发光材料、用于制造发光材料的方法和发光材料的应用技术

本发明专利技术的实施方式描述一种包含无机物质的发光材料，所述无机物质在其组成中至少包含元素D、元素A1、元素AX、元素SX和元素NX(其中D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的元素，A1是一种、两种或多种选自不包含在D中的二价金属的元素，SX是一种、两种或多种选自四价金属的元素，AX是一种、两种或多种选自三价金属的元素，并且NX是一种、两种或多种选自O、N、S、C、Cl、F的元素)并且所述无机物质具有相同的晶体结构、如Sr(SraCa1‑a)Si2Al2N6。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术申请是申请日为2014年10月8日、申请号为201480055826.6、专利技术名称为“发光材料、用于制造发光材料的方法和发光材料的应用”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术提出一种发光材料。此外，本专利技术提出用于制造这种发光材料的方法和这种发光材料的应用。在EP 2 135 920和EP 1 696 016中提出一种发光材料，所述发光材料适合用于在半导体器件、如LED或激光二极管中使用。
技术实现思路
本专利技术待实现的目的在于，提出一种发光材料，所述发光材料光谱相对窄带地以红色光谱范围发射。此外，通过具有独立权利要求的特征的发光材料、方法和应用来实现所述目的。优选的改进方案是从属权利要求的主题。通常，根据本专利技术的发光材料的特征在于，发光材料包含无机物质，所述无机物质在其组成中至少包含元素D、元素A1、元素AX、元素SX和元素NX(其中D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)和Yb的元素，A1是一种、两种或多种选自不包含在D中的二价金属的元素，SX是一种、两种或多种选自四价金属的元素，AX是一种、两种或多种选自三价金属的元素，并且NX是一种、两种或多种选自O、N、S、C、Cl、F的元素)并且所述无机物质具有与Sr(SraCa1-a)Si2Al2N6的相同的晶体结构。专利技术人确定：相对于常规的发光材料，这种发光材料具有一系列优点，其如下进一步地描述。在下文中，具有“与Sr(SraCa1-a)Si2Al2N6相同的晶体结构”的发光材料限定为如下发光材料，所述发光材料除了空间群P21之外也还能够描述成根据国际晶体学表A(International Tables Crystallography A)的空间群1至3之一、即下列空间群之一：P1、P2、P1和其在元素Al-N和Si-N之间的化学键长度从根据特沃尔得解析(Rietveld-Analyse)从原子坐标和晶格常数中计算而位于在图22中描述的值的±15％的值之内。根据本专利技术的另一实施方式，空间群是单斜晶的P21。根据本专利技术的另一实施方式，无机物质能够通过下列通式描述：(DaA1b)(DcA1d)SXeAXfNXg其中a+b≤1并且c+d≤1并且其中参数a、b、c、d、e、f和g满足下列条件：0≤a≤0.5；0≤c≤0.5；0≤b≤1；0≤d≤1；a+c＞0；b+d＜2；0.1≤e≤8；0.1≤f≤16；0.8(f+4/3e+2/3(b+d))≤g；和g≤1.2(f+4/3e+2/3(b+d))。优选下列关系适用：0≤a≤0.1；0≤c≤0.1；0≤b≤1；0≤d≤1；a+c＞0；b+d＜2；0.1≤e≤8；0.1≤f≤16；0.8(f+4/3e+2/3(b+d))≤g；和g≤1.2(f+4/3e+2/3(b+d))。根据另一实施方式，发光材料具有化学通式A1(A1aM1-a)SX2AX2NX6:D。在此，A1是至少一种二价金属元素、例如Sr，M是其他二价金属元素、例如Ca，SX包含至少一种四价元素、例如Si和/或C，AX包含至少一种三价元素、如Al和/或La并且NX包含至少一种选自N、O、F、Cl的元素。