Борофосфатный люминофор и источник света



 


Владельцы патента RU 2583023:

ЛЕЙХТШТОФФВЕРК БРАЙТУНГЕН ГМБХ (DE)

Изобретение относится к новым борофосфатным люминофорам, активированным ионами редкоземельных металлов, которые могут быть использованы в светотехнических устройствах для превращения ближнего УФ-излучения в видимый свет. Предложен борофосфатный люминофор формулы AM1-xRExBP2O8, где А - ион одновалентного щелочного металла из группы, включающей Li, K, Na, Rb и Cs; М - ион двухвалентного металла из группы, включающей Ca, Sr, Ba, Be, Mg и Zn; RE - двухвалентный ион из группы, включающей редкоземельные металлы Eu, Sm и Yb, по меньшей мере один из которых действует как активатор; 0<x≤0,2. Люминофор поглощает излучение в первом диапазоне длин волн электромагнитного спектра от 250 нм до 420 нм и испускает излучение во втором диапазоне длин волн электромагнитного спектра от 400 нм до 700 нм. Описывается также источник света, включающий указанный борофосфатный люминофор. Изобретение обеспечивает новые люминофоры с повышенной интенсивностью люминесценции. 2 н. и 9 з. п. ф-лы, 10 ил., 3 табл., 8 пр.

 

Настоящее изобретение относится к эффективным неорганическим борофосфатным люминофорам, которые можно применять в различных технических устройствах, таких как флуоресцентные лампы, цветные или белые светоизлучающие диоды и другие устройства, в которых используют люминофоры для превращения в основном ближнего УФ-излучения в видимый свет. Кроме того, настоящее изобретение относится к источникам света, включающим эффективный борофосфатный люминофор.

В промышленности твердотельных источников света критически важную роль играют материалы люминофоров, изменяющих длину волны, как это происходит во флуоресцентных лампах. СИД с белым светом на основе системы, преобразующей люминофор-СИД (рс-СИД), можно создать несколькими путями: Первым является объединение синего чипа СИД на основе InGaN (излучающего синий свет в диапазоне длин воль от 455 нм до 465 нм) с желтым люминофором, т.е. материалами на основе YAG:Ce3+ или EA2SiO4:Eu2+. Однако белый СИД, изготовленный по этой хорошо известной и испытанной методике, обладает недостатком плохого цветовоспроизведения при использовании для общего освещения и узкой цветовой гаммой при использовании для задней подсветки. Вторым является объединение синего чипа СИД с зеленым люминофором (λmax≈530 нм) и красным люминофором (λmax>600 нм) вместо одного желтого люминофора. Эти два люминофора поглощают синий свет чипа InGaN и преобразуют его в зеленый и красный свет и затем вследствие смешения цветом получают белый свет с лучшим цветовоспроизведением и более широкой цветовой гаммой. Однако в обеих методиках конечная цветовая температура (КЦТ) и координаты цвета рс-СИД сильно зависят от характеристик испускания синих чипов СИД. По этой причине для обеспечения сходной КЦТ можно использовать только некоторые из имеющихся синих чипов СИД. Третьим является использование чипа СИД, излучающего в ближней УФ-области, и синего, зеленого и красного люминофора. По сравнению с первыми двумя путями третий обеспечивает улучшенное цветовоспроизведение и широкий диапазон цветовых температур, а также независимую координату цвета. Недостатком этого технического решения является изменение цвета в течение времени жизни, обусловленное разными скоростями старения трех разных люминофоров.

Также предприняты попытки получения люминофоров, которые возбуждаются источником излучения в ближней УФ-области и испускают видимый свет, в частности, однокомпонентного люминофора, который может излучать белый свет без необходимости объединения с какими-то другими люминофорами. Его спектр испускания состоит из трех основных цветов (синего, зеленого и красного) и охватывает весь видимый диапазон от 400 нм до 700 нм. Ниже описаны некоторые из этих попыток:

В публикации Park et al. в Appl. Phys. Lett. 82 (2004) pages 2931-2933; Solid state comm. 136 (2005) 504 представлен люминофор общей формулы: EA3MgSi2O8:Eu2+, Mn2+ (EA = Sr, Ва). Этот люминофор обладает тремя полосами испускания с максимумами при 422 нм, 505 нм и 620 нм. Испускание при 442 нм и 505 нм обусловлено Eu2+, а испускание при 620 нм обусловлено ионами Mn2+. Полученный белый светодиод, включающий испускающий при 400 нм чип с люминофором EA3MgSi2O8:Eu2+, Mn2+ (EA = Sr, Ва) дает теплый белый свет и обладает большим индексом цветопередачи и большей стабильностью цвета по отношению к подводимой мощности по сравнению с имеющимся в продаже YAG:Ce3+ с накачкой синим излучением. Однако этот белый СИД обладает низкой светоотдачей и плохой долговременной стабильностью.

В публикации J. Electrochem. Soc. 155 (2008) pages J 193 - J 197; Electrochem. Solid state lett. 11 [2] (2008) E1 представлен белый люминофор, представляющий собой смесь EA3MgSi2O8:Eu2+, Mn2+ (EA = Sr, Ва) и EA2SiO4:Eu2+ (EA = Ва, Sr). В действительности полоса излучения с максимумом при 505 нм обусловлена EA2SiO4:Eu2+ (EA = Ва, Sr), а не EA3MgSi2O8:Eu2+, Mn2+ (EA = Sr, Ва).

В публикации Lakshminarasimhan et al. в J. electrochem. Soc. 152 [9] (2005) H152 предложены системы формулы Sr2SiO4:Eu,Ce. Эта система обладает низкой эффективностью и плохой стабильностью.

В публикации Chang et al. в Appl. Phys. Lett. 90 (2007) 161901) предложены системы формулы Ca2MgSi2O7:Eu,Mn. Эта система также обладает низкой эффективностью и плохой стабильностью.

В публикации J. Liu et al. in Adv. Mater. 17 (2005) стр. 2974-2978 представлен однокомпонентный люминофор, который одновременно может испускать синий (445 нм), зеленый (515 нм) и красный (624 нм) свет. Координаты CIE (Международная светотехническая комиссия) находятся при (0,31, 0,34), что очень близко к (0,33, 0,33) для стандартного белого света. Кристаллической решеткой основы является органическое соединение, которое не очень стабильно при высокой температуре.

В WO 2006/111568 А2 представлены излучающие белый свет нестехиометрические соединения, обладающие непостоянным составом.

Недавно при исследовании новых функциональных материалов также привлек внимание борофосфат, который в качестве основных структурных фрагментов одновременно содержит боратную группу и фосфатную группу. В последние несколько лет синтезированы многие борофосфаты и исследована их структура. При исследовании люминесценции большинство работ посвящено изучению люминесцентных характеристик ионов редкоземельных металлов в кристаллических решетках основы МВРО5 (М = Са, Sr, Ва), (Ва, Sr)3BP3O12 и (Ва, Sr)6BP5O20Ba3BPO7.

В DE 1927455 представлены боратфосфатные люминофоры типа Ва0,995Eu0,005BPO5 и Sr0,99Eu0,01BPO5, которые используются в ртутных газоразрядных лампах низкого давления. Эти активированные посредством Eu2+ MBPO5 люминофоры обладают широкой полосой испускания в области от УФ до синего и в зависимости от содержащегося щелочно-земельного металла максимумом в диапазоне от 385 нм до 400 нм.

В DE 2900989 А1 представлены боратфосфатные люминофоры общей формулы Ba3-pEupBP3O12, предназначенные для использования в ртутных газоразрядных лампах низкого давления. Эти люминофоры обладают зеленоватым излучением с максимумами при длинах волн в диапазоне от 490 нм до 520 нм.

В Appl. Phys. В 86 (2007), стр. 647-651 показано, что активированные посредством Eu2+ (Ba, Sr)6BP5O20 люминофоры обладают синевато-зеленым излучением при длинах волн в диапазоне от 470 нм до 510 нм.

Новый тип борофосфата, т.е. KMBP2O8 (М = Ва, Sr), открыт в публикации Zhao et al. [Inorg. Chem. 48 (2009) стр. 6623-6629] в 2009. До этого не было сообщений о люминесцентных характеристиках ионов редкоземельных металлов в этих кристаллических решетках основы. Основные особенности структуры этой кристаллической решетки основы сходны с характеристиками других борофосфатных соединений, т.е. они обладают сеткой из тетраэдра РО4 и треугольников BO3/тетраэдров ВО4.

