light from a two-component light source.
Известен желтый люминофор состава Ca1-xAlSi4N7:Eux, где 0,001<x≤0,15 ("Yellow Light-Emitting Phosphor, White Light-Emitting Device Using the Same and Lighting Unit Using the Same", JP 2007169428, 05.07.2007, МПК: C09K 11/64; C09K 11/08; H01L 33/00; C09K 11/64; C09K 11/08; H01L 33/00). Основным недостатком известного люминофора является невысокая полуширина полосы люминесценции: Δλ≈80 нм, Δν≈2450 см-1, что не позволяет получить от двухкомпонентного источника освещения результирующий белый свет с высоким коэффициентом цветопередачи.Known yellow phosphor composition Ca 1-x AlSi 4 N 7 : Eu x , where 0.001 <x≤0.15 ("Yellow Light-Emitting Phosphor, White Light-Emitting Device Using the Same and Lighting Unit Using the Same", JP 2007169428 05.07.2007, IPC: C09K 11/64; C09K 11/08; H01L 33/00; C09K 11/64; C09K 11/08; H01L 33/00). The main disadvantage of the known phosphor is the low half-width of the luminescence band: Δλ≈80 nm, Δν≈2450 cm -1 , which does not allow to obtain the resulting white light with a high color rendering coefficient from a two-component light source.
Наиболее близким к заявляемому люминофору по технической сущности является люминофор для световых источников состава (Tb1-x-yRExCey)3(Al,Ga)5O12, где RE=Y, Gd, La и/или Lu; 0≤x≤0,5-y; 0<y<0,1 ("Phosphor for Light Sources and Associated Light Source". US Patent 7063807 B2, 20.06.2006. МПК: H05B 33/14, 33/00). Недостатками прототипа являются относительно коротковолновое положение максимума полосы его люминесценции (λmax≈550-575 нм), невысокое значение полуширины этой полосы (λ≈117-129 нм) и высокие температура и длительность синтеза (T=1450-1550°C и t=6 часов). Эти недостатки ограничивают возможности получения от двухкомпонентного источника освещения результирующего «теплого» белого света с высоким индексом цветопередачи, являются причиной высокой энергозатратности синтеза и не позволяют получать высокодисперсный люминофор.Closest to the claimed phosphor in technical essence is a phosphor for light sources of the composition (Tb 1-xy RE x Ce y ) 3 (Al, Ga) 5 O 12 , where RE = Y, Gd, La and / or Lu; 0≤x≤0.5-y; 0 <y <0.1 ("Phosphor for Light Sources and Associated Light Source". US Patent 7063807 B2, 06.20.2006. IPC: H05B 33/14, 33/00). The disadvantages of the prototype are the relatively short-wavelength position of the maximum band of its luminescence (λ max ≈550-575 nm), low half-width of this band (λ≈117-129 nm) and high temperature and duration of synthesis (T = 1450-1550 ° C and t = 6 o'clock). These disadvantages limit the possibility of obtaining the resulting "warm" white light with a high color rendering index from a two-component light source, are the reason for the high energy consumption of the synthesis and do not allow to obtain a highly dispersed phosphor.
Задачей предлагаемого изобретения является создание высокодисперсного люминофора с положением максимума полосы люминесценции при λ≈590 нм и снижение температуры и длительности его синтеза. Использование такого люминофора в двухкомпонентном источнике освещения с синим светодиодом позволит получить результирующий «теплый» белый свет с высоким индексом цветопередачи, повысить равномерность светорассеяния и снизить энергозатратность синтеза.The task of the invention is the creation of a highly dispersed phosphor with the maximum position of the luminescence band at λ≈590 nm and a decrease in temperature and duration of its synthesis. The use of such a phosphor in a two-component light source with a blue LED will allow us to obtain the resulting “warm” white light with a high color rendering index, increase the uniformity of light scattering and reduce the energy consumption of synthesis.
Для решения поставленной задачи люминофор для световых источников, содержащий алюминий, иттрий, церий, лютеций и кислород, содержит эти компоненты при следующем соотношении: (Y1-xCex)3Al5O12 и (5-60 мас.% сверх 100%) (Lu1-yCey)2O3, где x=0.005-0,1; y=0,01-0,1.To solve this problem, a phosphor for light sources containing aluminum, yttrium, cerium, lutetium and oxygen contains these components in the following ratio: (Y 1-x Ce x ) 3 Al 5 O 12 and (5-60 wt.% Over 100 %) (Lu 1-y Ce y ) 2 O 3 , where x = 0.005-0.1; y = 0.01-0.1.
Предлагаемый люминофор получали следующим образом.The proposed phosphor was obtained as follows.
Водные 0,1М растворы азотнокислых солей иттрия и алюминия смешивали в соответствии со стехиометрией, добавляли навеску Ce(NO3)3 в необходимом соотношении к замещаемому иону Y3+ и медленно осаждали аммиаком при постоянном перемешивании до рН=7.5-8. Полученный осадок промывали дистиллированной водой до рН-7,0 и к нему добавляли в виде водной суспензии высокодисперсный Lu2O3, активированный ионами Се3+. Полученную смесь перемешивали, отделяли осадок центрифугированием, высушивали и термообрабатывали первоначально на воздухе при T≈900°C в течение 2,5 часов, а затем в восстановительных условиях при T≈1000°C в течение 1 часа.Aqueous 0.1 M solutions of yttrium and aluminum nitrate salts were mixed in accordance with stoichiometry, a Ce (NO 3 ) 3 sample was added in the required ratio to the replaced Y 3+ ion, and slowly precipitated with ammonia with constant stirring to pH = 7.5-8. The resulting precipitate was washed with distilled water to pH-7.0, and finely dispersed Lu 2 O 3 activated with Ce 3+ ions was added as an aqueous suspension. The resulting mixture was stirred, the precipitate was separated by centrifugation, dried and heat treated initially in air at T≈900 ° C for 2.5 hours, and then under reducing conditions at T≈1000 ° C for 1 hour.
Использование коллоидно-химического способа получения предлагаемого люминофора обеспечивает высокую однородность и малые размеры формирующихся частиц (подавляющая доля этих частиц имеет размер примерно 80 нм), что позволяет значительно снизить температуру и длительность термообработки по сравнению с прототипом.Using the colloid-chemical method of obtaining the proposed phosphor provides high uniformity and small size of the forming particles (the vast majority of these particles have a size of about 80 nm), which can significantly reduce the temperature and duration of heat treatment in comparison with the prototype.
Уменьшение в предлагаемом люминофоре концентрации (Lu1-yCey)2O3 ниже заявляемой не обеспечивает существенного увеличения в спектре люминесценции доли «красных» квантов по сравнению с (Y1-xCex)3Al5O12, а увеличение этой концентрации сверх заявляемой ведет к значительному снижению квантового выхода люминесценции. Уменьшение концентрации Ce ниже заявляемой нецелесообразно из-за низкой интенсивности люминесценции, а ее увеличение выше заявляемой - из-за ослабления люминесценции в результате концентрационного тушения.The decrease in the proposed phosphor concentration (Lu 1-y Ce y ) 2 O 3 below the claimed does not provide a significant increase in the luminescence spectrum of the proportion of "red" quanta compared with (Y 1-x Ce x ) 3 Al 5 O 12 , and an increase in this concentration above the claimed leads to a significant decrease in the quantum yield of luminescence. A decrease in the Ce concentration below the declared impractical due to the low intensity of luminescence, and its increase above the claimed due to the weakening of luminescence as a result of concentration quenching.
Составы предлагаемого люминофора, полуширина полосы люминесценции (Δλ) и длина волны (λmax), соответствующая максимуму этой полосы, приведены в таблице.The compositions of the proposed phosphor, the half-width of the luminescence band (Δλ) and the wavelength (λ max ) corresponding to the maximum of this band are shown in the table.
На чертеже изображены нормированные к максимальной интенсивности «квантовые» спектры люминесценции (кривая 1) и ее возбуждения (кривая 2) образца 3.The drawing shows the normalized to maximum intensity "quantum" luminescence spectra (curve 1) and its excitation (curve 2) of sample 3.
Видно, что предлагаемый люминофор по сравнению с прототипом имеет более широкую полосу люминесценции и более длинноволновое положение ее максимума. Кроме того, размер его зерен составляет примерно 80 нм, а синтез осуществляется при значительно более низких температурах термообработки и с меньшей продолжительностью последней.It can be seen that the proposed phosphor in comparison with the prototype has a wider luminescence band and a longer wavelength position of its maximum. In addition, its grain size is approximately 80 nm, and the synthesis is carried out at significantly lower heat treatment temperatures and with a shorter duration of the latter.
Эти преимущества предлагаемого люминофора при использовании его в двухкомпонентном источнике освещения с синим светодиодом позволят получить результирующий «теплый» белый свет с более высоким индексом цветопередачи и повысить равномерность светорассеяния. Малый размер зерен люминофора позволяет снизить энергозатратность синтеза, а при прессовании получать более плотные слои. Кроме того, использование предлагаемого люминофора в тонкослойных экранных покрытиях позволит существенно увеличить их разрешающую способность.These advantages of the proposed phosphor when used in a two-component light source with a blue LED will allow to obtain the resulting "warm" white light with a higher color rendering index and increase the uniformity of light scattering. The small grain size of the phosphor can reduce the energy consumption of the synthesis, and when pressed to obtain more dense layers. In addition, the use of the proposed phosphor in thin-layer screen coatings will significantly increase their resolution.
