本发明专利技术涉及Eu掺杂、Sm掺杂或Pr掺杂的硅酸盐化合物、涉及其制备方法及其作为转换无机发光材料的用途。本发明专利技术还涉及至少包含本发明专利技术的转换无机发光材料的发射转换材料及其在光源、特别是pc-LEDs(无机发光材料转换的发光器件)中的用途。本发明专利技术还涉及光源，特别是pc-LEDs，以及含有初级光源和本发明专利技术的发射转换材料的照明装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅酸盐无机发光材料 本专利技术涉及Eu掺杂、Sm掺杂或Pr掺杂的硅酸盐化合物、涉及其制备方法及其作 为转换无机发光材料的用途。本专利技术还涉及至少包含本专利技术的转换无机发光材料的发射转 换材料及其在光源、特别是Pc-LEDs (无机发光材料转换的发光器件）中的用途。本专利技术还 涉及光源，特别是pc-LEDs，以及含有初级光源和本专利技术的发射转换材料的照明装置。 无机发光材料的开发已超过100年，以适应发射光幕、X-射线放大器和辐射源或 光源的光谱，以使它们以尽可能最佳的方式满足各自应用领域的要求并同时消耗尽可能少 的能量。激发类型，即初级辐射源的性质，和必要的发射光谱在此对主晶格和活化剂的选择 至关重要。 特别地，对用于一般照明的荧光光源而言，即对低压放电灯和发光二极管而言，不 断开发新型无机发光材料以进一步提高能量效率、颜色再现和稳定性。 原则上有三种不同的通过相加混色获得发白光的无机LEDs(发光二极管）的方 法： (I) RGB LEDs (红色+绿色+蓝色LEDs)，在这种情况中通过混合来自在红色、绿色 和蓝色光谱区中发光的三个不同发光二极管的光，生成白光。 (2) UV LED+RGB无机发光材料系统，在这种情况中在UV区发光的半导体（初级光 源）向环境发射光，在该环境中激发在红色、绿色和蓝色光谱区中发光的三种不同无机发 光材料（转换无机发光材料）。 (3)互补系统，在这种情况中发光半导体（初级光源）发出例如蓝光，其激发一种 或多种发出例如在黄光区中的光的无机发光材料（转换无机发光材料）。通过混合蓝光和 黄光，然后生成白光。或者，可以使用发出绿光和红光的无机发光材料混合物。 二元互补系统的优点在于它们仅用一个初级光源和--在最简单的情况中-- 仅用一种转换无机发光材料就能产生白光。这些系统中最著名的由作为初级光源的氮化铟 铝芯片（其发出在蓝色光谱区中的光）和作为转换无机发光材料的铈掺杂的钇铝石榴石 (YAG:Ce)(其在蓝光区中激发并发出在黄色光谱区中的光）构成。但是，显色指数和色温稳 定性的改进是何意的。 在使用发蓝光的半导体作为初级光源的情况中，该二元互补系统因此需要黄色转 换无机发光材料，或发射绿光和红光的转换无机发光材料，以再现白光。或者，如果所用初 级光源是在紫色光谱区或近紫外光谱中发光的半导体，必须使用RGB无机发光材料混合物 或两种互补的发光转换无机发光材料的二色混合物以获得白光。在使用具有在紫色或紫外 区中的初级光源和两种互补的转换无机发光材料的系统的情况下，可以提供具有特别高的 流明当量的发光二极管。二色无机发光材料混合物的另一优点是较低的光谱相互作用和相 关的较高组合增益。 因此，特别地，可在光谱的蓝光和/或UV区中激发的无机发光材料如今作为光源、 特别是PC-LEDs用的转换无机发光材料获得越来越高的重要性。 同时，已经公开了许多转换无机发光材料，例如碱土金属原硅酸盐、硫代镓酸盐、 石榴石和氮化物，它们各自被Ce 3+或Eu2+掺杂。 但是，始终需要可在蓝光或UV区中激发、并发出在激发光谱的可见光区域中的光 的新型转换无机发光材料。 因此，本专利技术的目的是提供用于将蓝光或UV区中的辐射有效转换成在可见光谱 内的辐射的新型材料。 已知的是，在160或254纳米下的光子照射下，钡锆石矿物类型的式 BaZrhHfxSi3O9U等于0至1)的六方晶固态化合物表现出分别在260纳米或440纳米具有 发射最大值的强的UV和蓝色发光。本申请的专利技术人现在已经出乎意料地观察到，当该矿物 中的一些Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代时，可以获得以最多90%的量子产率发 光的发射青光或发射红光的无机发光材料。 本专利技术因此首先涉及式I的化合物： (BaySr1^y) Zr1^xHfxSi3O9 (I) 其中X在0至1的范围内，与其独立地，y在0至1的范围内， 其特征在于式I化合物的一些Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代。如果已 合并了氧化态+ΠΙ的Eu或Pr或Sm,则在该化合物中另外存在碱金属离子。 这种类型的离子交换也被称作掺杂。就此而言，Eu、Pr或Sm离子在本申请中也 被称作掺杂离子。 在本专利技术的一个变体中X优选等于0或1，即该化合物是（BaySivy)ZrSi 3O9或 (BaySivy)HfSi3O 9。