TW201518475A - 改良式砲彈發光材料及其製造方法與光源 - Google Patents
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Abstract
一種改良式石榴石發光材料，其可被第一波長範圍內的電磁輻射激發，從而可由該石榴石發光材料發射第二波長範圍內的電磁輻射。本發明亦有關於一種製造改良式石榴石發光材料的方法與一種包括本發明之石榴石發光材料的光源。該石榴石發光材料係藉由三價鈰激活且具有通用化學式為(LuxYyGdzAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12之主晶格，其中AK=Li、Na及/或K；B=Ga及/或In；且X=F、Cl及/或Br。
Description
本發明係有關於一種改良式石榴石發光材料，其可被第一波長範圍內的電磁輻射激發，從而可由該石榴石發光材料發射第二波長範圍內的電磁輻射。本發明亦有關於一種製造改良式石榴石發光材料的方法與一種包括本發明之石榴石發光材料的光源。
WO 87/02374 A1揭露了公式為Y3Al5O12的石榴石發光材料粒子，其與硫酸鹽結合。
JP 10242513 A揭露了通用化學式為(RE1-xSmx)3(AlyGa1-y)5O12：Ce及(YrGd1-r)3Al5O12：Ce的石榴石發光材料。
WO 2012/009455 A1揭露了以下通用化學式之改質型石榴石發光材料：(Lu1-a-b-cYaTb1-bAc)3(Al1-dBd)5(O1-eCe)12：Ce,Eu
其中A=Mg、Sr、Ca、Ba；B=Ga、In；C=F、CI、Br；以及：
(Y,A)3(Al,B)5(O,C)12：Ce其中A=Tb、Gd、Sm、La、Lu、Sr、Ca、Mg；B=Si、Ge、B、P、Ga。
US 5,988,925揭露了以下通用化學式之石榴石發光材料：(RE1-rSmr)3(Al1-sGas)5O12：Ce
其中RE=Y、Gd。
WO 01/08453 A1揭露了以下通用化學式之石榴石發光材料：(Tb1-x-ySExCey)3(Al,Ga)5O12
其中SE=Y、Gd、La、Sm、Lu。
嵌入Tb之目的在於使得發射波長發生位移，從而提供特別是用於白色LED的發光材料。
EP 2 253 689 A2揭露了以下通用化學式之發光材料：a(M1O)．b(M2 2O)．c(M2X)．dAl2O3．e(M3O)．f(M4 2O3)．g(M5 oOp)．h(M6 xOy)
其中M1=Cu、Pb；M2=Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag；M3=Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn；M4=Sc、B、Ga、In；M5=Si、Ge、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo；M6=Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
該案在具體實例中給出了Cu0.2Mg1.7Li0.2Sb2O7：Mn及Cu0.02Ca4.98(PO4)3Cl：Eu。通配符M6表示例如可為Y、Ce、Eu或Gd的激活劑。該主晶格可包括M1、M2、M3、M4及M5，其中此等通配符不表示Lu、Y及Gd。
US 2005/0093442 A1揭露了以下通用化學式之石榴石發光材
料：(Tb1-x-y-z-wYxGdyLuzCew)3MrAl5-rO12+δ
其中M=Sc、In、Ga、Zn、Mg。
US 2004/0173807 A1揭露了以下通用化學式之石榴石發光材料：RE3(Ak1-sGas)5O12：Ce：xMAl2O4
其中RE=Y、Gd、Sm、Lu、Yb；且M為鹼金屬或鹼土金屬。變量x為0.01%至1.0%。
該公開案未給出發光材料之具體實例。在唯一一個實例中，M表示Ba，因此，在此發光材料中摻雜有少量的BaAl2O4。
本發明之目的在於，自該先前技術出發提供一種有所改質之改良式石榴石發光材料，其發射波長根據該石榴石發光材料之組分的濃度而在較大的範圍內發生變化。本發明亦有提供一種製造改良式石榴石發光材料的方法與一種包含改良式石榴石發光材料的光源。
本發明用以達成上述目的之解決方案為如所附之申請專利範圍第1項所述的一種石榴石發光材料。本發明用以達成上述目的之解決方案亦為如所附之並列申請專利範圍第7項所述的一種製造改良式石榴石發光材料的方法與如所附之並列申請專利範圍第8項所述的一種光源。
本發明之石榴石發光材料係指轉換發光材料。因此，該石榴石發光材料可藉由第一波長範圍內的電磁輻射激發。該處於第一波長範圍內的電磁輻射尤指光或UV輻射。實施激發後，該石榴石發光材料可發射第
二波長範圍內的電磁輻射。該處於第二波長範圍內的電磁輻射尤指光或UV輻射。該第一波長範圍較佳不同與該第二波長範圍。
該石榴石發光材料係藉由三價鈰激活。為此，該鈰係少量地摻雜至該石榴石發光材料的主晶格。該石榴石發光材料之主晶格中亦可摻雜有其他用作共激活劑的離子。
該石榴石發光材料之主晶格具有以下之通用化學式：(LuxYyGdzAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12
在該公式中，AK表示選自包括元素Li、Na及K之群的一或多個鹼金屬。通配符B表示Ga、In或上述元素之混合物。通配符X表示選自包括元素F、Cl及Br之群的一或多個鹵素。
變量x、y及z皆大於等於零且小於一。變量k大於零，因此，該鹼金屬原則上包含在該發光材料內。變量k小於一。變量x、y、z與k之和等於一。變量b及c皆大於等於零且小於等於一。變量b與c之和大於零且較佳大於0.5。變量d大於等於零且小於一。變量b、c及d之和小於等於一。變量e大於零且小於等於一。變量e較佳大於0.5。變量f大於等於零且小於一。變量e與f之和小於等於一。
本發明之石榴石發光材料之特徵在於，一或多個單價鹼金屬Li、Na及K嵌入該主晶格。透過選擇所嵌入之鹼金屬及選擇其比例k便可對本發明之石榴石發光材料之發射的波長產生影響。由於Li的離子半徑較小，嵌入Li作為鹼金屬使得該發射發生綠移，而嵌入Na及/或K作為鹼金屬後，因該鹼金屬之離子半徑而實現紅移。該位移在相關之範圍內隨該鹼金屬之比例k而增大。
在發光材料領域，存在不同的用於表示發光材料的命名法。採用簡化的公式表示時，不對激活劑的濃度進行量化，故在正式晶格組分之還原比例的指數中不將濃度考慮在內。根據此種簡化之命名法，可將本發明之石榴石發光材料表示如下：(LuxYyGdzAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12：Ce
通配符AK、B及X表示與前述之主晶格的公式中的元素相同的元素。變量x、y、z、k、b、c、d、e及f的取值範圍與前述之主晶格的公式相同。
根據一種用於表示發光材料的更為詳盡的命名法，對該激活劑的比例進行量化考慮。根據此種命名法，可將本發明之石榴石發光材料表示如下：(Lux' Yy' Gdz' AKk' )3(AlbBcPd)5(OeXf)12：Cea
通配符AK、B及X表示與前述之主晶格的公式中的元素相同的元素。變量b、c、d、e及f的取值範圍與前述之主晶格的公式相同。變量x'、y'及z'皆大於等於零且小於等於(1-a-k')，其中k'大於零且小於(1-a)。x'、y'、z'及k'之和為(1-a)。
該激活劑鈰之比例原則上大於零。該比例較佳小於等於0.4。在上述本發明之發光材料的公式中，變量a表示鈰之比例，就該公式而言，該變量a大於零且較佳小於等於0.4。激活劑鈰之比例較佳為0.005至0.15。
本發明之石榴石發光材料亦可含有較小比例之其他化學元素，只要該等化學元素並不阻止本發明因該主晶格中的鈰所導致之發射，而是僅對該發射產生輕微影響。
在本發明之石榴石發光材料的第一組較佳實施方式中，該鹵素X包含在該主晶格內。其中，該主晶格不包括磷，故變量d等於零且變量b與c之和等於一。變量f為變量k的四分之一。變量e為一減變量k的八分之三。所得出之主晶格的通用化學式為：(LuxYyGdzAKk)3(AlbB1-b)5(O1-(3/8)．kXk/4)12。
在本發明之石榴石發光材料的第二組較佳實施方式中，磷包含在該主晶格內。其中，該主晶格不包括鹵素X，故變量f等於零且變量e等於一。變量d為變量k的三分之一。變量b為一減變量c減變量k的四十五分之七。所得出之主晶格的通用化學式為：(LuxYyGdzAKk)3(Al1-c-(7/45)．kBcPk/3)5O12。
AK原則上可由鹼金屬Li、Na及K中的一個構成，從而得出以下多個實例：(Lu0,9Li0,1)3Al5(O0,9625F0,025)12：Ce
(Y0,95Na0,05)3Al5(O0,98125F0,0125)12：Ce
(Y0,99K0,01)3Al5(O0,9625F0,0025)12：Ce
鹼金屬AK亦可由Li、Na或K中的多個構成。進一步較佳地，該鹼金屬由Li、由Na或者由K構成。該等鹼金屬尤其適於嵌入該石榴石主晶格。
根據尤佳實施方式，該鹼金屬由Li構成，從而降低該石榴石發光材料的發射波長。
根據其他尤佳實施方式，該鹼金屬由Na構成，從而增大該石榴石發光材料的發射波長。
X原則上可由鹵素F、Cl及Br中的一個構成，從而得出以
下多個實例：(Lu0,9Li0,1)3Al5(O0,9625F0,025)12：Ce
(Y0,95Na0,05)3Al5(O0,98125Cl0,0125)12：Ce
(Y0,99Na0,01)3Al5(O0,99625Br0,0025)12：Ce
鹵素X可由F、Cl或Br或者由上述元素之混合物構成。鹵素X較佳由F、由Cl或者由Br構成。
根據尤佳實施方式，鹵素X由F構成，從而便於該石榴石發光材料之合成。
第一組較佳實施方式僅包括稀土金屬Lu、Y及Gd中的Lu，故y=z=0且x=1-k，遂得出該主晶格之通用式(Lu1-kAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12。此種發光材料的一實例為(Lu0.9Li0.1)3Al5(O0.9625F0.025)12：Ce。在該第一組較佳實施方式中，該鹼金屬較佳由Li構成。如此可使得該發射發生綠移。
第二組較佳實施方式僅包括稀土金屬Lu、Y及Gd中的Y，故x=z=0且y=1-k，遂得出該主晶格之通用式(Y1-kAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12。此種發光材料的一實例為(Y0.95Na0.05)3Al5(O0.98125F0.0125)12：Ce。在該第二組較佳實施方式中，該鹼金屬較佳由Li構成。如此可使得該發射發生綠移。在該第二組較佳實施方式中替代地，該鹼金屬較佳由Na構成。如此可使得該發射發生橙移。
第三組較佳實施方式僅包括稀土金屬Lu、Y及Gd中的Y及Gd，故x=0且y+z=1-k，遂得出該主晶格之通用式(YyGdzAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12。此種發光材料的實例為(Y0.45Gd0.45Na0.1)3Al5(O0.95F0.05)12：Ce及(Y0.45Gd0.45Na0.05)3Al5(CO0.98125Cl0.0125)12：Ce。在該第三組較佳實施方式中，該鹼金屬較佳由Na構成。如此可使得該發射發生橙
移。
第四組較佳實施方式僅包括稀土金屬Lu、Y及Gd中的Lu及Gd，故y=0且x+z=1-k，遂得出該主晶格之通用式(LuxGdzAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12。此種發光材料的一實例為(Lu0.75Gd0.15Li0.1)3Al5(O0.9625F0.05)12：Ce。在該第四組較佳實施方式中，該鹼金屬較佳由Li構成。
該鹼金屬之比例k較佳為0.0025至0.2。該鹵素X之比例較佳為0.000625至0.05。
存在於該主晶格中的鋁可部分或全部被該通配符B取代。用In及/或Ga取代Al可降低該石榴石發光材料的發射波長。一相關之實例為：(Lu0,9Li0,1)3(Al0,9Ga0,1)5(O0,9625F0,025)12：Ce
Al較佳僅被B部分取代，故c<1，進一步較佳地，c<0.4。根據替代性較佳實施方式，Al不被B取代，故c=0。
該第二組較佳實施方式的實例為：(Y0,9Li0,1)3(Al0,984P0,033)5O12：Ce
(Lu0,9Li0,1)3(Al0,984P0,033)5O12：Ce。
該第一波長範圍較佳為250nm至500nm。
該第一波長範圍的平均波長較佳處於該光譜之藍色光譜範圍內，採用該平均波長時，該石榴石發光材料的激發係最大。
該第二波長範圍的平均波長較佳為480nm至630nm，尤佳為500nm至600nm，採用該平均波長時，該石榴石發光材料的發射係最大。
本發明之方法用於製造改良式石榴石發光材料。該待製造之石榴石發光材料係指轉換發光材料。因此，該待製造之石榴石發光材料可藉由第一波長範圍內的電磁輻射激發。該處於第一波長範圍內的電磁輻射尤指光或UV輻射。實施激發後，該石榴石發光材料可發射第二波長範圍內的電磁輻射。該處於第二波長範圍內的電磁輻射尤指光或UV輻射。
本發明之方法首先包括一步驟，該步驟中係提供至少一包括Lu、Y及/或Gd的化合物。此外提供至少一包括Al、Ga及/或In的化合物。上述化合物中的至少一個由氧化物構成。上述化合物較佳由草酸鹽、碳酸鹽、鹵化物及/或氧化物構成。尤佳所有化合物皆由氧化物構成。
下一步驟係提供一包括鈰的化合物；較佳為氧化物或草酸鈰。
此外提供一通用化學式為AKX之化合物。其中，通配符AK表示選自包括元素Li、Na及K之群的一或多個鹼金屬。通配符X表示選自包括元素F、Cl及Br之群的一鹵素，或者表示一磷酸鹽。在本發明之方法中，該化合物AKX處於雙功能。該化合物係某種起始材料，其組分包含在未來之反應產物，即該石榴石發光材料內。AKX亦用作熔劑。
本發明之方法的下一步驟係對該等所提供之化合物進行研磨並混合為一混合物。隨後將該混合物加熱至大於1400℃，較佳大於1600℃的溫度，在此情況下，該混合物的各組分反應成為一石榴石發光材料。較佳在還原性氣氛條件下進行加熱。最後將該石榴石發光材料冷卻。
本發明之方法較佳用以製造本發明之發光材料。本發明之方法較佳用以製造本發明之發光材料的較佳實施方式。
本發明之光源包括本發明之石榴石發光材料。本發明之光源另包括用於發射該第一波長範圍內的電磁輻射的輻射源。該輻射源較佳係指用於將電能轉換為電磁輻射的半導體元件，尤指電致發光的發光材料，如氮發光材料。藉由該輻射源較佳可發射處於光譜的藍色光譜範圍內的光。因此，該第一波長範圍較佳包括該光譜的藍色光譜範圍。該輻射源及該石榴石發光材料係以某種方式佈置在該光源中，使得可由該輻射源所發射的輻射入射至該石榴石發光材料從而對其進行激發。該輻射源及該石榴石發光材料較佳以某種方式佈置在該光源中，使得該可由該輻射源所發射的輻射與該可由該石榴石發光材料所發射的輻射的一混合可自該光源射出。該可由該輻射源所發射的輻射與該可由該石榴石發光材料所發射的輻射的該混合較佳係指白色光。
根據本發明之光源的較佳實施方式，該石榴石發光材料的第二波長範圍具有一處於該光譜之綠色、黃色或橙色光譜範圍內的平均波長。尤佳可由該石榴石發光材料發射綠色光。該平均波長較佳小於550nm，尤佳小於530nm。該光源另包括第二轉換發光材料，其可被該可由該輻射源所發射的輻射激發，在此情況下，可由該第二轉換發光材料發射處於該光譜之橙色及/或紅色光譜範圍內的電磁輻射。該輻射源之輻射較佳係指處於光譜的藍色光譜範圍內的光，該輻射、該石榴石發光材料之綠色輻射以及該第二轉換發光材料之橙色及/或紅色輻射在混合後產生具有較高顯色指數的白色光。
根據本發明之光源的一種替代較佳實施方式，該石榴石發光材料的第二波長範圍具有一處於該光譜之黃色光譜範圍內的平均波長，而
該輻射源的輻射係指處於該光譜之藍色光譜範圍內的光。在本發明之光源的此等實施方式中較佳不設置另一轉換發光材料。
本發明之光源較佳由LED或者由液晶顯示器用LED背光裝置構成。
11‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
12‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.25% LiF
13‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
14‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
15‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
16‧‧‧發射光譜Lu3Al5O12
21‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
22‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)2-1.25% LiF
23‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
24‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
25‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
26‧‧‧激發光譜Lu3Al5O12
31‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
32‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.25% LiF
33‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
34‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
35‧‧‧激發光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
36‧‧‧激發光譜Lu3Al5O12
41‧‧‧發射光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
42‧‧‧發射光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(38)．kFk/4)12-1.25% LiF
43‧‧‧發射光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
44‧‧‧發射光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
45‧‧‧發射光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
46‧‧‧發射光譜(LuxGdz)3Al5O12
51‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
52‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1/25% LiF
53‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
54‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
55‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
56‧‧‧激發光譜(LuxGdz)3Al5O12
61‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
62‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.25% LiF
63‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
64‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
65‧‧‧激發光譜(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
66‧‧‧激發光譜(LuxGdz)3Al5O12
71‧‧‧發射光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.25% NaF
72‧‧‧發射光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.50% NaF
73‧‧‧發射光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.75% NaF
74‧‧‧發射光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.00% NaF
75‧‧‧發射光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.15% NaF
77‧‧‧發射光譜Y3Al5O12
81‧‧‧激發光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.25% NaF
86‧‧‧激發光譜(Y1-kNaKk)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.50% NaF
87‧‧‧激發光譜Y3Al5O12
圖1為本發明之石榴石發光材料之較佳實施方式的發射光譜，包含成分為(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12之主晶格；圖2為圖1所示實施方式的激發光譜；圖3為圖1所示實施方式的更多激發光譜；圖4為本發明之石榴石發光材料之較佳實施方式的發射光譜，包含成分為(LuxGdzLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12之主晶格；圖5為圖4所示實施方式的激發光譜；圖6為圖4所示實施方式的更多激發光譜；圖7為本發明之石榴石發光材料之較佳實施方式的發射光譜，包含成分為(Y1-kNak)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12之主晶格；及圖8為圖7所示實施方式的激發光譜。
下面結合附圖所示較佳實施方式及其相關描述對本發明的更多優點、細節及改良方案進行說明。
本發明之石榴石發光材料的圖1至圖3所示較佳實施方式，該等實施方式具有通用化學式為(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12之主晶格且摻雜有
鈰作為激活劑，其莫耳分量為0.14。
為製造該等實施方式，稱量不同量的Lu2O3、CeO2、Al2O3及LiF，並隨後將其混合。在約1650℃的溫度條件下對該等混合物實施退火，從而形成發光材料。在該系列之實施方式中，特別是LiF的比例有所變化。該等起始材料之稱量之量參閱表1表3。
圖1為一系列該等實施方式的發射光譜，其中Li及F的比例有所變化；以及一對比用非本發明之實施方式的發射光譜，此實施方式之製造方案中，在混合物中不含LiF，但在該混合物的其他方面係品質相同。用波長為465nm的輻射實施激發。混合物中具有不同LiF比例的該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係參閱表2。
圖2為該系列之實施方式的激發光譜，其中Li及F的比例有所變化。該等激發光譜係針對515nm之發射波長。該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係同樣參閱表2。
圖3為該系列之實施方式的更多激發光譜，其中Li及F的比例有所變化。該等更多激發光譜係針對555nm之發射波長。該等不同實
施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係同樣參閱表2。
圖4至圖6涉及本發明之石榴石發光材料的更多較佳實施方式，該等實施方式具有通用化學式為(LuxGdzLiK)3Al5(O1-(3/8)．KFK/4)12之主晶格且摻雜有鈰作為激活劑，其莫耳分量為0.050。
為製造該等實施方式，稱量不同量的Gd2O3、CeO2、Al2O3及LiF，並隨後將其混合。此後分別稱量某個量的Lu2O3並與相應混合物混合。在約1650℃的溫度條件下對該等混合物實施退火，從而形成發光材料。在該系列之實施方式中，特別是LiF的比例亦有所變化。該等起始材料之稱量之量參閱表3。
圖4為該系列之實施方式的發射光譜，其中Li及F的比例有所變化；以及一對比用非本發明之實施方式的發射光譜，此實施方式之製造方案中，在混合物中不含LiF。用波長為465nm的輻射實施激發。混合物中具有不同LiF比例的該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係參閱表4。
圖5為該系列之實施方式的激發光譜，其中Li及F的比例有所變化。該等激發光譜係針對515nm之發射波長。該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係同樣參閱表4。
圖6為該系列之實施方式的更多激發光譜，其中Li及F的比例有所變化。該等更多激發光譜係針對555nm之發射波長。該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係同樣參閱表4。
圖7及圖8涉及本發明之石榴石發光材料的更多較佳實施方式，該等實施方式具有通用化學式為(Y1-KNaK)3Al5(O1-(3/8)．KFK/4)12之主晶格且摻雜有鈰作為激活劑，其莫耳分量為0.040。
為製造該等實施方式，稱量不同量的CeO2、Al2O3及NaF，並隨後將其混合。此後分別稱量某個量的Y2O3並與相應混合物混合。在還原性氣氛中且在約1675℃的溫度條件下對該等混合物實施退火，從而形成發光材料。在該系列之實施方式中，特別是NaF的比例亦有所變化。該等起始材料之稱量之量參閱表5。
圖7為該系列之實施方式的發射光譜，其中Na及F的比例有所變化；以及一對比用非本發明之實施方式的發射光譜，此實施方式之製造方案中，在混合物中不含NaF。用波長為465nm的輻射實施激發。該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係參閱表6。
圖8為該系列之實施方式的更多激發光譜，其中Na及F的比例有所變化。該等更多激發光譜係針對565nm之發射波長。該等不同實施方式與用元件符號所表示之光譜的對應關係同樣參閱表6。
本發明之石榴石發光材料的更多較佳實施方式，具有通用化學式為(Lu1-KLiK)3(Al1-(7/45)．KPK/3)5O12之主晶格且摻雜有鈰作為激活劑，其莫耳分量為0.010。
為製造該等實施方式，稱量不同量的CeO2、Al2O3及Li3PO4，並隨後將其混合。此後分別稱量某個量的Lu2O3並與相應混合物混合。在還原性氣氛中且在約1675℃的溫度條件下對該等混合物實施退火，從而形成發光材料。在該系列之實施方式中，特別是Li3PO4的比例有所變化。該等起始材料之稱量之量參閱表。
11‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-0.5% LiF
12‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-1.25% LiF
13‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-2.5% LiF
14‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-5.0% LiF
15‧‧‧發射光譜(Lu1-kLik)3Al5(O1-(3/8)．kFk/4)12-10.0% LiF
16‧‧‧發射光譜Lu3Al5O12
Claims (10)
- 一種石榴石發光材料，其可被第一波長範圍內的電磁輻射激發，從而可由該石榴石發光材料發射第二波長範圍內的電磁輻射，其中該石榴石發光材料係藉由三價鈰激活且具有以下通用化學式之主晶格：(LuxYyGdzAKk)3(AlbBcPd)5(OeXf)12其中：AK=選自包括元素Li、Na及K之群的一或多個鹼金屬；B=Ga及/或In；X=選自包括元素F、Cl及Br之群的一或多個鹵素；0x、y、z<1；x+y+z+k=1；0<k<1；0b1；0c1；0<b+c；0d<1；b+c+d1；0<e1；0f<1；以及e+f1。
- 如申請專利範圍第1項之石榴石發光材料，其特徵在於：d=0； b+c=1；f=k/4；以及e=1-(3/8)．k；得出該主晶格的以下通用化學式：(LuxYyGdzAKk)3(AlbB1-b)s(O1-(3/8)．kXk/4)12。
- 如申請專利範圍第1項之石榴石發光材料，其特徵在於：e=1；f=0；d=k/3；以及b=1-c-(7/45)．k；得出該主晶格的以下通用化學式：(LuxYyGdzAKk)3(Al1-c-(7/45)．kBcPk/3)5O12。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之石榴石發光材料，其特徵在於，該通配符AK表示Li或表示Na。
- 如申請專利範圍第2項或者如針對申請專利範圍第2項回溯引用之申請專利範圍第4項之石榴石發光材料，其特徵在於，該通配符X表示F。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項之石榴石發光材料，其特徵在於，該第二波長範圍的平均波長為500nm至600nm。
- 一種製造石榴石發光材料的方法，包括以下步驟：提供至少一包括Lu、Y及/或Gd的化合物以及至少一包括Al、Ga及/或In的化合物，其中該等化合物中的至少一個由氧化物構成； 提供一包括Ce的化合物；提供一通用化學式為AKX之化合物，其中AK表示選自包括元素Li、Na及K之群的一或多個鹼金屬，且X表示選自包括元素F、Cl及Br之群的一鹵素，或者表示一磷酸鹽；對該等所提供之化合物進行研磨並混合為一混合物；將該混合物加熱至大於1400℃的溫度，在此情況下，該混合物反應成為一石榴石發光材料；以及將該石榴石發光材料冷卻。
- 一種光源，包含如申請專利範圍第1至6項中任一項之石榴石發光材料及用於發射該第一波長範圍內的電磁輻射的輻射源。
- 如申請專利範圍第8項之光源，其特徵在於，該石榴石發光材料之該第二波長範圍在該光譜之綠色光譜範圍內具有最大值，以及，該光源包括第二轉換發光材料，其可被該可由該輻射源所發射的輻射激發，在此情況下，可由該第二轉換發光材料發射處於該光譜之橙色及/或紅色光譜範圍內的電磁輻射。
- 如申請專利範圍第8或9項之光源，其特徵在於，該光源由LED或者由液晶顯示器用LED背光裝置構成。
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