ES2593798T3 - Material con persistencia luminosa de luz amarilla, procedimiento de fabricación del mismo y dispositivo de luminiscencia LED que usa el mismo - Google Patents
Material con persistencia luminosa de luz amarilla, procedimiento de fabricación del mismo y dispositivo de luminiscencia LED que usa el mismo Download PDFInfo
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Abstract
Un material con persistencia luminosa amarilla, caracterizado porque dicho material con persistencia luminosa amarilla usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na, P como un centro de defectos, en el que un efecto de enfriamiento de la temperatura que aparece en un dispositivo LED activado directamente por CC a una elevada temperatura de operación puede compensarse mediante un efecto termoluminiscente, produciéndose dicho efecto termoluminiscente por dicho material con persistencia luminosa amarilla usado en dicho dispositivo LED activado directamente por CC, en el que dicho material con persistencia luminosa amarilla comprende la siguiente fórmula química: aY2O3*bAl2O3*cSiO2: mCe*nB*xNa*yP, en la que a, b, c, m, n, x, y son coeficientes, y en la que 1<=a<=2, 2<=b<=3, 0,001<=c<=1, 0,0001<=m<=0,6, 0,0001<=n<=0,5, 10 0,0001<=x<=0,2, 0,0001<=y<=0,5.
Description
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DESCRIPCION
Material con persistencia luminosa de luz amarilla, procedimiento de fabricacion del mismo y dispositivo de luminiscencia LED que usa el mismo.
Campo de la invencion
La invencion hace referencia a un material con persistencia luminosa de luz amarilla y a un procedimiento de preparacion del mismo asf como a un dispositivo de iluminacion LED que usa el mismo, mas en particular a un material con persistencia luminosa de luz amarilla que usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na y P como centro de defectos, y a un dispositivo de CC y/o CA de iluminacion LED que usa el material luminiscente con persistencia luminosa.
Descripcion de la tecnica relacionada
La causa del fenomeno de la persistencia luminosa es que los materiales tienen niveles de defectos, los niveles de defectos capturan huecos o electrones en el estado de activacion, los electrones y los huecos se liberan lentamente debido al movimiento termico a temperatura ambiente tras la activacion, y se combinan para liberar energfa, dando como resultado el fenomeno de la persistencia luminosa. Cuando se calientan los materiales, los electrones y/o huecos en los niveles de defectos se liberaran rapidamente, haciendo que los materiales emitan una termoluminiscencia brillante. En la actualidad se ha informado frecuentemente sobre materiales con persistencia luminosa prolongada de luz verde, mientras que son pocos los informes sobre materiales con persistencia luminosa de luz amarilla. El documento CN1324109C divulga un material Y2O2S con persistencia luminosa de luz amarilla activado con un activador de tierras raras trivalente sin titanio y un procedimiento de preparacion del mismo, y el documento CN100491497C divulga un material luminiscente con persistencia luminosa prolongada a base de silicatos de metales alcalino-terreos activado con Eu2+. Sobre la base de una investigacion sistematica sobre el material luminiscente con persistencia luminosa prolongada a base de tierras raras, los presentes inventores propusieron y verificaron tal enfoque de investigacion y desarrollo sobre materiales luminiscentes con persistencia luminosa: se puede crear un nivel de defectos de profundidad apropiada en un material luminiscente que no tiene propiedades de persistencia luminosa pero que tiene excelentes propiedades luminiscentes introduciendo a proposito en el un centro de defectos, de modo que el nivel de defectos pueda almacenar energfa luminosa externa de forma eficaz, y la energfa almacenada se libere despues de modo sostenible bajo la accion de una excitacion termica externa y se transfiera a los iones luminiscentes, dando como resultado el fenomeno de la persistencia luminosa. La mayor parte del polvo luminiscente con persistencia luminosa mencionado tiene buenas propiedades de persistencia luminosa mediante la adicion de iones coadyuvantes a los materiales para formar los centros de defectos, tales como en las patentes chinas CN1152114C, CN1151988C y 200610172187.9.
Se informo sobre un material luminiscente Y3AlsO12:Ce3+ en la pagina 53, Volumen 11 de Appl.Phys.Lett., de 1967, el material presenta luminiscencia amarilla, con una longitud de onda de luminiscencia mas fuerte a 550 nm, y una duracion de fluorescencia inferior a 100 ns. Se informo sobre la realizacion de una emision de luz LED blanca usando luminiscencia amarilla de Y3AlsO12:Ce3+ y luz azul de nitruro de galio en la pagina 417, N° 64 de Appl.Phys.A de 1997. No se informo de que el Y3AlsO12:Ce3+ tuviera luminiscencia con persistencia luminosa.