本专利技术的这一变体具有简化该材料的制备的优点，因为可以使不同原材 料的数保持得小。 还优选地，本专利技术的式I化合物中分别0. 1或20摩尔％的Zr或Hf离子已被Eu、 Pr或Sm离子替代，更优选0. 2至10摩尔％，最优选0. 3至5摩尔％。 在本专利技术的一个实施方案中，Eu离子以二价形式存在，这意味着四价Zr或Hf离 子被两个Eu离子替代。在这种情况中，提供具有高达90%的极高量子产率的发射青光 的无机发光材料。图3和5显示了具有不同掺杂含量的本专利技术化合物BaZrSi 3O9 = Eu2+和 BaHfSi3O9 = Eu2+的发射光谱。随着掺杂提高，该吸收轻微红移。由此，可以根据掺杂含量相 应地调节吸收最大值。根据本专利技术优选的这些化合物特别适合在近UV区或蓝光区中激发。 在另一实施方案中，式I化合物的四价Zr或Hf离子已被选自由Pr3+、Sm 3+、Eu3+及 其组合组成的组的三价金属离子替代。由于被替代的Zr或Hf离子是四价离子，为了电荷 补偿，还以与三价掺杂离子相等的摩尔数存在一价碱金属离子。就碱金属离子而言，在此称 为所谓的共掺杂。所用的可能的碱金属离子是Li+、Na+、K+、Rb +或Cs+，其中Na+是优选的。 图 6 至 8 显不了本专利技术化合物 BaZrSi3O9: Sm3+/Na+、BaHfSi3O9: Sm3+/Na+、BaZrSi3O9: Eu3+/Na+、 BaHfSi3O9: Eu3+/Na+、BaZrSi3O9: Pr3+/Na+ 和 BaHfSi3O9: Pr3+/Na+ 的反射光谱、激发光谱和发射 光谱。根据本专利技术同样优选的这些化合物特别适合在150 - 270纳米的UV区中激发。 此外，也可以通过钡或锶含量影响式I化合物的发射颜色。因此，如果要在青色或 绿色波长区中发射，则高钡含量（〇. 7〈y < 1)或甚至完全不含锶的化合物（y = 1)是优选 的。相反，如果需要在橙-红光区中的发射，则具有高锶含量的化合物（〇彡y〈〇. 3)或甚至 无钡的化合物（y = 〇)是优选的。 本专利技术还涉及式I化合物的制备方法，包括下述工艺步骤： a)提供钡和/或锶源、锆和/或铪源、硅源、和金属钐、镨或铕之一的源； b)将步骤a)中提供的源混合；和 c)在1000至1700°C的温度烧结在步骤b)中混合的源。 钡或锶源根据本专利技术是指能在煅烧时转化成氧化钡或氧化锶的无机或有机钡或 锶化合物。可能的钡或锶源是碳酸钡或碳酸锶、硫酸钡或硫酸锶、硝酸钡或硝酸锶、草酸钡 或草酸锶、氧化钡或氧化锶和齒化钡或齒化锶、过氧化钡或过氧化锶，其中碳酸钡或碳酸锶 特别优选。在此可能优选的是，钡和锶已经以这些碱土金属离子在本专利技术式I化合物中相 对于彼此的存在比率存在于源中。 锆或铪源根据本专利技术是指在煅烧时可分解产生氧化物的有机或无机锆或铪化合 物。特别地，在此使用锆或铪的氧化物、氧硫本文档来自技高网...
【技术保护点】
式I的化合物：(BaySr1‑y)Zr1‑xHfxSi3O9 (I)，其中x在0至1的范围内，与其独立地，y在0至1的范围内，其特征在于一些Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代，其中如果所述离子是三价的，则另外存在碱金属离子。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.24 EP 12002867.51. 式I的化合物： (BaySri_y) Zr1_xHfxSi3〇9 (I), 其中x在0至1的范围内，与其独立地，y在0至1的范围内， 其特征在于一些Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代，其中如果所述离子是三价 的，则另外存在碱金属离子。2. 根据权利要求1的化合物，其特征在于0. 1至20摩尔％、优选0.2至10摩尔％的 Zr或Hf离子已被Eu、Pr或Sm离子替代。3. 根据权利要求1或2的化合物，其特征在于基于离子的摩尔数，Zr或Hf离子已被两 倍量的Eu2+尚子替代。4. 根据权利要求1或2的化合物，其特征在于Zr或Hf离子已被Eu3+离子、Sm3+离子 或Pr 3+离子替代，且为了电荷补偿，存在与Eu3+离子、Sm3+离子或Pr3+离子相等的量的碱金 属离子。5. 根据权利要求1至4的一项或多项的化合物，其特征在于X等于0或1。6. 根据权利要求1至5的一项或多项的化合物，其特征在于0 < y〈0. 3,优选y = 0,或 特征在于〇. 7〈y彡1，优选y =...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·温克勒，T·朱斯特尔，A·卡特尔尼科瓦斯，F·鲍尔，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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