此外，在该化学式中通用元素A1、M、SX、AX和NX能够具有上面已经描述的意义、即D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)、尤其Li、Tm和Yb的元素，A1是一种、两种或多种选自不包含在D中的二价金属的元素，SX是一种、两种或多种选自四价金属的元素、例如Si、C、Ge、Hf、Zr、Ti，AX是一种、两种或多种选自三价金属的元素、例如Al、La、Ga、In、B，并且NX是一种、两种或多种选自O、N、S、C、Cl、F的元素。在此，参数值a能够位于0.6和1.0之间或位于0.8至1.0之间。此外，能够适用a＜1。此外，根据另一实施方式的本专利技术的主题是通式为Sr(SraM1-a)Si2Al2(N,X)6:D,A,B,E,G,L的发光材料，其中对根据本专利技术的发光材料用元素A、B、E、G和L进行共掺杂并且所述共掺杂物质能够占据主晶格中的位置或间隙位。通用元素X代表例如O或卤素的元素，如果存在晶格中存在已占据间隙位或存在在晶格位上的空位，那么所述元素尤其也用于载流子平衡。在此，金属M单独地或组合地选自Ca、Ba、Mg，A选自与M不同且与另一所采用的掺杂物质D不同的二价金属、例如Cu、Zn或其组合物，B代表三价金属、尤其过渡金属或稀土金属、例如La或Pr，并且Eu代表一价金属、例如Li或其他碱金属，如Cs、Rb、K或Na。G代表四价元素、例如C或Ge，或Hf、Zr、Ti。元素L在此代表三价元素、例如B、Ga或In。该发光材料尤其能够具有下列通式：Sr(SraM1-a)Si2Al2(N,O)6:D,A,B,E,G在下文中，出于简化的理由同义地使用式Sr(SraM1-a)Si2Al2(N,O)6:D或Sr(SraM1-a)Si2Al2(N,O)6:Eu、Sr(SraM1-a)Si2Al2(N)6:D或Sr(SraM1-a)Si2Al2(N)6:Eu代替通式Sr(SraM1-a)Si2Al2(N,O)6:D,A,B,E,G。此外，掺杂物质能够占据在根据本专利技术的发光材料的晶格之内的特定的位置、例如晶格位或间隙位，并且也能够取代发光材料中的现有的元素，使得根据另一实施方式产生下列通式的发光材料：Sr(1-x-h)(SraM1-a)(1-y-i)A(x+y)B(h+i)/2E(h+i)/2Si(2-z)GzAl2-vLv(N,X)6:D尤其地，通式能够如下构成：Sr(1-x-h)(SraM1-a)(1-y-i)A(x+y)B(h+i)/2E(h+i)/2Si(2-z)GzAl2(N)6:D其中金属M和元素A、B和E代表正如上面描述的元素并且其中适用0≤x+y≤0.4、优选0≤x+y≤0.3、更优选0.04≤x+y≤0.3，x+y尤其能够是0.2或0.4，此外适用0≤h+i≤0.4、优选0≤h+i≤0.3、更优选0.04≤h+i≤0.3，其中也能够不存在B，使得x＝0并且y＝0。参数h+i尤其能够是0.2或0.4，其中也能够不存在B和E，使得适用h＝0并且i＝0。在此，二价金属A和/或由相同摩尔份额的三价和一价金属B和E构成的组合能够取代Sr和/或Ca。在此，参数x+y、h+i和z能够彼此独立地选择。此外，x和y和h和i也能够分别彼此独立地为0。G代表四价元素、例如C或Ge，所述四价元素取代Si，其中对于参数z适用：0≤z≤1，或0≤z≤0.5，或0.02≤z≤0.3，其中z尤其能够是0.02或0.4或者能够不存在四价元素，使得z＝0。元素L的参数v能够占据下列值：0≤v≤1，此外0≤v≤0.5。通过A取代Sr和M和/或通过由B和E的组合取代Sr和M能够引起改变在根据本专利技术的发光材料的CIE色彩空间中的色度坐标，引起改变根据本专利技术的发光材料的主波长、反射能力、视觉效果Vs、热淬灭性能、抗辐射稳定性、水解灵敏度和/或根据本专利技术的发光材料的FWHM，进而根据本专利技术的发光材料开启了其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备(30)，所述发光设备包括：‑放射在300nm至570nm之间的波长范围中的初级辐射的辐射源(35)，‑第一发光材料(40)，所述第一发光材料设置在所述初级辐射源(35)的光路中，并且将所述初级辐射的至少一部分转换成570nm至800nm的橙色至红色的波长范围中的次级辐射，其中所述第一发光材料包含无机物质，所述无机物质在其组成中至少包含元素D、元素A1、元素AX、元素SX和元素NX，其中‑D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、碱金属和Yb的元素，‑A1是一种、两种或多种选自二价金属的不包含在D中的元素，‑SX是一种、两种或多种选自四价金属的元素，‑AX是一种、两种或多种选自三价金属的元素，并且‑NX是一种、两种或多种选自O、N、S、C、Cl、F的元素，并且其中所述无机物质具有与Sr(SraCa1‑a)Si2Al2N6相同的晶体结构，并且以空间群P1、P2、P21或结晶。

