TW201009050A - Red phosphor and forming method thereof for use in solid state lighting - Google Patents
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201009050 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於紅色磷光體及其形成方法,且更具體而言 係關於用於固態照明裝置之紅色磷光體及其形成方法。 【先前技術】 通常,白光LED作為新穎光源已得到認可,由於白光 LED之壽命極長,故其能夠替代在室内用於螢光燈之普通 照明裝置及作為LED背光。與白熾燈(例如60 W節能型燈) 相比,其可更小型化且另外由低功率電源驅動。 在製造白光LED之方法中,已提出使用呈三種顏色(紅 色、綠色及藍色)之發光二極體;然而,該方法存在製造 成本高且其產品尺寸因複雜驅動電路而變得較大之問題。 同時,迄今已實現藉由組合藍色LED(具有460 nm波長之 InGaN半導體)與YAG:Ce磷光體來製造白光LED。自藍色 LED所發射的藍光激發YAG:Ce磷光體以產生黃-綠色螢 光,然後將藍色與黃-綠色組合以發射白光。然而,所發 射白光(藉由組合藍色LED與YAG:Ce磷光體而產生)具有窄 的可見光譜區域(缺少紅色分量)且因此演色性指數低。因 此,不能準確地表現顏色。 .為解決白光LED之上述問題,已藉由使用紫外 (「UV」)LED作為激發光源並組合所有紅色、綠色、及藍 色磷光體針對研製發射幾乎類似於自然色之白光的白光 LED進行各種研究。必需研製紅色發光材料以製造出在 400 nm波長之激發光源下具有優良亮度及最佳裝置效率之 138953.doc 201009050 此類白光LED。亦即,儘管綠色及藍色磷光體具有令人滿 意之亮度效率’但由於紅色磷光體具有極低亮度效率,故 迫切需要研製出對於UV激發源而言具有優良亮度效率之 紅色發光材料。 - 另外’認為對於近UV激發源具有良好亮度效率之發光
、 材料在研製主動式發光LCD中極為重要。主動式發光LCD 經構造以使得自其後表面所發射的光穿過偏振器進入液晶 φ 層’此允許背光穿過或藉助其對準適當地屏蔽背光,以形 成預定顯示類型。隨後,穿過液晶層之背光激發相應磷光 體,由此藉助正面玻璃顯示圖像。與現有有色液晶顯示裝 置相比,儘管該主動式發光LCD元件結構簡單並可容易地 製造,然而’在所使用磷光體中紅色磷光體之發射亮度 低,故認為不實用。 具體而言,主動式發光LCD裝置必須使用波長等於或大 於390 nm之近UV(光)作為後表面光源以保護液晶ιυν • LED可能係作為後表面光源滿足此要求之最佳者。因此, 研製出在主動式發光LCD裝置以及紅色及白色led中對於 近UV具有良好亮度效率之紅色發光材料極為重要。 - 一直藉由組合藍色LED與YAG:Ce磷光體使用習用白光 、 LED。由於其缺乏紅色部分,故發射光顯示淺藍白色。此 外,紅色磷光體出現發光效率低、隨時間流逝及溫度劣 化、且亦不能由可見光激發等許多問題。 為了解決上述問題,已研製出⑽啊作為紅色碟光 體。該紅色磷光體(CaA1SiN3)使用藍色LED光源作為敎發 138953.doc 201009050 光源,其在室溫至loot範圍内保持穩定。同時,該紅色 磷光體係藉由以下製備:在隔離空氣及水分之球形盒子内 將氮化鋁、氮化鈣及氮化銪混合且然後將混合物放置於約 10 atm及約Moot下於氮氣氛中來製備Eu固體溶液此 處,含有CaAlSiA之紅色磷光體之製備方法複雜且其原料 昂貴。此外,該紅色磷光體對於近UV2激發效率低。 同時,亦在FED(場發射顯示器)之領域中已實施對紅色 磷光體之研究。在FED系統中,磷光體應由使用高於丨kv 之高加速電壓所獲得之高能量電子束激發。因此,與fed 相容之紅色磷光體並不適用於固態照明系統,例如於低電 壓(例如’低於1〇 V)下作業之LED。 儘管在FED系統中需要高於丨kv之高加速電壓且甚至於 咼真空環境下應保持其紅色磷光體之性質,但固態照明系 統(例如LED)之紅色磷光體應於低電壓(例如,低於ι〇 v) 下用低功率光源完全激發。因此,一直需要或關注與在低 驅動電壓下作業之固態照明系統相容之紅色磷光體。 【發明内容】 因此,本發明之目的係提供用於固態照明裝置之紅色磷 光體及其製備方法,該紅色磷光體可在周圍空氣中於大氣 壓力下製備且可用近UV、藍光及綠光中之任一者激發。 本發明之另一目的係提供能夠藉由使用其中之紅色磷光 體實現白光發射之固態照明裝置,其中該紅色磷光體可在 周圍空氣中於大氣壓力下形成。 為達成上述目的,根據本發明形成用於固態照明裝置包 138953.doc 201009050 括La及Ti之氧化物及稀土元素之紅色磷光體。 根據本發明之-態樣,提供用於固態照明裝置包括㈣ Τι之氧化物作為主要成分及稀土元素之紅色磷光體,其中 該紅色Μ體係用輻照於其上之人射光源激發,且因此發 射紅光。 根據本發明之另-態樣,提供包括發光:極體及紅色鱗 光體之固態照明裝置,該紅色磷光體係用自該二極體賴照 於其上之光激發且因此發射紅光,其中該紅色磷光體具有