В WO 2009/036425 А1 представлена смесь люминофора для компактной флуоресцентной лампы, содержащая LaPO4:Ce3+, Tb3+; Y2O3:Eu3+; Sr6BP5O20:Eu2+ и Mg4GeO5,5F:Mn4+.

Задачей настоящего изобретения является получение улучшенных люминофоров, которые являются источниками излучения, возбуждаемыми в ближней УФ-области и излучающими видимый свет, в особенности в виде однокомпонентного люминофора, который может излучать белый свет без необходимости объединения с какими-то другими люминофорами. Другой задачей является получение подходящего источника света.

Эти задачи решены с помощью люминофора, соответствующего настоящему изобретению, по пункту 1 формулы изобретения и источника света, соответствующего настоящему изобретению, по пункту 13 формулы изобретения.

Неожиданно было установлено, что однокомпонентные активированные посредством Eu2+ люминофоры KMBP2O8 (М = Ва, Sr, Са) излучают белый свет с высокой светоотдачей при возбуждении в ближней УФ-области. Такое поведение является неожиданным, поскольку все остальные борофосфатные люминофоры никогда не обладали такими люминесцентными характеристиками и поскольку имеется только один кристаллографический центр, подходящий для активации посредством Eu2+. Кроме того, они обладают высокой термической стабильностью, которая сравнима со стабильностью люминофора YAG:Ce3+. Люминесцентные характеристики (например, центр пика, координаты цвета и ПШПВ (полная ширина на половине высоты)) легированных посредством Eu2+ люминофоров KMBP2O8 можно регулировать путем изменения концентрации Eu2+ или соотношения Ва, Sr и Са в кристаллической решетке основы KMBP2O8. Концентрацию Eu2+ можно менять в широком диапазоне. Полосу испускания легированного посредством Eu2+ люминофора KBaBP2O8 можно сместить в сторону более длинноволнового диапазона путем увеличения концентрации Eu2+. В то же время полосы испускания легированных посредством Eu2+ люминофоров KBaBP2O8 можно сместить в сторону более коротковолнового диапазона путем замены Ва2+ на Sr2+. Кроме того, путем такой замены также можно резко повысить его светоотдачу. Такой же эффект можно обеспечить путем замены Ва2+ на Са2+. Для всех легированных посредством Eu2+ люминофоров следует ожидать, что Eu2+ заменит кристаллографический центр М2+, координированный с 8 атомами кислорода.

В настоящем изобретении раскрыты новые борофосфатные люминофоры, которые активированы ионами редкоземельных металлов, предпочтительно ионами Eu2+.

Люминофор, соответствующий настоящему изобретению, преобразует излучение. Для этого он поглощает излучение в первом диапазоне длин волн электромагнитного спектра и испускает излучение во втором диапазоне длин волн электромагнитного спектра. Первый диапазон длин волн электромагнитного спектра отличается от второго диапазона длин волн электромагнитного спектра.

Борофосфатный люминофор, соответствующий настоящему изобретению, активируется двухвалентными ионами редкоземельных металлов. Он описывается следующей общей формулой:

AM1-xRExBP2O8

Символ А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла. Символ М обозначает по меньшей мере один ион двухвалентного металла. Символ RE обозначает по меньшей мере один двухвалентный ион, выбранный из группы, включающей редкоземельные металлы, а также Pb, Sn, Cu и Mn. В любом случае RE включает по меньшей мере один ион двухвалентного редкоземельного металла, который действует как активатор. Переменная x ограничена неравенством 0<x<1.

Предпочтительно, если RE включает по меньшей мере ион двухвалентного редкоземельного металла Eu, а именно Eu2+, который действует как активатор.

В другом предпочтительном варианте осуществления RE включает по меньшей мере ион двухвалентного редкоземельного металла Sm или Yb, а именно Sm2+ или Yb2+, который действует как активатор.

Предпочтительно, если RE дополнительно включает по меньшей мере один двухвалентный ион, выбранный из группы, включающей Се, Yb, Tb, Gd, Dy и Sm, который действует как соактиватор. Альтернативно или в дополнение к этому, RE дополнительно включает по меньшей мере один двухвалентный ион, выбранный из группы, включающей Pb, Sn, Cu и Mn, который действует как соактиватор.