【技术特征摘要】
2013.10.08 DE 102013220315.2;2013.10.30 DE 10201321.一种发光设备(30)，所述发光设备包括：-放射在300nm至570nm之间的波长范围中的初级辐射的辐射源(35)，-第一发光材料(40)，所述第一发光材料设置在所述初级辐射源(35)的光路中，并且将所述初级辐射的至少一部分转换成570nm至800nm的橙色至红色的波长范围中的次级辐射，其中所述第一发光材料包含无机物质，所述无机物质在其组成中至少包含元素D、元素A1、元素AX、元素SX和元素NX，其中-D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、碱金属和Yb的元素，-A1是一种、两种或多种选自二价金属的不包含在D中的元素，-SX是一种、两种或多种选自四价金属的元素，-AX是一种、两种或多种选自三价金属的元素，并且-NX是一种、两种或多种选自O、N、S、C、Cl、F的元素，并且其中所述无机物质具有与Sr(SraCa1-a)Si2Al2N6相同的晶体结构，并且以空间群P1、P2、P21或结晶。2.一种发光设备(30)，所述发光设备包括：-放射在300nm至570nm之间的波长范围中的初级辐射的辐射源(35)，-第一发光材料(40)，所述第一发光材料设置在所述初级辐射源(35)的光路中，并且将所述初级辐射的至少一部分转换成570nm至800nm的橙色至红色的波长范围中的次级辐射，其中所述第一发光材料具有通式A1(A1aM1-a)SX2AX2NX6:D，其中-A1是至少一种二价的金属元素，-M是不同于A1的二价金属元素，-D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、碱金属和Yb的元素，-SX包含至少一种四价元素，-AX包含至少一种三价元素，-NX包含至少一种选自N、O、F、Cl的元素，-参数a位于0.6和1.0之间，并且其中所述第一发光材料以空间群P1、P2、或P21结晶。3.一种发光设备(30)，所述发光设备包括：-放射在300nm至570nm之间的波长范围中的初级辐射的辐射源(35)，-第一发光材料(40)，所述第一发光材料设置在所述初级辐射源(35)的光路中，并且将所述初级辐射的至少一部分转换成570nm至800nm的橙色至红色的波长范围中的次级辐射，其中所述第一发光材料具有通式：Sr(SraM1-a)Si2Al2(N,X)6:D,A,B,E,G,L其中M单独或组合地选自Ca、Ba、Mg，D是一种、两种或多种选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、碱金属和Yb的元素A选自不同于M和D的二价金属，B＝三价金属，E＝一价金属，G＝四价元素，L＝三价元素，X＝O或卤素，并且参数a位于0.6和1.0之间，并且其中所述第一发光材料以空间群P1、P2、或P21结晶。4.一种发光设备(30)，所述发光设备包括：-放射在300nm至570nm之间的波长范围中的初级辐射的辐射源(35)，-第一发光材料(40)，所述第一发光材料设置在所述初级辐射源(35)的光路中，并且将所述初级辐射的至少一部分转换成570nm至800nm的橙色至红色的波长范围中的次级辐射，其中所述第一发光材料具有通式Sr(SraM1-a)Si2Al2N6:D，其中M选自：Ca、Ba、Zn、Mg和/或Li，D选自：Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb，并且参数a位于0.6和1.0之间，并且其中所述第一发光材料以空间群P1、P2、或P21结晶。