La及Τι之氧化物作為主要成分及稀土元素作為添加成分。 稀土 兀素可選自由 Eu、Er、Dy、Sm、Tb、Ce、Gd、Μ、
Dy、Ho及其混合物組成之群e Eu可作為代表性稀土元素 使用。 根據本發明之又一態樣,提供製造紅色磷光體之方法, 該方法包含以下步驟:將La氧化物、Ti氧化物及稀土元素 氧化物混合且然後形成混合物,並藉由在丨,〇〇〇_丨,5〇〇艺範 圍内對該混合物實施熱處理形成LaxTiy〇z:K(K :稀土元素) 紅色磷光體。該混合物係在周圍空氣中於大氣壓力下實施 熱處理。 在習用紅色磷光體中,由於其在氮氣氛中製備而出現生 產設施複雜且其成本昂貴之問題。此外,習用紅色磷光體 不旎用UV有效激發。然而,本發明用於固態照明裝置之 紅色鱗光體可在周圍空氣中於大氣壓力下以低成本製備。 本發明之紅色磷光體可包括La及Ti之氧化物作為主要成分 及稀土元素作為添加成分且另外可用近UV、藍光及綠光 138953.doc 201009050 中之任一者激發。本發明之紅色磷光體具有改良白色LED 演色性指數之優點且另外具有優良熱穩定性。 【實施方式】 根據本發明之較佳實施例,包括La及Ti之氧化物(在下 文中,亦可稱為「La-Ti氧化物」)之紅色磷光體可藉由以 下製備以克服先前技術中之上述問題:將以氧化物、^氧 化物及Eu氧化物以最佳莫耳分數混合並在i,〇〇〇15〇(rc範 圍内在周圍空氣中於大氣壓力下對混合物進行加熱。此 處’ La-Ti氧化物指含有La、Ti及氧(〇)化學元素之複合 物,例如 La2Ti〇5、LaTi209 及 La4Ti9024,其表示為 LaxTiy〇z。 在下文中,本發明較佳實施例之紅色麟光體可在白光 LED中作為產生白光之材料使用。然而,應注意,本發明 較佳實施例之紅色磷光體並不限於白色LED。紅色磷光體 可用於各種電子裝置。 另外,儘管在本發明之實施例中闡述使用Eu作為代表性 稀土元素,但熟悉本發明所涉及領域之技術者可選擇其他 稀土元素代替Eu。亦即,稀土元素可選自由eu、Er、 Dy、Sm、Tb、Ce、Gd、Nd、Dy、及Ho組成之群,其為 單一元素或其一或多種之組合。 [第一實施例1製備La2TiOs:Eu紅色磷光體 藉由使用研缽將適當量之La2〇3、Ti〇2及Eu2〇3原料與醇 溶劑混合來形成衆液直至醇蒸發。或者,原料可按化學古十 量比稱量並使用經氧化釔穩定之氧化鍅球將其與醇溶劑混 138953.doc 201009050 合。此後,將與醇溶劑充分混合之原料球磨24小時,於 95°C之烘箱中乾燥,且㈣於研蛛中混合以形成顆粒或粉 末。Ik後,將原料於在i,〇00· 15001範圍内在周圍空氣中 於大氣壓力下加熱。此時,EU2〇3之混合係以其佔全部原 料之分數在0.005至0.4間變化之方式實施。表丨顯示根據本 發明第一實施例當Tih以!·〇莫耳提供時La2〇3、Ti〇2及
EhO3每一者之莫耳比及在此一混合比下Eu2〇3之混合分 數。 [表1]當製備LazTiOyEu紅色磷光體時原料之混合莫耳比
La2〇3 Ti〇2 Eu2〇3 Eu203佔全部原料之分數 0.99 1.0 0.01 0.005 0.95 090 1.0 ~~Γδ~~ 0.05 oTo -_0Ό25__ ~ 005 ~ 0.80 1.0 0.20 0.1 0.70 1.0 0.30 0.15 0.50 1.0 0.50 0.25 0.20 1.0 0.80 0.4 於混合分數變化期間發現了 Eu2〇3i最佳混合分數。此 籲 處,最佳混合分數指使紅色磷光體亮度強度達到最大值之 EhO3混合分數,其在本發明揭示内容中使用相同含義。 圖1係顯不LazTiOyEu紅色磷光體(亦即,La-Ti氧化物為 LaJiO5型)之XRD繞射圖案之視圖,該[以丁丨…:如紅色磷 光體係藉由將1^2〇3、14〇2及丑112〇3以〇.8:1.0:0.2之混合莫 耳比混合且然後加熱該混合物製得。參照圖i,其顯示基 本上形成單相LaJiO5。在圖1中,緊跟在lte之後的 08_1_〇2指不La"3、Ti〇2及如2〇3之混合莫耳分數 138953.doc 201009050 (0.8:1.0.0.2)且§亥莫耳分數之指不在本發明揭示内容中將 具有相同含義。 