Переменная x предпочтительно меньше или равна 0,2 и более предпочтительно меньше или равна 0,1.

В предпочтительном варианте осуществления символ А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K, Na, Rb и Cs или, более предпочтительно, выбранный из группы, включающей Li, K и Na.

Предпочтительно, если М обозначает по меньшей мере один ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Са, Sr, Ва, Be, Mg и Zn или, более предпочтительно, выбранный из группы, включающей Са, Sr и Ва.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения люминофор описывается следующей формулой:

АМ1-xEuxBP2O8

в которой А = Li, K, Na, Rb и/или Cs и в которой М = Са, Sr, Ва, Be, Mg и/или Zn.

В другом предпочтительном варианте осуществления люминофора, соответствующего настоящему изобретению, символ А обозначает калий K. Кроме того, символ М обозначает по меньшей мере один ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Са, Sr, Ва и Zn. RE включает по меньшей мере один ион двухвалентного редкоземельного металла, выбранный из группы, включающей Eu, Sm и Yb, который действует как активатор, и по меньшей мере один двухвалентный ион, выбранный из группы, включающей Pb, Cu и Mn. В этом варианте осуществления переменная x меньше или равна 0,1.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения М обозначает кальций, барий, стронций или комбинации этих трех элементов, что приводит к одной из следующих формул:

АВа1-xEuxBP2O8;

ABa(1-x-y)SryEuxBP2O8;

АВа(1-x-z)CazEuxBP2O8;

в которых 0≤y≤1,0 и 0≤z≤0,3.

Предпочтительно, А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K и Na. Кроме того, М обозначает Ва. RE обозначает Eu. Переменная x меньше или равна 0,1. Итоговая общая формула имеет вид:

АВа1-xEuxBP2O8.

В этом варианте осуществления А предпочтительно обозначает K, что приводит к общей формуле: KBa1-xEuxBP2O8, в которой более предпочтительно, если переменная x меньше или равна 0,08.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения символ А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K и Na. Кроме того М включает Ва и Sr. RE обозначает Eu. Итоговая общая формула имеет вид:

ABa(1-x-y)SryEuxBP2O8,

в которой x≤0,1, 0<у<1,0 и (x+y)<1,0. В этом варианте осуществления А предпочтительно обозначает K, что приводит к общей формуле: KBa(1-x-y)SryEuxBP2O8, в которой более предпочтительно, если переменная x меньше или равна 0,08, и более предпочтительно, если у меньше или равен 0,4, где (x+y)≤0,5.

В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения символ А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K и Na. Кроме того, М включает Ва и Са. RE обозначает Eu. Итоговая общая формула имеет вид:

АВа(1-x-z)CazEuxBP2O8,

в которой x≤0,1 и 0<z≤0,3. В этом варианте осуществления А предпочтительно обозначает K, что приводит к общей формуле KBa(1-x-z)CazEuxBP2O8, в которой более предпочтительно, если переменная x меньше или равна 0,08 и в которой (x+z)≤0,3.

Люминофор, соответствующий настоящему изобретению, обладает интенсивной полосой возбуждения в диапазоне длин волн от 250 нм до 420 нм. Поэтому первый диапазон длин волн предпочтительно составляет от 250 нм до 420 нм или более предпочтительно от 300 нм до 370 нм.

Второй диапазон длин волн предпочтительно представляет собой весь видимый спектр, предпочтительно в диапазоне от 400 нм до 700 нм, или по меньшей мере в диапазоне от 420 нм до 600 нм. Центр пика второго диапазона длин волн предпочтительно находится в диапазоне от 450 нм до 480 нм.

Люминофор, соответствующий настоящему изобретению, может хорошо возбуждаться УФ-излучением и излучать синий или белый свет. Кроме того, люминофор обладает высокой термической стабильностью, которая сравнима со стабильностью люминофора YAG:Ce3+.

Вследствие описанных люминесцентных характеристик люминофор, соответствующий настоящему изобретению, можно использовать в качестве преобразователя УФ-излучения (от 250 нм до 420 нм) в более длинноволновый видимый свет, который хорошо излучается люминофором, предпочтительно в области спектра от синей до оранжевой.

Люминофор, соответствующий настоящему изобретению, можно использовать в источниках света, например в излучающих белый свет источниках света. Альтернативно, этот люминофор можно использовать в фотоэлементах, в пленках для теплиц или в стеклах для теплиц. В этих случаях применения солнечный свет образует излучение в первом диапазоне длин волн электромагнитного спектра. Излучение, испускаемое люминофором, направляется на фотоэлементы и растения в парнике соответственно.

Источник света, соответствующий настоящему изобретению, включает люминофор, соответствующий настоящему изобретению, и испускающий излучение элемент, который испускает излучение в первом диапазоне длин волн электромагнитного спектра. Люминофор превращает излучение первого диапазона длин волн в излучение второго диапазона длин волн. Испускающий излучение элемент действует в качестве источника возбуждения для люминофора. Источник света испускает излучение по меньшей мере во втором диапазоне длин волн люминофора.

В особом варианте осуществления источника света, соответствующего настоящему изобретению, источник света включает по меньшей мере один дополнительный люминофор, который испускает красный, желтый, зеленый и/или синий свет для улучшения рабочих характеристик источника света.

Источник света, соответствующий настоящему изобретению, предпочтительно образован из флуоресцентной лампы, цветного СИД, белого СИД или системы на основе возбуждения УФ-лазером или пурпурным лазером.

Испускающий излучение элемент предпочтительно образован из плазмы разряда высокого давления или плазмы разряда низкого давления, из УФ неорганического светодиода (СИД) или пурпурно-синего неорганического светодиода (СИД), или лазера, или лазерного диода. Испускающий излучение элемент может быть образован из СИД. Он включает разные типы неорганического СИД, такие как сверхяркий светодиод, СИД с верхним свечением и СИД с боковым свечением, которые находятся в пластмассовом или керамическом корпусе и включают светоизлучающий элемент, который испускает излучение в первом диапазоне длин волн, предпочтительно в УФ-А и пурпурно-синей области.

Люминесцентный борофосфатный люминофор, соответствующий настоящему изобретению, можно получить с помощью проводимой при высокой температуре твердофазной реакции смеси оксидов элементов-компонентов или соединений, которые превращаются в соответствующие оксиды при нагревании. Обычно исходные смеси предпочтительно нагревать в две стадии. Полученный продукт необходимо измельчить после охлаждения, проводимого после каждой операции нагревания. Последнюю операцию нагревания обычно проводят в восстановительной атмосфере (т.е. 70% N2-30% Н2) и получают европий в необходимом двухвалентном состоянии.

Ниже условия проведения синтеза более подробно описаны с помощью нескольких примеров. В примерах описаны типичные условия и материалы, но они не являются ограничивающими. Специалисты в данной области техники могут найти некоторые другие пути получения люминофора, например замену сырья на другие разлагающиеся соли, например карбонаты на оксалаты, ацетаты, нитраты; использование других методик смешивания, таких как использование шаровой мельницы, вибрационной мельницы и других; изменение температуры, атмосферы и длительности высокотемпературной твердотельной реакции, использование методик золь-гель или пиролиза распыляемого вещества и других.

ПРИМЕР 1

Готовят смесь из 1,380 г K2CO3, 4,020 г ВаСО3, 0,106 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Сырье отвешивают в агатовую ступку и равномерно перемешивают. Эту смесь помещают в тигли из оксида алюминия. Тигли, накрытые пластинкой из оксида алюминия, нагревают в печи на воздухе в течение 4 ч при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 8 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2-30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой KBa0,97Eu0,03BP2O8. По данным рентгенографии представляется, что кристаллический порошок обладает кристаллической структурой фазы KBaBP2O8.

ПРИМЕР 2

Готовят смесь из 1,380 г K2CO3, 2,644 г BaCO3, 0,886 г SrCO3, 0,106 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 4 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 10 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2 - 30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой KBa0,67Sr0,30Eu0,03BP2O8. По данным рентгенографии представляется, что кристаллический порошок обладает кристаллической структурой фазы KBaBP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 135% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

ПРИМЕР 3

Готовят смесь из 1,380 г K2CO3, 3,236 г ВаСО3, 0,300 г СаСО3, 0,106 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 6 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 12 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2-30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой KBa0,82Ca0,15Eu0,03BP2O8. По данным рентгенографии представляется, что кристаллический порошок обладает кристаллической структурой фазы KBaBP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 126% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

ПРИМЕР 4

Готовят смесь из 1,106 г K2CO3, 0,202 г Na2CO3, 3,828 г BaCO3, 0,106 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 4 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 9 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2 - 30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой K0,8Na0,2Ba0,97Eu0,03BP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 120% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

ПРИМЕР 5

Готовят смесь из 1,106 г K2CO3, 0,148 г Li2CO3, 3,828 г ВаСО3, 0,106 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 4 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 9 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2 - 30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой K0,8Li0,2Ва0,97Eu0,03BP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 80% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

ПРИМЕР 6

Готовят смесь из 1,382 г K2CO3, 0,163 г ZnO, 3,434 г BaCO3, 0,106 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 4 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 9 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2 - 30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой KBa0,87Zn0,1Eu0,03BP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 105% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

ПРИМЕР 7

Готовят смесь из 1,382 г K2CO3, 0,070 г Sm2O3, 3,710 г BaCO3, 0,140 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 4 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 9 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2 - 30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой KBa0,94Eu0,04Sm0,02BP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 98% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

ПРИМЕР 8

Готовят смесь из 1,382 г K2CO3, 0,078 г Yb2O3, 3,710 г BaCO3, 0,140 г Eu2O3, 1,298 г H3BO3 и 4,601 г NH4H2PO4. Эту смесь нагревают в течение 4 ч в печи на воздухе при температуре, равной 400°C. После охлаждения и измельчения продукт подвергают операции нагревания в течение 9 ч при 900°C в потоке в атмосфере 70% N2 - 30% Н2 в закрытом тигле из оксида алюминия. После охлаждения и измельчения получают люминесцентный материал, обладающий составом, описывающимся формулой KBa0,94Eu0,04Yb0,02BP2O8. Интенсивность люминесценции этого образца составляет примерно 85% по сравнению с интенсивностью для образца в примере 1 при возбуждении при 340 нм.

В таблице 1 приведены характеристики люминесценции легированных посредством Eu2+ люминофоров KMBP2O8 при разных концентрациях легирующего Eu2+.

Таблица 1

В таблице 2 приведены характеристики люминесценции легированных посредством Eu2+ люминофоров KBa1-ySryBP2O8 (0≤y≤1,0) при различных содержаниях Sr.

Таблица 2

В таблице 3 приведены характеристики люминесценции легированных посредством Eu2+ люминофоров KBa1-zCazBP2O8 (0≤z≤0,30) при различных содержаниях Са.

Таблица 3

Описанные выше другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при рассмотрении приведенных чертежей, на которых представлено следующее:

Фиг. 1. Типичные порошковые рентгенограммы KBa1-xEuxBP2O8 (х=0,05);

Фиг. 2. Типичные спектры возбуждения и испускания KBa1-xEuxBP2O8 (х=0,05);

Фиг. 3. Зависимость от температуры люминесценции легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8;

Фиг. 4. Спектры испускания люминофора KBa1-xEuxBP2O8 при разных концентрациях легирующего Eu2+;

Фиг. 5. Типичные порошковые рентгенограммы легированных посредством Eu2+ люминофоров K(Ba,Sr)BP2O8 и K(Ва,Са)BP2O8;

Фиг. 6. Спектры возбуждения (вставка) и испускания легированного посредством Eu2+ K(Ba,Sr)Eu0,03BP2O8 при различных содержаниях Sr и Ва;

Фиг. 7. Спектры возбуждения (вставка) и испускания легированного посредством Eu2+ K(Ba,Ca)Eu0,03BP2O8 при различных содержаниях Са и Ва;

Фиг. 8. Спектры испускания легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8, частично замещенного с помощью Na;

Фиг. 9. Спектры испускания легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8, частично замещенного с помощью Li; и

Фиг. 10. Спектры испускания легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8, частично замещенного с помощью Zn.

На фиг. 1 приведены типичные порошковые рентгенограммы KBa1-xEuxBP2O8 (x=0,05), а именно KBa0,95Eu0,05BP2O8, по сравнению с KBaBP2O8.

На фиг. 2 приведены типичные спектры возбуждения и испускания KBa1-xEuxBP2O8 (x=0,05), а именно KBa0,95Eu0,05BP2O8.

На фиг. 3 приведена зависимость от температуры люминесценции легированного посредством Eu2+ люминофора KBaBP2O8 при возбуждении при 405 нм по сравнению с YAG:Ce3+.

На фиг. 4 приведены спектры испускания KBa1-xEuxBP2O8 люминофора при разных концентрациях легирующего Eu2+ в диапазоне от x=0,005 до x=0,10.

На фиг. 5 приведены типичные порошковые рентгенограммы KBa0,67Ca0,3Eu0,03BP2O8, KBa0,87Са0,1Eu0,03BP2O8 и KBa0,77Sr0,2Eu0,03BP2O8 по сравнению с KBaBP2O8 и KSrBP2O8.

На фиг. 6 приведены спектры возбуждения (вставка) и испускания KBa0,97Eu0,03BP2O8, KBa0,87Sr0,1Eu0,03BP2O8, KBa0,77Sr0,2Eu0,03BP2O8, KBa0,67Sr0,3Eu0,03BP2O8, и KSr0,97Eu0,03BP2O8.

На фиг. 7 приведены спектры возбуждения (вставка) и испускания KBa0,97Eu0,03BP2O8, KBa0,92Ca0,05Eu0,03BP2O8, KBa0,87Са0,1Eu0,03BP2O8, KBa0,82Са0,15Eu0,03BP2O8 и KBa0,67Са0,3Eu0,03BP2O8.

На фиг. 8 приведены спектры испускания легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8 и для случая, когда K частично замещен с помощью Na.

На фиг. 9 приведены спектры испускания легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8 и для случая, когда K частично замещен с помощью Li.

На фиг. 10 приведены спектры испускания легированного посредством Eu2+ KBaBP2O8 и для случая, когда Ва частично замещен с помощью Zn.

1. Люминофор, который поглощает излучение в первом диапазоне длин волн электромагнитного спектра, составляющем от 250 нм до 420 нм, и испускает излучение во втором диапазоне длин волн электромагнитного спектра, составляющем от 400 нм до 700 нм, где люминофор представляет собой борофосфат, активированный ионами двухвалентных редкоземельных металлов, и описывается следующей общей формулой:
AM1-xRExBP2O8;
в которой:
А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K, Na, Rb и Cs;
М обозначает по меньшей мере один ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Ca, Sr, Ba, Be, Mg и Zn;
RE обозначает по меньшей мере один двухвалентный ион, выбранный из группы, включающей редкоземельные металлы Eu, Sm и Yb, где по меньшей мере один из ионов двухвалентных редкоземельных металлов Eu, Sm и/или Yb действует как активатор; и 0<x≤0,2.

2. Люминофор по п. 1, в котором RE включает по меньшей мере ион двухвалентного редкоземельного металла Eu, который действует как активатор.

3. Люминофор по п. 1, в котором RE дополнительно включает по меньшей мере один двухвалентный ион, выбранный из группы, включающей Yb и/или Sm, который действует как соактиватор.

4. Люминофор по п. 1, в котором А обозначает K; М обозначает по меньшей мере один ион двухвалентного металла, выбранный из группы, включающей Ca, Sr, Ba и Zn; RE содержит по меньшей мере один ион двухвалентного редкоземельного металла, выбранный из группы, включающей Eu, Sm и Yb, который действует как активатор; x≤0,1.

5. Люминофор по п. 2, в котором А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K и Na; М обозначает Ва; RE обозначает Eu; и x≤0,1, что приводит к общей формуле:
ABa1-xEuxBP2O8.

6. Люминофор по п. 5, в котором А обозначает K, что приводит к общей формуле:
KBa1-xEuxBP2O8.

7. Люминофор по п. 2, в котором А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K и Na; М включает Ва и Sr; RE обозначает Eu; и в котором x≤0,1, 0<y<1,0 и (x+y)<1,0, что приводит к общей формуле:
ABa(1-x-y)SryEuxBP2O8.

