改进量子分裂的氧化物基荧光物,生产方法及其设计准则技术

用Ｐｒ↑［３＋］和Ｍｎ↑［２＋］活化的铝酸锶和铝酸锶钙与硼酸镧和硼酸镧镁具有量子分裂荧光物质的特性。再掺杂Ｇｄ↑［３＋］可达到改善的量子效率。设计量子分裂荧光物质的改进准则包括为促进能量迁移而需要在基质晶格中加入Ｇｄ↑［３＋］和Ｍｎ↑［２＋］。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以氧化物为主要成分的材料，它们的一种应用是作为荧 光物质。更具体地，这些荧光物质是掺杂P,和Mn的氧化物，用真空 紫外(VUV，，)辐射照射时有量子分裂现象。本专利技术还涉及这样的量子 分裂荧光物质的生产方法，以及设计这样的量子分裂荧光物质的准则。
技术介绍
单个紫外(UV，，)光子转变成两个可见光子称之为量子分裂，所述 转变的结果是发光量子效率超过整体。量子分裂材料非常有前途的应 用是用作照明(例如荧光灯)的荧光物质。合适的量子分裂荧光物质因 比较高的总发光输出，在原则上可以生产亮得多的荧光光源，因为这 种物质可以将目前在市售荧光灯中使用的传统荧光物质还没有有效吸 收的这部分UV辐射转换成可见光。此前已证明在以氟化物为主要成分 和以氧化物为主要成分的材料中有量子分裂。 一种在YF3基体中含有 0. ly。P一+的材料曽显示出，用波长185nm的辐射激发时，每个吸收的UV 光子可产生一个以上的可见光子。测定这种材料的量子效率是140%,因 此大大超过整体。但是，以氟化物为主要成分的复合物的稳定性不足 以允许它们在荧光灯中作为荧光物质使用，因为人们知道它们与在提 供UV辐射这样的灯中使用的汞蒸汽发生反应，生成没有量子分裂的材 料。另外，生产以氟化物为主要成分的材料存在一个4艮大的实际挑战，因 为它涉及使用大量高反应性的有毒的氟基材料。3这些申请人近来公开了以氧化物为主要成分的量子分裂材料.US 5 552 082公开了用Pr3+离子活化的硼酸镧镁。US 5 571 4151公开了用 P,离子活化的铝酸锶镁，而电荷用Mg^离子补偿，这些材料发射谱的 最大峰在约405nm处，该峰是量予分裂的特征峰。但是，这些材料在 波长小于350nm的UV光区内还有^艮强的发射。这部分发射降低了总可 见光的输出，否则，该输出还可以更高些。因此，希望提供以氧化物为 主要成分的量子分裂的荧光物质，它在可见光区具有比现有技术的量 子分裂材料更高的量子效率。还希望通过使用具有更高量子效率的量 子分裂荧光物质，提供更节能的光源。也希望提供具有高量子分裂性 能材料的生产方法与指导这种材料设计的准则。
技术实现思路
本专利技术提供掺杂至少P,和Mn2+离子的以氧化物为主要成分的荧光 物质，用VUV辐射照射时该荧光物质有量子分裂。这里使用的VUV辐射 是波长小于约215nm的辐射。本专利技术的氧化物荧光物质是铝或硼的氧 化物，它们的正电荷反离子选自周期表第IIA族和IIIA族。本专利技术的 荧光物质可以用于汞蒸汽放电灯，提供节能光源。在本专利技术的一个方面，以氧化物为主要成分的荧光物质是铝酸锶， 其中锶可以用钓部分或全部取代，该荧光物质掺杂了至少P,和Mn。本 专利技术这种以氧化物为主要成分的荧光物质的组成可用SrnCaxAluO^ Pr3+，M^+表示，式中0《x《1。在这种约定中，冒号后的元素是荧光物 质中的活化剂。在本专利技术的另一个方面，以氧化物为主要成分的荧光物质除Pr3+ 和Mn'+外还掺杂了 Gd3+。在本专利技术的另一个方面，以氧化物为主要成分的荧光物质掺杂了 iV+和Mg离子，这些离子用来补偿电荷和使晶格中的空位数最小。在本专利技术的另一个方面，以氧化物为主要成分的荧光物质是用Pr3+ 和Mn活化的硼酸镧，其中镧可用钆部分取代。另外，该硼酸盐荧光物 质可以掺杂Mg2+。本专利技术这种硼酸盐荧光物质的组成可用 La—GdzPryMiizB306表示，其中x是约0. 005-0. 99, y是约0. 005-0.1， z是约0.005-0.5，并且x+y+z〈1。本专利技术另 一种硼酸盐荧光物质具有 式La!十yGdzPryMg卜zMnzB50m,其中x是约0. 005-0. 995,y是约0. 005-0. 1， z是约0. 005—0. 5，并且x+y〈1。本专利技术还提供一种改进量子分裂的铝酸盐或硼酸盐荧光物质的制备方法。铝酸盐荧光物质具有式Sr!-xCarAlu0,9: Pr3+，Mn2+或SrhCaAluOw: Pr3+，Mn2+，A;其中(Kx，而A选自Gd3+、 La3+、 Mg2+，以及它们的组 合。硼酸盐荧光物质具有式Lai-x-y-zGdxPryMnzB306 ，其中x是约 0. 005-0. 99， y是约0. 005-0. 1， z是约0. 005-0. 5，并且x+y+z〈1， 或式La卜xTzGc^PryMghMnzBsO^,其中x是约0. 005-0. 995 ， y是约 0. 