亮度光譜之輓察結果 圖2係顯示使用395 nm近UV所激發之La2Ti05:EU紅色碟 光體及Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度的視圖,其中該 LazTiOrEu紅色磷光體係藉由根據本發明之第一實施例以 0.8:1.0:0.2之莫耳比混合La203、Ti02、及 Eu203製得。 圖3係顯示使用465 nm藍色LED光所激發之La2Ti05:Eu紅 色磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度的視圖,其中 該LazTiOyEu紅色磷光體係根據本發明之第一實施例以 Ειΐ2〇3之最佳混合莫耳分數(La2〇3:Ti〇2:Eii2〇3=〇.8:1.0:0.2) 製得。 參照圖2 ’其顯示紅色磷光體亮度強度之最大值小於 Y2〇2S:Eu之亮度強度最大值’該紅色磷光體係以藉由第一 實施例之實驗所獲得之最佳混合比製得並用395 nm近UV 光激發。然而’圖3中顯示當用465 nm藍光激發時,根據 第一實施例以最佳混合比製得之紅色碌光體之亮度強度遠 遠大於Y2〇2S:Eu壤光體之亮度強度。 參照圖2及3,就根據本發明之第一實施例以Eu2〇3之最 佳混合莫耳分數製得之La2Ti05:Eu紅色磷光體而言,發現 三個亮度峰值’例如594 nm、610 nm及628 nm。此處,如 圖2及3所示’作為Eu203之最佳混合莫耳分數之值〇.1(相當 於Eu2〇3之混合莫耳比之值為0 2)係基於圖4及5中所示之實 驗結果得到。 138953.doc -10· 201009050
Eu2〇3之最佳混合莫耳分數之觀察結果 圖4係顯示La2Ti〇5:Eu紅色鱗光體之亮度強度在3個亮度 峰處(594 nm、610 nm及628 nm)亮度強度隨Eu203之量(混 合莫耳比)變化之視圖,其中該La2Ti05:Eu紅色填光體係根 據本發明之第一實施例用395 nm近UV激發。圖5係顯示 La2Ti05:EU紅色磷光體之亮度強度在3個亮度峰處(594 nm、610 nm及628 nm)亮度強度隨Eu203之量(混合莫耳比) 變化之視圖’其中該LajTiOyEu紅色鱗光體係根據本發明 之第一實施例用465 nm藍光激發。 如圖4及5所示’觀察到在395 nm近UV及465 nm藍光之 任一情形下使LasTiOyEu紅色磷光體之亮度強度達到最大 之Eu2〇3之最佳混合莫耳比係〇.2(Eu2〇3佔原料之相應莫耳 分數係0· 1)。亦即’ Ειΐ2〇3之最佳混合比係約〇.2 ^在此情 形下’其亮度強度分別在濃度不小於〇.2時因活化劑濃度 過尚且在濃度不大於0.2時因活化劑濃度過低而下降。同 時,在圖4及5之情形下,最佳熱處理溫度係約i,47〇<t。 激發光譜之觀察結果 圖6係顯示LaJiOyEu紅色磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光 體之激發光譜之視圖,其中該1^2丁1〇5:如紅色磷光體係藉 由根據本發明之第一實施例以〇.8:1 〇:〇 2之莫耳比混合(亦 即,以最佳混合莫耳比混合)LkO3、Ti〇2&EU2〇3製得。參 照圖6,觀察到,與習用Y2〇2S:Eu磷光體相比,以最佳混 合莫耳比製得之紅色磷光體在近uv附近有更小之激發 峰,但在465 nm藍色LED光附近有更大之激發峰。 I38953.doc 201009050 ί第二實施例】製備LaTizOyEu紅色鱗光體 &將原料La203、則2及如2〇3以化學計量比混合來製備固 態照明裝置之LaThOfEu紅色磷光體(亦即,其中^_丁】氧 化物係以LaTi209型表示之紅色鱗光體),該紅色磷光體主 要包括La-Ti氧化物並含有稀土元素Eu。 藉由使用研蛛將適當量之原料以〇3、丁办及化〇3與醇 溶劑混合來形成漿液直至醇蒸發。或者,原料可按化學計 量比稱量並使用經氧化紀穩定之氧化鍅球將其與醇溶劑混 合。。此後,將與醇溶劑充分混合之原料球磨24小時,於 95 C之烘箱中乾燥,且然後於研料混合以形成顆粒或粉 末。然後,將原料在^(^-^(^。(:範圍内在周圍空氣中於 大氣壓力下加熱。此時,EU2〇3之混合係以其佔全部原料 之分數在0.0033至0.267間變化之方式實施。表2顯示根據 本發明之第二實施例當Ti〇2以2.〇莫耳提供時La2〇3、Ti〇2 及Eu2〇3每一者之莫耳比及在此一混合比下EU2〇3之混合分 數。 [表2]當製備LaTi2〇9 :Eu磷光體時原料之混合莫耳比
138953.doc •12- 201009050 圖7係顯示根據本發明之第二實施例製得之LaTi2〇9:Eu 紅色磷光體之XRD繞射圖案之視圖。參照圖7,其顯示當