8. Люминофор по п. 7, в котором А обозначает K, что приводит к общей формуле:
KBa(1-x-y)SryEuxBP2O8.

9. Люминофор по п. 2, в котором А обозначает по меньшей мере один ион одновалентного щелочного металла, выбранный из группы, включающей Li, K и Na; М включает Ва и Са; RE обозначает Eu; и в котором x≤0,1, и 0<z≤0,3; что приводит к общей формуле:
ABa(1-x-z)CazEuxBP2O8.

10. Люминофор по п. 9, в котором А обозначает K, что приводит к общей формуле:
KBa(1-x-z)CazEuxBP2O8.

11. Источник света, включающий люминофор по одному из пп. 1-10 и испускающий излучение элемент, который испускает излучение в первом диапазоне длин волн электромагнитного спектра, составляющем от 250 нм до 420 нм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области светотехники, а именно к осветительным устройствам с удаленным протяженным люминесцентным экраном, и предназначено для формирования комфортного для зрения «теплого белого света».

Изобретение относится к области светотехники, а именно к светоизлучающему устройству переменного цвета (100; 200; 300; 400. Техническим результатом является возможность управления изменением цвета.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано в дисплеях и телевизионных приемниках. Техническим результатом является обеспечение равномерной яркости рассеивающей пластины.

Изобретение относится к светоизлучающим устройствам для формирования цветного и белого света. .

Изобретение относится к области светотехники. .

Изобретение относится к химическим источникам света (ХИС), основанные на свечении хемилюминесцентного раствора, и может быть использовано в качестве средств аварийного освещения под водой, на объектах с нормальным и повышенным давлением, а также для обозначения предметов под водой.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к средствам подводного освещения с помощью химических источников света. .

Изобретение относится к люминесцентным материалам, которые могут быть использованы в светоизлучающих диодах, возбуждаемых ультрафиолетовым или видимым светом. Люминесцентный материал для светодиода содержит по меньшей мере одно соединение, выбранное из алюмината, силиката, германата, германата-силиката, фосфата или антимоната.

Изобретение относится к полимерным композициям для получения светотрансформирующего пленочного материала и может быть использовано для получения пленок сельскохозяйственного назначения.

Изобретения могут быть использованы в системах освещения. Смесь люминофоров состоит из редкоземельного люминофора красного свечения, например YOE, редкоземельного люминофора зеленого свечения, например одного из LAP, CAT или CBT, и редкоземельного люминофора синего свечения, например одного из BAM и SCAp.

Изобретение относится к области люминесцентных стекол для преобразования ультрафиолетового излучения в белый цвет. Техническим результатом изобретения является создание люминесцентного стекла с высокой прозрачностью в видимом диапазоне.

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии и диагностическим методам исследования, в частности к интраоперационной визуализации. Осуществляют адресную доставку в патологические очаги конъюгатов наноразмерных антистоксовых фосфоров (НАФ) с молекулами, селективно связывающимися с целевой биоструктурой, подлежащей визуализации.

Изобретение относится к полимер-неорганическим композиционным материалам на основе полиметилметакрилата и наночастиц твердых растворов ZrO2 с лантанидами, выбранными из Eu, Tb и Tm.
Изобретение может быть использовано для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения в осветительных системах и оптических дисплеях.

Изобретение относится к области люминофорных материалов, а именно к монокристаллическому люминофорному материалу для светодиодов белого света. Материал представляет собой твердый раствор оксида алюминия и иттрий-алюминиевого граната с церием и имеет состав, соответствующий формуле Y3-xCexAl5+yO12+1.5y, где x=0,02-0,05, y=0,17-3,97.

Изобретение относится к области светотехники и, в частности, к люминесцирующим материалам, используемым в твердотельных источниках белого света. Согласно изобретению предложен композиционный люминесцирующий материал для твердотельных источников белого света, которые содержат светодиод, излучающий в области 430-480 нм, а также смесь, по крайней мере, двух люминофоров, первый из которых имеет желто-оранжевое свечение в области (560-630 нм), а второй взят из группы алюминатов щелочноземельных металлов, активированных европием.

Изобретение относится к способу формирования люминесцентного керамического преобразователя и к люминесцентному керамическому преобразователю, полученному таким способом.
Наверх