Claims (1)
(Y1-хСех)3Al5O12 и
5-60 мас.% сверх 100% (Lu1-yCey)2O3,
где х=0,005-0,1; y=0,01-0,1. Phosphor for light sources, containing aluminum, yttrium, cerium, lutetium and oxygen, characterized in that it contains these components in the following ratio:
(Y 1 x Ce x ) 3 Al 5 O 12 and
5-60 wt.% In excess of 100% (Lu 1-y Ce y ) 2 O 3 ,
where x = 0.005-0.1; y = 0.01-0.1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009100492/04A RU2396302C1 (en) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Luminophor for light sources |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009100492/04A RU2396302C1 (en) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Luminophor for light sources |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2396302C1 true RU2396302C1 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=42699008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009100492/04A RU2396302C1 (en) | 2009-01-11 | 2009-01-11 | Luminophor for light sources |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396302C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506301C2 (en) * | 2012-04-11 | 2014-02-10 | Анатолий Васильевич Вишняков | Luminescent material for solid-state white light sources |
WO2014088448A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Vishnyakov Anatoly Vasilyevich | Luminescent material for solid-state sources of white light |
RU2549388C2 (en) * | 2012-08-29 | 2015-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инфолед" | Luminophore for white light emitting diodes |
RU2553868C2 (en) * | 2013-09-10 | 2015-06-20 | Закрытое акционерное общество "Монокристалл" ЗАО "Монокристалл" | Method for producing luminescent material for generating resulting white light in light emitting diodes |
RU2643988C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Монокристалл Пасты" | Method for producing luminescent material of the yellow and green emission color to create resulting white light in leds |
RU2787608C1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-01-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Luminescent material and method for its production |
-
2009
- 2009-01-11 RU RU2009100492/04A patent/RU2396302C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506301C2 (en) * | 2012-04-11 | 2014-02-10 | Анатолий Васильевич Вишняков | Luminescent material for solid-state white light sources |
RU2549388C2 (en) * | 2012-08-29 | 2015-04-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инфолед" | Luminophore for white light emitting diodes |
WO2014088448A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Vishnyakov Anatoly Vasilyevich | Luminescent material for solid-state sources of white light |
CN104685024A (en) * | 2012-12-06 | 2015-06-03 | 常耀辉 | Luminescent material for solid-state sources of white light |
RU2553868C2 (en) * | 2013-09-10 | 2015-06-20 | Закрытое акционерное общество "Монокристалл" ЗАО "Монокристалл" | Method for producing luminescent material for generating resulting white light in light emitting diodes |
RU2643988C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Монокристалл Пасты" | Method for producing luminescent material of the yellow and green emission color to create resulting white light in leds |
RU2787608C1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-01-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Luminescent material and method for its production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8153023B2 (en) | Phosphor, method for production thereof, and light-emitting apparatus | |
JP6138914B2 (en) | Silicate phosphor | |
Zaifa et al. | Preparation and photoluminescence properties of Dy3+-doped Ba3Lu (PO4) 3 phosphors | |
KR20080059418A (en) | Nitride and oxy-nitride cerium based phosphor materials for solid-state lighting applications | |
JP6732796B2 (en) | Phosphor and phosphor conversion LED | |
RU2396302C1 (en) | Luminophor for light sources | |
CN110387235A (en) | Near-infrared luminous fluorophor, phosphor blends, light-emitting component and light emitting device | |
CN111971366A (en) | Near-infrared light-emitting phosphor, phosphor mixture, light-emitting element, and light-emitting device | |
Huang et al. | Effect of fluxes on synthesis and luminescence properties of BaSi2O2N2: Eu2+ oxynitride phosphors | |
Woo et al. | Soluble silica assisted synthesis and luminescent characteristics of yellow emitting CaSrSiO4: Eu2+ phosphors for warm white light production | |
Qiang et al. | Synthesis and luminescence properties of Ce3+-doped Y3Al3. 5Ga1. 5O12 green phosphor for white LEDs | |
CN102668137A (en) | Composite luminescent material for solid-state sources of white light | |
KR101476561B1 (en) | Phosphor and light-emitting device | |
US20140246692A1 (en) | Phosphor mixture, optoelectronic component comprising a phosphor mixture, and street lamp comprising a phosphor mixture | |
Liu et al. | A novel green BaZn2 (BO3) 2: Eu2+ phosphor for n-UV pumped white light-emitting diodes | |
JP4098354B2 (en) | White light emitting device | |
RU2506301C2 (en) | Luminescent material for solid-state white light sources | |
CN102986297A (en) | Carbodiimide luminescent substances | |
US20110127905A1 (en) | Alkaline earth borate phosphors | |
Zhou et al. | Highly thermal stable and color tunable composite fluorescent ceramics for high-power white LEDs | |
KR20110004884A (en) | Red phosphor and its forming method for use in solid state lighting | |
KR101190719B1 (en) | Green emitting calcium borate silicate based phosphor | |
WO2014203483A1 (en) | Red phosphor material and light emitting device | |
US20150225644A1 (en) | Luminescent material for solid-state sources of white light | |
KR20150111099A (en) | Greenish-yellow fluorescent material and white light emitting apparatus using same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120112 |