005-0.1, z是约0.005-0. 5，并且x+y〈1。该方法包括下述步骤 选择所希望荧光物质的最后组成；将镨和锰的含氧化合物，以及选自 锶、钙、铝、硼、轧、镧和镁的含氧化合物混合在一起，以便达到所 希望的最后组成；生成所选化合物基本均匀的混合物；以及在非氧化气 氛中，在足以得到所希望的组成，并保持镨离子为3+价态，锰离子为 2+价态的温度与时间的条件下煅烧该基本均匀的混合物。细读本说明书和附属的权利要求书以及附图，本专利技术的其它优点将 变得显而易见。附图说明图1是P,、 G(f+和Mn离子的能级图。图2显示用Pr3+、 G(f+和Mn舌化的铝酸锶发射谱和M^+激发光谱， 该谱显示了 G(f+的能量吸收以及GcT与Mn之间的能量转移。图3显示在用Pr3+、 Gcf+和Mn2+活化的铝酸锶中Gcf+的激发光谱。图4示意性说明加入本专利技术荧光物质的灯。具体实施例方式一般地，本专利技术提供用P,和M,活化的以氧化物为主要成分的荧 光物质。更具体地，该荧光物质是用至少P,和M,离子活化的铝酸锶 和硼酸镧荧光物质。P一+和Mn2+掺杂含量典型地分别是约0. 005-0. 1和 约0.005-0.5。另外，本专利技术铝酸盐荧光物质中的锶离子可以部分或全 部用钙取代。在本专利技术一种优选实施方案中，铝酸盐荧光物质还掺杂 了钆。优选的G(T掺杂含量是约0.005-0.995，该含量取决于基质晶格。 在本专利技术另 一种优选实施方案中，铝酸盐荧光物质还掺杂了 iV+和Mg2+， 其含量足以用来补偿电荷和使晶格中的空位数最小。因此，铝酸盐焚光 物质具有式SrnCa!AH Pr3+，Mnl SrhCa^AH Pr3+，Mn2+，A;其 中0<x<l，而A选自Gd3+、 La3+、 Mg以及它们的组合中的至少一个。在本专利技术另一种优选实施方案中，以氧化物为主要成分的荧光物质是用至少P,和Mn活化的硼酸镧，其中镧可用钆部分取代。另外，该 硼酸盐荧光物质可以掺杂Mg2+.本专利技术的硼酸镧荧光物质具有式 Lah-y-zGc^PryMnzBA,式中x是约0. 005-0. 5， y是约0. 005-0. 1, z是 约0. 005-0.5，并且x+y〈1。申请人观察到本专利技术的铝酸锶荧光物质 有量子分裂.曾显示硼酸镧具有量子分裂能力(US 5 552 082)。也预 计本专利技术的硼酸镧是量子分裂的，并且比现有技术的硼酸镧具有更高的 量子效率，因为在UV光区P,离子发射的大量辐射量可以通过Gd离子 转移到Mr^离子，Mn离子再以可见光发射。一般地，具有量子分裂能力的材料发射光谱显现的特征峰在约 405nm，该峰是激发的Pr离子以辐射方式从、。能级衰变到^能级时 放射的第一个可见光子的结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以氧化物为主要成分的量子分裂荧光物质，该物质含有选自铝和硼元素的氧化物，至少一种选自锶、钙和镁的正电荷反离子；所述的氧化物掺杂了Ｐｒ↑［３＋］和Ｍｎ↑［２＋］离子；所述的荧光物质在用ＶＵＶ辐射照射时具有量子分裂性能，　　　　所述荧光物质具有式Ｌａ↓［１－ｘ－ｙ－ｚ］Ｇｄ↓［ｘ］Ｐｒ↓［ｙ］Ｍｎ↓［ｚ］Ｂ↓［３］Ｏ↓［６］的荧光物质，其中ｘ是约０．００５－０．９９，ｙ是约０．０５－０．１，ｚ是约０．００５－０．５，并且ｘ＋ｙ＋ｚ＜１；或　　　　所述荧光物质具有式Ｌａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｇｄ↓［ｘ］Ｐｒ↓［ｙ］Ｍｇ↓［１－ｚ］Ｍｎ↓［ｚ］Ｂ↓［５］Ｏ↓［１０］的荧光物质，式中ｘ是约０．００５－０．９９５，ｙ是约０．０５－０．１，ｚ是约０．００５－０．５，并且ｘ＋ｙ＜１。

【技术特征摘要】
US 2001-5-18 09/6816661. 一种以氧化物为主要成分的量子分裂荧光物质，该物质含有选自铝和硼元素的氧化物，至少一种选自锶、钙和镁的正电荷反离子；所述的氧化物掺杂了Pr3+和Mn2+离子；所述的荧光物质在用VUV辐射照射时具有量子分裂性能，所述荧光物质具有式La1-x-y-zGdxPryMnzB3O6的荧光物质，其中x是约0.005-0.99，y是约0.05-0.1，z是约0.005-0.5，并且x+y+z＜1；或所述荧光物质具有式La1-x-yGdxPryMg1-zMnzB5O10的荧光物质，式中x是约0.005-0.995，y是约0.05-0.1，z是约0.005-0.5，并且x+y＜1。2、 根据权利要求1所述的以氧化物为主要成分的量子分裂荧光物 质，它具有式L...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA塞特卢尔，HA科曼佐，AM斯里瓦斯塔瓦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]