La2〇3、Ti02及 Eu203 之混合莫耳比係 〇 8:2.〇:〇 2(LTE_08_2 02) 至0.5:2_0:0.5(1^_05_2—05)時,基本上形成單相1^1^2〇9。 此處’應注意’當Ειΐ2〇3之混合分數為0 0033至〇·1667時, 獲得單相LaTi2〇9複合物。 亮度光譜之觀察結果 圖8係顯示用395 nm近UV所激發之LaTi209:Eii紅色磷光 體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 LaTi2〇9:Eu紅色磷光體係根據本發明之第二實施例藉由以 0.8:2.0:0.2之莫耳比混合La203 ' Ti〇2及Eu203製得。圖9係 顯示用465 nm藍色LED光所激發之LaTi2〇9:Eu紅色磷光體 及Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中 紅色磷光體係根據本發明之第二實施例藉由以〇 8:2 〇:〇 2 之莫耳比混合La2〇3、Ti02及Ειΐ2〇3製得。 當用395 nm近UV激發時根據第二實施例以最佳混合莫 耳比製得之LaTi2〇9:Eu紅色磷光體獲得亮度強度最大值且 該最大值與Y2〇2S:Eu之最大值相近;然而,計及亮度面 積’其顯示亮度強度遠比習用Y2〇2S:Eu磷光體亮度強度強 之亮度強度。當使用465 nm藍色LED作為激發光源時,其 顯示根據第二實施例以最佳混合莫耳比製得之LaTi2〇9:Eu 紅色麟光體之免度強度大於Y2〇2§:Eu填光體之亮度強度, 如圖9所示。 Ειιζ〇3之最佳混合莫耳分數之觀察結果 138953.doc -13· 201009050 圖10係顯示根據本發明之第二實施例用395 nm近UV所 激發之LaThO/Eu紅色磷光體之亮度強度隨添加劑Eu2〇3之 量(混合莫耳比)變化之視圖。圖11係顯示根據本發明之第 二實施例用465 nm藍色LED光所激發之LaTi209:Eu紅色磷 光體之亮度強度隨添加劑Eu203之量(混合莫耳比)變化之視 圖。 如圖10及11所示’ Eu2〇3之最佳混合比係〇.2(Eu203佔全 部原料之相應分數係0.067),且另外,其亮度強度分別在 濃度不小於0.2時因活化劑濃度過高及在濃度不大於〇2時 因活化劑濃度過低而下降。同時,在圖〗0及丨丨之情形下, 最佳熱處理溫度係約1,440。匚。 激發光譜之觀測結果 圖I2係顯示LaTizO/Eu紅色磷光體及習用y2〇2S:Eu磷光 體之激發光譜之視圖,其中該LaTi2〇9紅色磷光體係根據 本發明之第一實施例藉由以〇 ·8 2,〇: 〇 2之最佳混合莫耳比 混合La2〇3、Ti〇2及Eu2〇3製得。參照圖12,觀察到,與用 於UV磷光體之習用Y2〇2S:Eu磷光體相比,以最佳混合莫 耳比製得之LaTi2〇9:Eu紅色磷光體在395 11111近1;¥及465 nm 藍色LED光附近具有更大之激發峰。 [第二實施例】製備La4Ti9〇24:Eu紅色碟光體 藉由使用研缽將適當量之原料!^〇3、丁丨〇2及Eu2〇3與醇 /谷劑混合來形成漿液直至醇蒸發。或者,原料可按化學計 量比稱董並使用經氧化釔穩定之氧化锆球將其與酵溶劑混 合。此後,將與醇溶劑充分混合之原料球磨24小時,於 138953.doc -14· 201009050 95 C之烘U乾燥’且然後於研绰中混合以形成顆粒或粉 末。然後,將原料在^(^-^(^亡範圍内在周圍空氣中於 大氣壓力下加熱。此時,EU2〇3之混合係以EU2〇3佔全部原 料之分數在0_0025至0.2間變化之方式實施。表3顯示根據 本發明揭不内容之第三實施例當Ti〇2以3 〇莫耳提供時
La"3、Ti〇2及Eu2〇3每一者之莫耳比及在此一混合比下 Ell2〇3之混合分數。 [表3]當製備La4Ti9〇24 :Eu磷光體時原料之混合莫耳比
La2〇3 Ti〇2 Eu203 Ell2〇3佔全部原料之分數 0.99 3.0 0.01 0.0025 ' 0.95 3.0 0.05 0.0125 0.9 3.0 0.10 ’ 0.025 0.8 3.0 0.2 0.05 0.7 3.0 0.3 0.075 0.5 3.0 0.5 0.125 0.2 3.0 0.8 ~~ 02 圖13係顯示紅色磷光體之XRD繞射圖案之視圖,其中展 不根據本發明第三實施例之La4Ti9〇2vEu紅色磷光體,其 係藉由以0.8:3.0:0.2之莫耳比(最佳混合莫耳比)混合 La^3、Ti〇2及Ευ"3並將該混合物加熱來製得所示。參照 圖13 ’其顯示當La2〇3、Ti〇2及Eu203之混合莫耳比係 0.5:3.0:0.5(LTE_05_3_05)及 0.8:3.0:0.2(LTE_08—3—02)時, 基本上形成單相LhTbO24。此時,應注意,當Eu2〇3具有 0.0025-0.125之混合分數時獲得單相La4Ti902dl合物。 亮度光譜之觀察結果 圖14係顯示用395 nm近UV所激發之La4Ti9〇24:Eu紅色磷 138953.doc -15- 201009050 光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 LhTbO24:^紅色磷光體係根據本發明之第三實施例以最 佳混合莫耳比(La203、Ti02及Eu2〇3之比率係0 8:3 〇:〇 2)製 得。圖15係顯示用465 nm藍光所激發之La4Ti9〇24:Eu紅色 磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 LaJbOwEu紅色磷光體係根據本發明之第三實施例以最 佳混合莫耳比(La2〇3、Ti〇2及Eu2〇3之比率係〇.8:3 〇:〇 2)製 得。 在圖14及15中,LTE_08—3—02指示根據本發明之第三實 施例以Eu2〇3之最佳混合分數製得之紅色磷光體之亮度光 谱。當La4Ti9〇24:Eu紅色碟光體係以最佳混合比製得時, 用近UV及藍色LED光所激發之LaJbOwEu紅色磷光體之 亮度量值遠大於先前技術Y2〇2S:Eu磷光體之亮度量值。
Eu2〇3之最佳混合莫耳分數之觀察結果 圖16係顯示用395 nm近UV所激發之La4Ti9024:Eu紅色磷 光體之亮度強度之視圖,其中該La4Ti9024:Eu紅色磷光體 係根據本發明之第二實施例視添加劑Eu 2 Ο 3之量(以混合莫 耳比表示)之變化而製得。圖17係顯示使用465 nm藍光所 激發之LaJbOwEu紅色磷光體之亮度強度之視圖,其中 該La4Ti9〇24:Eu紅色麟光體係根據本發明之第三實施例視 添加劑(Eu2〇3)之量(以混合莫耳比表示)之變化而製得。 參照圖16及17 ’ EuzO3之最佳混合量(混合莫耳比)係 〇‘2(Eu2〇3佔全部原料之相應分數係〇.〇5),且另外,其亮 度強度分別在濃度不小於0 · 2時因活化劑濃度過高及在濃 138953.doc -16- 201009050 度不大於0.2時因活化劑濃度過低而下降。 圖18係顯示LadbOYEu紅色磷光體之亮度強度隨熱處 理溫度而變之視圖,其中該La4Ti9〇24:Eu紅色麟光體係藉 由以0.8:3.0:0.2之莫耳比混合La203、Ti02&Eu203製得。 同時,在圖16及17之情形下,最佳熱處理溫度係約 1,340。。。 激發光譜之觀察結果 圖19係顯示LaJbOYEu紅色磷光體及習用y2〇2s:Eu磷 光體之激發光譜之視圖,其中該La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體 係根據本發明之第三實施例藉由以〇·8:3 〇:〇2之莫耳比(亦 即,Eu203之最佳混合莫耳比)混合La2〇3、Ti〇2 ' Eu2〇3製 得。參照圖19 ’觀察到,以最佳混合莫耳比製得之
La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體在395 nm近UV及465 nm藍色LED 光附近具有比習用Y2〇2S:Eu磷光體大之激發峰值。在圖19 中’ LTE_1—3_614 nm指示在最大值614 nm處所量測之 La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體之亮度光譜,該磷光體係根據本 發明之第三實施例以Eu2〇3之最佳混合分數製得。 在下文中’根據如上所述之第一至第三實施例之結果, 將進一步參照圖20至22對本發明進行闡述。圖20係顯示上 文所提及之La-Ti氧化物紅色磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光 體之激發光譜之視圖,其中該等La-Ti氧化物紅色磷光體 分別係根據本發明之第一至第三實施例以Eu203之相應最 佳莫耳分數製得。 在圖20中’ LTE_1_1_610 nm指示根據第一實施例以 138953.doc -17- 201009050
Eu2〇3之最佳混合分數製得之紅色磷光體在最大值610 nm 處所量測之激發光譜;LTE_1_2_614 nm指示根據第二實 施例以Ειχ2〇3之最佳混合分數製得之紅色磷光體在最大值 614 nm處所量測之激發光譜;且LTE_1_3_614 nm指示根 據第三實施例以Eu203之最佳混合分數製得之紅色磷光體 在最大值614 nm處所量測之激發光譜。 在圖20中’水平軸指示光致發光之波長;且豎轴指示其 光致發光之強度。本發明實施例之紅色磷光體(如圖2〇所 示)可用近UV、藍光及綠光中之任一者有效激發。參照圖 2〇’將紅色磷光體之激發光譜與先前技術¥2〇2:§:£11磷光體 之激發光譜進行比較,該等紅色磷光體包括La-Ti氧化物 作為主要材料且係以Ειΐ2〇3之最佳混合分數根據第一實施 例(LTE_1_1)、第二實施例(LTE—i一2)及第三實施例 (LTE_1_3)製得,Y2〇2S:Eu填光體已在先前螢光燈中作為 激發之紅色磷光體使用。 如圖20所示,先前技術丫2〇28:如之光譜之激發帶主要在 UV區域且其在可見光區域之激發帶遠遠小於本發明紅色 麟光體之激發帶。因此’先前技術Y2〇2S:Eu磷光體在藍光 及綠光區域不能有效激發。在近UV、藍光及綠光區域中 之任一區域内,本發明主要包括La-Ti氧化物之紅色碟光 體之激發強度均高於先前技術Y2〇2S:Eu—光體之激發強 度》 圖21係顯示用395 11〇1近uV所激發之La_Ti氧化物紅色碟 光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該等 138953.doc -18- 201009050
La-Ti氧化物紅色磷光體分別係以Eu203之相應最佳莫耳分 數根據第一實施例(LTE—1_1)、第二實施例(LTE_1_2)及第 三實施例(LTE_1_3)製得(在圖21中,PL指示光致發光)。 如圖21所示,很顯然,有一種La-Ti氧化物紅色磷光體(其 根據本發明之實施例製得)之亮度強度比已在先前技術螢 光燈中用作紅色磷光體之習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度 高3倍。
圖22係顯示使用465 nm藍光所激發之La-Ti氧化物紅色 磷光體及習用Y2〇2S..Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 等La-Ti氧化物紅色磷光體分別係以Eu2〇3之相應最佳莫耳 分數根據本發明之第一實施例(LTE_1_1)、第二實施例 (LTE—1_2)及第三實施例(LTE_1_3)製得者(在圖22中,PL 指示光致發光)。 參照圖22 ’很顯然’有一種La_Ti氧化物紅色磷光體(其 係根據本發明之實施例製得)之亮度強度比先前技術 Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度大約丨丨倍,且該La_Ti氧化物 紅色磷光體可用藍光有效激發。此處,應注意,上文所提 及之紅色磷光體可用於近UV、藍光及綠光源中之一或多 者。 如上所述’已對製備用於固態照明裝置之紅色磷光體之 各種實施例進行了詳細闡述,該等紅色磷光體包括La氧化 物及Ti氧化物作為主要成分及稀土元素(例如Eu)作為次要 元素。 同時’根據本發明之另一態樣,用於固態照明裝置之紅 138953.doc •19· 201009050 色磷光體(其包括^及了丨之氧化物作為主要成分)亦可由諸 如La及Ti之氯化物、氮化物、硫化物及氫氧化物等原料來 製備。在此種情形下,可將La&Ti之氣化物、氮化物、硫 化物及氫氧化物與稀土元素之適當原料彼此混合在一起, 然後實施熱處理。 在此一製程之過程中,La&Ti之氯化物、氮化物、硫化 物及氫氧化物中之每一者均經熱處理解離且。與Ti各自與 氧(〇)結合,由此形成La_Ti氧化物紅色磷光體,該紅色磷 光體包括La及Ti之氧化物作為主要組成及稀土元素(例如
Eu)作為次要組成。由於熟悉此項技術者可根據本發明之 第一至第二實施例對製程進行修改,故略去該製程更詳細 之說明。 ' 儘官已結合上文所概述之特定實施例對本發明進行了闡 述,但很顯然彼等熟悉此項技術者將易知諸多替代、修改 及變化。因此,如上所述之本發明較佳實施例意欲進行闡 釋而非限制。可在不背離如下文申請專利範圍所界定的本 發明之精神及範圍之情況下作出各種改變。 【圖式簡單說明】 所包括之隨附圖旨在幫助瞭解本發明且併入本申請案中 並構成本申請案之一部分,該等隨附圖對本發明之實施例 進行說明並與說明一起用於解釋本發明之原理。在圖式 中: 圖1係顯示本發明第—實施例之La2Ti〇5:Eu紅色磷光體 之XRD繞射圖案之視圖; 138953.doc 201009050 圖2係顯示用395 nm近UV所激發之La2Ti05:Eu紅色磷光 體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 La2Ti〇5:Eu红色磷光體係根據本發明之第一實施例藉由以 〇·8:1·〇:〇.2之莫耳比混合La203、Ti02及Eu203製得; 圖3係顯示用465 nm藍色LED光所激發之La2Ti05:Eu紅色 磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 La2Ti〇5:Eu紅色磷光體係根據本發明之第一實施例藉由以 0.8:1.0:0.2之莫耳比混合La2〇3、Ti〇2及Eu203製得; 圖4係顯示LaaTiOyEu紅色填光體在3個亮度峰處(594 nm、610 nm及628 nm)之亮度強度隨添加劑Eu203之量(混 合莫耳比)變化之視圖,其中該La2Ti〇5:ElKt色磷光體係根 據本發明之第一實施例用395 nm近UV激發; 圖5係顯示LaJiOyEu紅色磷光體在3個亮度峰處(594 nm、610 nm及628 nm)之亮度強度隨添加劑Eu203之量(混 合莫耳比)變化之視圖,其中該La2Ti05:Eu紅色磷光體係根 據本發明之第一實施例用465 nm藍光激發; 圖6係顯示LajTiOyEu紅色磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光 體之激發光譜之視圖,其中該La2Ti05:Eu紅色磷光體係根 據本發明之第一實施例藉由以〇 8:1 〇:〇 2之莫耳比混合
La203、Ti02及 Eu203製得; 圖7係顯示本發明第二實施例之LaTi2〇9:Eu紅色磷光體 之XRD繞射圖案之視圖; 圖8係顯示用395 nm近UV所激發之LaTi209:Eii紅色磷光 體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 138953.doc -21 - 201009050
LaTkOvEu紅色磷光體係根據本發明之第二實施例藉由以 0_8:2·0:0.2之莫耳比混合La2〇3、Ti〇2及Eu203製得; 圖9係顯示用465 nm藍色LED光所激發之LaTi209:Eu紅色 磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 LaTizO/Eu紅色磷光體係根據本發明之第二實施例藉由以 0_8.2.0·0.2之莫耳比混合La2〇3、Ti02及Eu2〇3製得; 圖10係顯示根據本發明之第二實施例用395 nm近UV所 激發之LaTizO/Eu紅色磷光體之亮度強度隨添加劑(Eu2〇3) 之量(混合莫耳比)變化之視圖; 圖11係顯示根據本發明之第二實施例用465 nm藍色LED 光所激發之LaThO/Eu紅色鱗光體之亮度強度隨添加劑 (Ειΐ2〇3)之量(混合莫耳比)變化之視圖; 圖12係顯示LaTizOwEu紅色磷光體及習用y2〇2S:Eu碟光 體之激發光s善之視圖,其中該LaTi2〇9: Eu紅色磷光體係根 據本發明之第二實施例藉由以〇·8 j.〇:〇 2之莫耳比混合 La2〇3、Ti〇2及 Eu2〇3 製得; 圖13係顯示紅色填光體之XRD繞射圖案之視圖,其中展 示根據本發明之第二實施例之La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體, 該磷光體係藉由以0.8:3.0:0.2之莫耳比(最佳混合莫耳比) 混合La2〇3、Ti〇2及Ειΐ2〇3並對該混合物進行加熱製得. 圖14係顯示用395 nm近UV所激發之La4Ti9〇24:Eu紅色麟 光體及習用YzOiSiEu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 LaJbOwEu紅色磷光體係根據本發明之第三實施例以最 佳混合莫耳比(0.8:3.0:0.2之1^203、1402及£11203)製得; 138953.doc -22- 201009050 圖15係顯示用465 nm之藍光所激發之La4Ti9〇24:Eu紅色 磷光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該 La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體係根據本發明之第三實施例以最 佳混合莫耳比(0.8:3·0:0.2之La203、Ti02及Eu203)製得; 圖16係顯示用395 nm近UV所激發之La4Ti9024:Eu紅色磷 光體之亮度強度之視圖,其中該La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體 係根據本發明之第三實施例視添加劑Eu2〇3之量(以混合莫 耳比表示)之變化而製得; 圖17係顯示用465 nm之藍光所激發之La4Ti9024:Eu紅色 磷光體之亮度強度之視圖,其中該La4Ti9〇24:Eu紅色磷光 體係根據本發明之第三實施例視添加劑Eu2〇3之量(以混合 莫耳比)之變化而製得; 圖18係顯示LadigOwEu紅色磷光體之亮度強度隨熱處 理溫度而變之視圖,其中該La4Ti9〇24:Eluk色磷光體係藉 由以0.8:3.0:0.2之莫耳比混合La203、Ti02及Eu203製得; 圖19係顯示La4Ti9〇24:Eu紅色磷光體及習用Y202S:Eu磷 光體之激發光譜之視圖,其中該La4Ti9〇24:Eii紅色鱗光體 係根據本發明之第三實施例藉由以0.8:3.0:0.2之莫耳比(亦 即,Eu203之最佳混合莫耳比)混合La203、Ti02及Eu203製 得; 圖20展示La-Ti氧化物紅色填光體及習用Y2〇2S:Eu碟光 體之激發光譜,其中每個La-Ti氧化物紅色磷光體均係根 據本發明之相應較佳實施例以Eu203之相應最佳莫耳分數 製得; 138953.doc -23- 201009050 圖21係顯示用395 11111近11乂所激發iLa_Ti氧化物紅色磷 光體及習用Y2〇2S:Eu磷光體之亮度強度之視圖,其中該等 La-T!