5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光设备(30)，所述发光设备附加地具有：-第二发光材料(45)，所述第二发光材料设置在初级辐射源的光路中并且具有不同于所述第一发光材料的发射。6.根据权利要求5所述的发光设备(30)，所述发光设备附加地具有：-第二发光材料(45)，所述第二发光材料设置在次级辐射源的光路中并且吸收和转换所述次级辐射的至少一部分。7.根据权利要求5所述的发光设备(30)，-其中所述第二发光材料具有元素M、A、D、E、和X，其中M选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb中的一种或多种元素，A选自与M不同的二价金属元素中的一种或多种元素，D选自四价金属元素中的一种或多种元素，E选自三价金属元素中的一种或多种元素，X选自O、N、和F和具有与CaAlSiN3相同的晶体结构中的一种或多种元素。8.根据权利要求5所述的发光设备(30)，其中所述第二发光材料具有通用结构式：(Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE或者(Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga)5(O)12:RE其中X＝卤化物、N或二价元素，D＝三价或四价元素并且RE＝稀土金属作为活化剂。9.根据上述权利要求5所述的发光设备(30)，所述发光设备适合于闪光灯应用，其具有-通式为(Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE的第二发光材料，其中X＝卤化物或二价元素，D＝三价或四价元素并且RE＝稀土金属作为活化剂，-其中所述第二发光材料设置在所述初级辐射源(35)的光路中。10.根据权利要求9所述的发光设备(30)，所述发光设备适合于闪光灯应用，其中所述第二发光材料具有通式Lu3(Al1-xGax)5O12:Ce，或(Lu,Y)3(Al1-xGax)5(O)12:Ce，其中铈份额以稀土金属计占0.5摩尔％-5摩尔％和镓份额x以稀土金属计占x为0至0.5之间。11.根据上述权利要求5所述的发光设备(30)，所述发光设备适合于闪光灯应用，其中所述第二发光材料具有通式(Gd,Y)3(Al1-xGax)5O12:Ce或(Tb,Y)3(Al1-xGax)5(O)12:Ce，其中铈份额为1.5-5摩尔％和镓份额x为0至0.5。12.根据权利要求8所述的发光设备(30)，所述发光设备适合于闪光灯应用，其中附加地存在第二辐射源，在所述第二辐射源的光路中设置发光材料，所述发光材料将其初级辐射转换成次级辐射，并且其中通过混合所述第一辐射源和所述第二辐射源的次级辐射产生所述发光设备的总发射辐射。13.根据权利要求12所述的发光设备(30)，所述发光设备适合于闪光灯应用，其中所述第二辐射源的转换的辐射的色彩范围不同于所述第一辐射源的转换的辐射的色彩范围。14.根据权利要求13所述的发光设备(30)，所述发光设备适合于闪光灯应用，其中所述第一辐射源和所述第二辐射源能够用不同的电流强度运行并且通过所述第一辐射源和所述第二辐射源的不同的电流强度能够调整所述发光设备的总发射辐射的色彩范围。15.根据上述权利要求13所述的发光设备(30)，所述发光设备适合用于闪光灯应用，其中光学元件设置在所述第一辐射源和所述第二辐射源的发光材料下游，所述光学元件将所述第一辐射源和所述第二辐射源的次级辐射进行混合来产生所述总发射辐射。16.根据权利要求5所述的发光设备，其用于产生具有CRI≥80的白色光，其中所述第一发光材料具有通式Sr(SraCa1-a)Si2Al2N6:D，其中0.7≤a，并且存在通式(Gd,Lu,Y；T...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·菲德勒，丹尼尔·比希勒，斯特凡·朗格，丽贝卡·勒默尔，弗兰克·耶尔曼，弗劳克·蒂内尔，芭芭拉·胡肯贝克，亚历山大·鲍姆加特纳，韦拉·施特佩尔坎普，诺贝特·伯尼施，崔海玲，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE