TW201229199A - Luminescent material and light emitting device comprising such luminescent material - Google Patents
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Description
201229199 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於發光材料’尤其關於用於發射uv輕射之 發光裝置之發光材料的領域。 【先前技術】 UV輻射源已發現許多應用領域，諸如光譜術、化妝品 皮膚處理、醫學皮膚處理、水及空氣之消毒或純化、聚合 物硬化、光化學、表面固化及晶圓加工。 許多上述應用領域需要深UV輻射（deep UV radiation)， 亦即 UV-C(200 至 280 nm)或甚至 VUV 輻射（loo 至 2〇〇 nm)， 其中快速轉換循環及針對溫度改變之不變性為所需特徵。 低壓Hg放電燈當前廣泛用作1；¥輻射源且其具有以兩種 光譜線（即在185及254 nm下）為主之發射光譜。然而，增 加Hg蒸氣壓可產生自深uv至深紅光譜範圍延伸的幾乎連 續光譜。此外’應用Hg意味著對於溫度有相當強的依賴性 且對快速轉換循環敏感。 在過去10餘年，應用介電質屏壁（DB)惰性氣體準分子放 電已被視作用於開發uv發射輻射源之替代放電設想。xe 準分子放電，例如主要發射172 nm輻射且包含又6作為填充 氣體之DB驅動石英燈展示3〇%以上之插座效率“Μ efficiency)。由於發射172 nm(vuv)光子之高能量足以裂 解任何類型之有機鍵，因此基於又6準分子放電之石英燈廣 泛用於清潔晶圓表面。使用一個或若干¥1；¥至uv_c降轉 換碌光體之螢光Xe準分子放電燈備受關注詩消毒或純化 159033.doc 201229199 目的。 準分子燈之UV發光材料 目前應用於此等Xe、；^6或Xe/Ne 仍具有幾個缺點，例如包括： • 低轉換效率 - 低光化學穩定性 - 低化學穩定性 "與殺菌作用曲線之低光譜重疊。 因此需要開發用於將來自例如螢光以準分子放電燈之 UV輻射轉換為可更適合用於例如消毒錢化領域之轄射 光譜的替代發光材料。 【發明内容】 本發明之目標為提供用於發WUV輻射之發光裝置之替 代發光材料。 本發明之另一目標為提供包含發光材料之發光裝置該 裝置展示強烈及高效的UVC發射，其光譜功率分佈與殺菌 作用光譜良好地配適。 本發明之另一目標為提供包含發光裝置之系統，該系統 可使用由發光裝置所發射之光以消毒或純化空氣或水等β 根據本發明之一實施例’提供發光材料，其包含選自包 含（Yi-xLux)9LiSi6〇26:Ln 或 / 及 AE5(P〇4)3F:Ln，A 之群之組 分，其中Ln為三價稀土金屬，AE為二價鹼土金屬，且A為 單價驗金屬，x>〇.0且51.〇。 根據較佳實施例’ Ln係選自包含三價pr、三價Nd或其混 合物之群。AE係選自包含二價Ca、二價Sr、二價Ba或其 159033.doc 201229199 混合物之群。A係選自包含單價Li、單價Na、單價Κ、單 價Rb、單價Cs或其混合物之群。 當由激發光譜在UV光譜範圍中、較佳在VUV或UVC範 圍中之光激發時，發光材料具有在UVC(亦即200至280 nm) 範圍中之發射峰。具有該激發光譜之光可使用Hg或惰性氣 體放電燈來獲得’該等燈例如為具有在約185 nm下之發射 峰之汞齊燈、具有在約254 nm下之發射峰之低壓Hg放電 燈、具有在約265 nm下之發射峰之中壓Hg放電燈及具有在 約172 nm下之發射峰之xe、价或乂〜^準分子燈。或者， 新開發之LED燈（如（Al，Ga)N LED燈）或其他類型之現存之 燈及甚至某些有待開發之新穎類型之燈，可用作光源以提 供激發光譜，只要該等燈可發射發光材料發射UV_c所需 之適合激發光譜即可。 令人驚訝地，已發現以上建議之發光材料展示強烈及高 效的UV-C發射，其光譜功率分佈與殺菌作用光譜良好地 配適。 根據本發明之另一實施例，提供發光裝置，其能夠發射 在第一 UV光譜範圍中之第一光，且包含至少一種以上所 建議之發光材料以吸收至少部分第一17¥光且發射在不同 於第一UV光譜範圍的第二UV光譜範圍中之第二光。 已發現該發光裝置（用於廣泛應用，尤其是用於殺菌劑 應用）具有至少一種以下優勢： -因相對於應用之作用曲線最優化發射光譜且因由發 光材料之再吸收較少而改良功效； 159033.doc 201229199 -改良UVC輸出之穩定性且因此改良發光裝置之操作 哥命； - 功效對於溫度之依賴性較小。 根據較佳實施例，發光裝置包含具備放電容器之放電 燈，该放電谷器包含具有放電維持組合物之充氣，且放電 谷器之至少一部分壁塗有發光材料。或者，放電燈包含Hg 或惰性氣體放電燈。或者，發光裝置包含新開發之LED燈 (如（Al，Ga)N LED燈）或已存在之燈類型或甚至有待開發之 新穎類型之燈《對於LED燈，發光材料可配置作為圓頂以 覆蓋LED晶片，或塗佈於如透鏡或燈泡之光學組件上。 根據本發明之另一實施例，提供包含至少一種以上所建 議之發光裝置的系統，該系統進一步包含能夠使得由發光 裝置所發射之光照射待滅菌之物件的單元。此系統可經由 光化學加工藉助於由發光裝置所發射之光用於殺菌劑應 用，例如用於消毒或純化空氣、水或表面。該單元例如可 為光引導構件，其自發光裝置傳送光至表面以使光可直接 照射表面以滅菌該表面。或者，該單元可包含吸入裝置， 該及入裝置經組態以抽取某些空氣至系統中以使光可直接 照射空氣而對其進行純化。 根據本發明之另一實施例，亦提供殺菌劑應用方法，該 方法包含使得由至少-冑以上建議之發光裝^所發射之光 照射待滅菌之物件的步驟。 或者，該方法可用於消毒或純化空氣、水或表面。因 此，藉由使得由上述發光裝置所發射之光照射空氣、水或 159033.doc 201229199 表面，可滅菌該空氣、水或表面。 已發現由於υν-c發射具有與殺菌作用光譜良好配適之 光谱功率分佈，因此所建議之系統及方法具有良好殺菌作 用。 【實施方式】 本發明之以上及其他目標及特徵將參考隨附圖式自以下 對貫施例之各種態樣的詳細描述而變得顯而易知。 如下提供的實施方式將主要集中在發光材料之實例。至 於本發明中建議之發光裝置、系統及方法’先前部分已給 出適用描述且可參考現有相關論文或產品。 實例I : 貫例1係指（^5(7}〇山/^〜3 + (7%/)]\^ + "%),其可由以下方 法製造： 已將起始材料 1.009 g CaC03、4.0004 g CaHP04.2H20、 0.32 g奈米尺寸caF2及 〇·〇76 g PrF3 及 0.016 g NaF研磨 0·5小 時。掺合物隨後在氣氣下在約丨丨〇〇〇C下退火1小時。最 後’研磨材料且經由36 μηι篩篩分。 圖1展示實例I之材料之XRD圖譜。圖2展示實例〗之材料 之激發光譜（左光譜）、發射光譜（右光譜）及反射光譜（右上 方光譜）。圖3展示實例I之材料之發射光譜（在該圖式以及 在以下提及之其他相同類型之圖式中沿著波長延伸相對較 窄之曲線）與殺菌作用所需光譜之間的比較。 Ca5(P〇4)3F:pr，Na之發射最大值在約245 nm下，其展示與 殺菌作用曲線良好重疊。顯而易見此材料為用於UV-C輕 159033.doc 201229199 射之放電燈之極好材料。 實例II : 實例II係指心5(P0山厂其可由以下方 法製造： 已將起始材料5.036 g SrC03、2.675 g (NH4)2HP04.2H20、 0.487 g 奈米尺寸 SrF2 及 0.076 g PrF3 及 0.016 g NaF 研磨 0.5 小時。摻合物隨後在氮氣下在約11 〇〇乞下退火1小時。最 後，研磨材料且經由36 μιη篩篩分。