氧化物紅色磷光體分別係根據本發明之相應較佳實 施例以EU2〇3之相應最佳莫耳分數製得;及 圖22係顯不用465細之藍光所激發之[a·]氧化物紅色 鱗光體及習用从恤碟光體之亮度強度之視圖,其中該 ^a_Tl氧化物紅色心體分別係根據本發明之相應較佳 實施例以Eu2〇3之相應最佳莫耳分數製得。
138953.doc •24-
Claims (1)
- 201009050 七、申請專利範圍: 1 · 種用於固態照明裝置之紅色碌光體,其包含: 作為主要成分的La及Ti之氧化物;及 稀土元素。 2.如明求項1之紅色磷光體’其中該稀土元素係選自由 Eu、Er、Dy、Sm、Tb、Ce、Gd、Nd、Dy、Ho及其混合 物組成之群。 3·如請求項1之紅色磷光體,其中該。及丁丨之氧化物係 La2Ti〇5、LaTi209及La4Ti9024中之一者。 4. 如明求項1之紅色磷光體,其中該紅色磷光體係用激發 源激發且然後發射紅光’其中該激發源係近UV光、藍光 及綠光中之任一者。 5. 一種紅色磷光體’其用自LED裝置入射於其上之光源進 行激發且因此發射光,該紅色墙光體包含: 作為主要成分之La及Ti氧化物;及 稀土元素’其中該紅色磷光體係用入射於其上之光源 進行激發,且因此發射紅光。 6. 如請求項5之紅色磷光體,其中該稀土元素係選自由 Eu、Er、Dy、Sm、Tb、Ce、Gd、Nd、Dy、Ho及其混合 物組成之群。 7. 如請求項5之紅色磷光體,其中該La及Ti之氧化物係 La2Ti〇5、LaTi209及 La4Ti9024中之一者。 8. 如請求項5之紅色磷光體,其中該紅色磷光體係用激發 源激發且然後發射紅光,其中該激發源係近UV光、藍光 138953.doc 201009050 及綠光中之任一者β 9. 一種固態照明裝置,其包含: 發光二極體;及 紅色碟光體,其係用自該二極體輻照於其上之光進行 激發且因此發射紅光,其中該紅色磷光體具有La及Ti之 氧化物作為主要成分及稀土元素作為添加成分。 10. 如請求項9之固態照明裝置,其中該稀土元素係選自由 Eu、Er、Dy、Sm、Tb、Ce、Gd、Nd、Dy、Ho及其混合 物組成之群。 11. 如請求項9之固態照明裝置,其中該La及Ti之氧化物係 La2Ti〇5、LaTi209 及 La4Ti9〇24中之一者。 12·如請求項9之固態照明裝置,其中該紅色磷光體係用激 發源激發且然後發射紅光,其中該激發源係近UV光、藍 光及綠光中之任一者。 13. 如請求項9之固態照明裝置,其中該固態照明裝置係白 光 LED 〇 14. 一種製造紅色填光體之方法,其包含以下步驟: 將La氧化物、Ti氧化物及稀土元素氧化物混合且然後 形成混合物;及 在1,000-1,50(TC範圍内藉由對該混合物實施熱處理形 成LaxTiy〇z:K(K :稀土元素)紅色填光體。 15. 如請求項14之方法,其中該稀土元素係選自由Eu、沿、 Dy ' Sm ' Tb ' Ce ' Gd ' Nd、Dy、Ho及其混合物組成之 群。 138953.doc 201009050 16. 如明求項14之方法,其中該La氧化物、該Ti氧化物及該 稀土疋素氧化物分別係La2〇3、Ti〇2及Eu2〇3。 17. 如請求項14之方法,其中該LaxTiyC^z紅色磷光體係 La2Ti〇5:Eu、LaTi2〇9:Ei^La4Ti9〇24 Eu中之任一者。 18. 如請求項17之方法,其中eU2〇3佔全部該混合物之莫耳 分數係在0.005至0.4範圍内’該混合物形成La2Ti05:Eu。 19·如請求項17之方法,其中如2〇3佔全部該混合物之莫耳 分數係在〇_〇〇33至0.1667範圍内,該混合物形成 LaTi2〇9:Eu 〇 20. 如請求項π之方法,其中EhOs佔全部該混合物之莫耳 分數係在0.0025至0.125範圍内,該混合物形成 La4Ti9〇24:Eu 〇 21. 如請求項14之方法,其中該混合物係在周圍空氣中且於 大氣壓力下實施熱處理。 22. 如請求項15之方法,其中該混合物係在醇溶劑中混合且 然後球磨約24小時。 23. 如請求項14之方法,其中該La氧化物及該Ti氧化物係藉 由自La及Ti之原料氣化物、氮化物、硫化物及氫氧化物 解離La及Ti並使解離出之La及Ti分別與氧(0)組合製得。 138953.doc
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