El documento US 2009/166586 se refiere a un material fotoluminiscente que comprende una composicion de: aL.bm.cAL.dSi.pP.O.:fR, en la que L se selecciona de Na y/o K; M es un metal divalente seleccionado de uno o mas del grupo que consiste en Sr, Ca, Mg y Ba; Al, Si, P y O representan sus elementos respectivos; R se selecciona de uno o mas activadores de elementos de tierras raras; y en la que las variables a, b, c, d, p y f son: 0,0<a<0,1, 0,0<b<0,3, 0,0<c<0,4, 0,0<d<0,3, 0,0<p<0,5, 0,0<f<0,25, al menos una de las variables d y p sea >, y al menos una de las variables a y b sea >0.
El documento US 2008/116420 se refiere a un material luminiscente con persistencia luminosa co-activado por multiples metales de tierras raras que tiene una composicion qufmica representada por la formula aMO.bAl2O3.cSiO2.dGa2O3:xEu.yB.zN, en la que a, b, c, d, x, y y z son coeficientes con los intervalos de 0,5<a<2, 0,5<b<3, 0,001<c<1, 0,0001<d<1, 0,0001<x<1, O,0001<y <1, 0,0001 <z< 1; M es al menos uno de los elementos Ca, Sr y N es al menos uno de los elementos Dy, Nd.
El documento US 2009/050918 se refiere a un luminoforo que comprende metal de tierras raras, silicio, metal alcalinoterreo, halogeno y oxfgeno, asf como aluminio o galio, en el que el metal de tierras raras es al menos un elemento metalico seleccionado de un grupo que consiste en Sc, Y, La, Pr, Nd, Gd, Ho, Yb y Sm asf como al menos un elemento metalico seleccionado de un grupo que consiste en Ce, Eu y Tb; el metal alcalinoterreo es al menos un elemento metalico seleccionado de un grupo que consiste en Mg, Ca, Sr y Ba; y el halogeno es al menos un elemento seleccionado de F y Cl.
Actualmente, los LED se usan para iluminacion, pantallas, retroiluminacion y otros campos, y se consideran el modelo de iluminacion de nueva generacion mas prometedor en cuanto a conservacion de energfa, durabilidad, naturaleza no contaminante y otras ventajas, y esta captando una amplia atencion. Se han adoptado diversas soluciones para realizar LED de luz blanca, entre ellas la combinacion de un chip LED de luz azul y un polvo fluorescente amarillo para la realizacion de la emision de luz blanca, que es la solucion tecnica mas madura para
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preparar los LED de luz blanca en este momento. Sin embargo, en la aplicacion practica, la intensidad luminiscente del chip LED de luz azul y el polvo fluorescente disminuira con el aumento de temperature de los dispositivos durante su funcionamiento, y la disminucion de la intensidad luminiscente del polvo fluorescente es mas significativa, lo que influye en el uso de los LED. Los LED convencionales usan la CC como energfa motriz. Sin embargo, la energfa electrica domestica, la energfa electrica industrial/comercial o la publica se suministran generalmente en CA en la actualidad, por ello los LED deben estar provistos de un transformador rectificador para la conversion CA/CC en caso de que se usen para iluminacion y otras aplicaciones con el fin de garantizar el funcionamiento normal de los LED. En el procedimiento de la conversion CA/Cc, la perdida de energfa es de hasta un 15 -30 %, el coste del equipo de conversion es considerable, la instalacion conlleva un tiempo y un dinero considerables, y la eficacia no es elevada. La patente china CN100464111C divulga una lampara LED CA, que conecta chips LED de diferentes colores de emision a la alimentacion electrica CA en paralelo, y describe principalmente que los chips LED de diferentes colores forman luz blanca, y un circuito especffico de los mismos (por ejemplo chips que emiten luz azul, verde y roja), y no esta relacionada con el polvo luminiscente. La patente de Estados Unidos US 7.489.086 B2 divulga un dispositivo de transmision LED CA y un dispositivo de iluminacion que usa el mismo. Esta patente se centra tambien en la composicion del circuito y el polvo luminiscente sigue siendo el polvo luminiscente convencional Y3Al5O12:Ce3+. Hasta el momento no se ha informado de la realizacion de LED CA a partir de materiales luminiscentes.