SrKPOAPPnNa之發射最大值在約240 nm下，其亦展示 與殺菌作用曲線良好重疊。自圖4至6顯而易見此材料為用 於UV-C輻射之放電燈之極好材料。 實例III : 實例出係指^山力^乂户^ + ^/吻’其可由以下方法製 造： 將起始材料 4.000 g Y2〇3、0.147 g Li2C〇3、1.433 g奈米 尺寸Si〇2及0.061 g PreOn懸浮於乙醇中且研磨材料直至溶 劑完全蒸發。過後，在CO下在l〇〇(TC下焙燒乾燥材料6小 時且隨後研磨且在CO下在ll〇(Tc下焙燒6小時。最後，研 磨材料且經由36 μιη篩篩分。自圖7至8顯而易見此材料為 用於UV-C輻射之放電燈之極好材料。 實例IV : 方法製造： 起始材料 5.036 g BaC03、2.675 g (ΝΗ4)2ΗΡ04.2Η2〇、 159033.doc 201229199 0.487 g 奈米尺寸 BaF2 及 0.076 g PrF3 及 0.016 g NaF 已研磨 0.5小時。摻合物隨後已在氮氣下在11 〇 〇 °c下退火i小時。 最後’研磨材料且經由36 μπι篩篩分。自圖9至l〇顯而易見 此材料為用於UV-C輻射之放電燈之極好材料。 上述實施例僅為本發明之較佳實施例。所揭示之實施例 之其他變體可在實踐本發明中為熟習此項技術者自圖式、 揭示内容及隨附申請專利範圍之研究所瞭解且由其實現。 此等變體亦應視為在本發明之範疇内。在申請專利範圍及 說明書中’動詞「包含」及其變化形式之使用不排除其他 元件或步驟，且不定冠詞「一」不排除複數。 【圖式簡單說明】 圖1屐示本發明之第一例示性發光材料（實例j : 山 + + 乃之XRD圖譜； 圖2展示本發明之第一發光材料（實例I)之激發光譜（左光 譜）、發射光譜（右光譜）及反射光譜（右上方光譜）； 圖3展示第一發光材料（實例I)之發射光譜與殺菌作用所 需光譜之間的比較； 圖4展示本發明之第二例示性發光材料（實例π : SV5(TO 山 + + 之 XRD圖譜； 圖5展示本發明之第二發光材料（實例Π)之激發光譜（左 光譜）、發射光譜（右光譜）及反射光譜（右上方光譜）； 圖6展示第二發光材料（實例Π)之發射光譜與殺菌作用曲 線所需光譜之間的比較； 圖7展示本發明之第三例示性發光材料（實例in : 159033.doc 201229199 }^2^576026./>^ + (^%乃之又110圖譜； 圖8展示本發明之第三發光材料（實例III)之激發光譜（左 光譜）、發射光譜（右光譜）及反射光譜（右上方光譜）； 圖9展示本發明之第四例示性發光材料（實例IV : 圖10展示本發明之第四發光材料（實例IV)之激發光譜（左 光譜）、發射光譜（右光譜）及反射光譜（右上方光譜）。 159033.doc •10-
Claims (1)
- 201229199 七、申請專利範圍： 1. 一種發光材料，其包含選自包含（Y^LuALiSieOwLn或/ 及AE5(P〇4)3F:Ln，A之群之組分，其中Ln為三價稀土金 屬’ AE為二價鹼土金屬，且a為單價鹼金屬，5^〇〇且 S1.0。 2. 如請求項1之發光材料，其中Ln係選自包含三價pr、三 4貝N d或其混合物之群。 3. 如請求項1之發光材料，其中AE係選自包含二價Ca、二 價S r、一價B a或其混合物之群。 4. 如請求項1之發光材料，其中a係選自包含單價Li、單價 Na卓彳貝K、单價Rb、单價Cs或其混合物之群。 5. 如清求項1之發光材料，其中當藉由激發光譜在uv光譜 範圍中之光激發時，該發光材料具有在uvc範圍中之發 射峰。 6 種發光裝置’其能夠發射在第一 UV光譜範圍中之第— 光’该發光裝置包含如請求項1至5中任一項之發光材料 以吸收至少部分該第一 uv光且發射在不同於該第一 UV 光譜範圍的第二UV光譜範圍中之第二光。 7·如請求項6之發光裝置，其中該發光裝置包含具備放電 容器之放電燈’該放電容器包含具有放電維持組合物之 充氣’且該放電容器之至少一部分壁塗有該發光材料。 8'如凊求項6之發光裝置’其中該放電燈包含Hg或惰性氣 體放電燈或/及LED燈。 9. 一種包含如請求項6至8中任一項之發光裝置之系統，該 159033.doc 201229199 系統進一步包含能夠使得由該發光裝置所發射之光照射 待滅菌之物件的單元。 ίο. 一種應用殺菌劑之方法，其包含使得由如請求項6至8 任一項之發光裝置所發射之光照射待滅菌 8中 驟。 <物件的步 159033.doc
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