Sumario de la invencion
Un problema tecnico que ha de resolver la invencion es proporcionar un nuevo material con persistencia luminosa de luz amarilla, proporcionando asf una nueva posibilidad de eleccion para el campo de los materiales con persistencia luminosa, especialmente el campo tecnico de los LED.
El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion comprende la siguiente formula qufmica:
aY2O3^bAl2O3^cSiO2.mCemB^xNa^yP
En la que a, b, c, m, n, x e y son coeficientes, y a no es inferior a 1 pero no es superior a 2, b no es inferior a 2 pero no es superior a 3, c no es inferior a 0,001 pero no es superior a 1, m no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,6, n no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,5, x no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,2, e y no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,5.
El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na y P como centro de defectos. Cuando es excitado con luz ultravioleta y luz visible, el material de la invencion emite una luz residual amarilla brillante.
La invencion proporciona tambien un procedimiento de preparacion del material con persistencia luminosa de luz amarilla de acuerdo con la redaccion de la reivindicacion independiente 7, y el procedimiento comprende las siguientes etapas: mezclar homogeneamente los materiales de partida en una relacion molar, sinterizar los materiales de partida a 1200-1700 °C durante 1-8 h en atmosfera reductora una o varias veces, preferiblemente a 1400-1600 °C durante 2-5 h.
La invencion proporciona tambien un dispositivo de CC de iluminacion LED que usa el material con persistencia luminosa de luz amarilla, y se hace referencia a la Figura 1 para un diagrama esquematico de un modulo basico de LED del dispositivo de iluminacion. Puesto que el material de la invencion tiene un efecto de termoluminiscencia, el material puede compensar la extincion termica generada usando el polvo luminiscente convencional cuando el dispositivo esta a una elevada temperatura de operacion, manteniendo la luminiscencia total del dispositivo de iluminacion LED en funcionamiento a un nivel relativamente estable.
La invencion proporciona tambien un dispositivo de CA de iluminacion LED que usa el material con persistencia luminosa de luz amarilla, y se hace referencia a la Figura 2 para un diagrama esquematico de un modulo basico de LED del dispositivo de iluminacion. Se puede observar en la Figura que la entrada CA se puede realizar conectando dos LED inversos en paralelo. Puesto que el material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion tiene caracterfsticas de luminiscencia con persistencia luminosa, cuando se aplica el material al dispositivo de CA de iluminacion LED, la persistencia luminosa del polvo luminiscente puede compensar una luminiscencia LED mas debil debida a una cafda de corriente cuando el ciclo de corriente cambia, manteniendo de este modo una salida de luz estable del dispositivo en ciclo de CA.
Breve descripcion de las fiauras
La Figura 1 es un diagrama esquematico de un modulo basico de LED de un dispositivo de CC de iluminacion LED;
La Figura 2 es un diagrama esquematico de un modulo basico de LED de un dispositivo de CA de iluminacion LED;
La Figura 3 es un espectro de excitacion de la muestra 2;
La Figura 4 es un espectro de fotoluminiscencia de la muestra 2;
La Figura 5 es un espectro de persistencia luminosa de la muestra 2; y
5
10
15
20
25
30
35
40
La Figura 6 es un espectro de termoluminiscencia de la muestra 2.
La invencion se ilustrara mas extensamente con detalle por medio de realizaciones preferidas en forma de ejemplos. Sin embargo, los ejemplos siguientes no deben interpretarse como una limitacion del alcance de la invencion, y las tecnologfas realizadas basadas en los contenidos de la invencion caeran dentro del alcance de la invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion comprende la siguiente formula qufmica:
aY2O3^bAl2O3^cSiO2.mCe^nB^xNa^yP,
en la que a, b, c, m, n, x e y son coeficientes, y a no es inferior a 1 pero no es superior a 2, b no es inferior a 2 pero no es superior a 3, c no es inferior a 0,001 pero no es superior a 1, m no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,6, n no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,5, x no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,2, e y no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,5.
Preferiblemente:
a no es inferior a 1,3 pero no es superior a 1,8, b no es inferior a 2,3 pero no es superior a 2,7, c no es inferior a 0,001 pero no es superior a 0,5, m no es inferior a 0,01 pero no es superior a 0,3, n no es inferior a 0,01 pero no es superior a 0,3, x no es inferior a 0,01 pero no es superior a 0,1, e y no es inferior a 0,01 pero no es superior a 0,5.
Mas preferiblemente, a no es inferior a 1,3 pero no es superior a 1,5, b no es inferior a 2,3 pero no es superior a 2,5, c no es inferior a 0,01 pero no es superior a 0,5, m no es inferior a 0,01 pero no es superior a 0,3, n no es inferior a 0,1 pero no es superior a 0,3, x no es inferior a 0,02 pero no es superior a 0,1, e y no es inferior a 0,2 pero no es superior a 0,3.
Lo mas preferible:
1,45Y2Oa^2,5Al2Oa^0,01SiO2: 0,24Ce^0,05B^0,1 Na^0,2P,
o
1,45Y2O3^,5Al2O3^,5SiO2: 0,01Ce^0,3B^0,02Na^0,3P, o
Y2O3^,05Al2O3-0,001SiO2: 0,0001Ce^0,1B^0,002Na^0,01P; o
1,2Y2O3^,2Al2O3^,005SiO2: 0,05Ce^0,06B^0,0001 Na^0,08P; o
1,85Y2O3^,7Al2O3^,12SiO2: 0,008Ce^0,0065B^0,05Na^0,004P; o
2Y2O3^,95Al2O3^SiO2: 0,2Ce^0,3B^0,04Na^0,04P; o
1,45Y2O3^,5Al2O3^,002SiO2: 0,6Ce^0,15B^0,03Na^0,3P; o
1,45Y2O3^,5Al2O3^0,5SiO2: 0,01Ce^0,3B^0,02Na^0,3P; o
1.45Y2O3-2
.5Al2O3-0.Q1SiO2: 0,3Ce-0.5B-0.01 Na^0,0001 P; o
.5Al2O3-0.Q1SiO2: 0,3Ce-0.5B-0.01 Na^0,0001 P; o
1,75Y2O3^3Al2O3^0,01SiO2: 0,34Ce^0,02B^0,06Na^0,4P; o
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1,15Y2O3^Al2O3^0,014SiO2: 0,18Ce^0,25B^0,003Na^0,26P;
o
1,4Y2O3^,45Al2O3^0,02SiO2: 0,15Ce^0,0001 B^0,2Na^0,5P
El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na y P como centro de defectos. Cuando es excitado con luz ultravioleta y luz visible, el material de la invencion emite luz residual amarilla brillante.
El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion usa oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P, o compuestos y sustancias elementales que pueden generar los oxidos a alta temperatura, como materiales de partida.
El procedimiento de preparacion del material con persistencia luminosa de luz amarilla comprende las siguientes etapas: mezclar homogeneamente los materiales de partida en una relacion molar, sinterizar los materiales de partida a 1200-1700 °C durante 1-8 h en atmosfera reductora una o varias veces, preferiblemente a 1400-1600 °C durante 2-5 h.
Asimismo, el material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion tiene una longitud de onda de excitacion de 200-500 nm y la longitud de onda de emision mas fuerte de 530-570 nm. El material puede almacenar energfa de la luz ultravioleta y/o la luz visible, y emitir despues una luz residual amarilla a temperatura ambiente y emitir termoluminiscencia cuando se calienta, el pico de luminiscencia con persistencia luminosa y de termoluminiscencia es 530-570 nm, y la temperatura del pico de termoluminiscencia es de 60-350 °C.
Se hace referencia a la Figura 1 para un diagrama esquematico de un modulo basico de un dispositivo de CC de iluminacion LED que usa el material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion. Puesto que el dispositivo de iluminacion LED esta a 60-200 °C en uso, la luminancia del polvo luminiscente convencional YAG:Ce3+ disminuira debido a una temperatura mas alta, por tanto, la luminancia del dispositivo de iluminacion LED se reduce y la luminiscencia se vuelve azul. Puesto que el material de la invencion puede generar termoluminiscencia cuando es calentado, y emitir fluorescencia amarilla cuando es excitado por chips LED de luz azul, la iluminacion LED de luz blanca se puede realizar mediante luz azul mas luz amarilla cuando el material de la invencion se usa en el dispositivo de iluminacion LED. Sin embargo, como el material de la invencion tiene un efecto de termoluminiscencia cuando la temperatura del dispositivo aumenta, y la energfa en el centro de defectos se liberara en forma de luminiscencia cuando es calentado, el material puede compensar la extincion termica generada usando el polvo luminiscente convencional YAG:Ce3+ cuando el dispositivo esta a elevada temperatura de operacion, manteniendo la luminiscencia total del dispositivo de iluminacion lEd en funcionamiento a un nivel relativamente estable.
Se hace referencia a la Figura 2 para un diagrama esquematico de un modulo basico de LED de un dispositivo de CA de iluminacion LED que usa el material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion. Se puede observar en la figura que la entrada de CA se puede realizar conectando dos LED inversos en paralelo. La luminiscencia realizada conectando dos LED inversos en paralelo tiene tambien un cambio de luminancia periodico para la periodicidad de la CA, influyendo en las aplicaciones del dispositivo. Debido a que el material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion tiene caracterfsticas de luminiscencia con persistencia luminosa, cuando se aplica el material al dispositivo de CA de iluminacion LED, la persistencia luminosa del polvo luminiscente puede compensar una luminiscencia LED mas debil debido a una cafda de corriente cuando el ciclo de corriente cambia, manteniendo de este modo una salida de luz estable del dispositivo en ciclo de CA.
La invencion se describira adicionalmente por medio de realizaciones preferidas, si bien los ejemplos siguientes no deben interpretarse como una limitacion de la misma. Los expertos en la materia deberan entender que se pueden efectuar diversas modificaciones, sustituciones y cambios de acuerdo con el concepto tecnico de la invencion.
Ejemplos 1-12
Se mezclaron completamente oxido de itrio, alumina, sflice, dioxido de cerio, bicarbonato sodico, acido borico y fosfato monoamonico de acuerdo con la proporcion de mezcla de la Tabla 1, y se sinterizaron a 1550 °C durante 4 h en una atmosfera mixta de hidrogeno y nitrogeno para obtener un producto terminado despues de la molienda, el tamizado, el decapado y el lavado con agua y alcohol. A continuacion el fosforo se encapsulo en una unidad basica tal como el dispositivo de CC y/o CA de iluminacion LED tal y como se muestra en la Figura 1 y la Figura 2 para obtener un dispositivo de iluminacion LED.
Se preparo Y2,94 Ce0,06 Al5O12 mediante la misma ruta de procedimiento como muestra de referencia.
Tabla 1
- Muestra
- Proporcion de mezcla de los materiales de la muestra (mol)
- Oxido de itrio
- Alumina Sflice Dioxido de cerio Acido borico Bicarbonato sodico Fosfato monoamonico
- Muestra de referencia
- 1,47 2,5 0 0,06 0 0 0
- 1
- 1,5 2,6 0,01 0,1 0,05 0,1 0,2
- 2
- 1,45 2,5 0,01 0,24 0,05 0,1 0,2
- 3
- 1 2,05 0,001 0,0001 0,1 0,002 0,01
- 4
- 1,2 2,2 0,005 0,05 0,06 0,0001 0,08
- 5
- 1,85 2,7 0,12 0,008 0,0065 0,05 0,004
- 6
- 2 2,95 1 0,2 0,3 0,04 0,04
- 7
- 1,45 2,5 0,002 0,6 0,15 0,03 0,3
- 8
- 1,45 2,5 0,5 0,01 0,3 0,02 0,3
- 9
- 1,45 2,5 0,01 0,3 0,5 0,01 0,0001
- 10
- 1,75 3 0,01 0,34 0,02 0,06 0,4
- 11
- 1,15 2 0,014 0,18 0,25 0,003 0,26
- 12
- 1,4 2,45 0,02 0,15 0,0001 0,2 0,5
Ejemplo de ensayo 1 - Caracterfsticas de luminiscencia y temperatura del material de la invencion
Todas las muestras y la muestra de referencia de la Tabla 1 se dispusieron en un dispositivo de calentamiento con control de temperatura, y se excitaron mediante un LED con una longitud de onda de emision de 460 nm. La 5 luminancia se leyo mediante un medidor de luminancia a diferentes temperatures. Se hace referencia a la Tabla 2 para los resultados.
- Tabla 2
- Muestra
- 25 °C 80 °C 150 °C 200 °C
- Muestra de referencia
- 100 100 100 100
- 1
- 99 105 110 110
- 2
- 105 110 115 110
- 3
- 94 103 110 115
- 4
- 93 108 105 108
- 5
- 93 103 106 106
- 6
- 95 105 105 108
- 7
- 90 102 106 105
- 8
- 102 106 110 111
- 9
- 106 108 110 109
- 10
- 99 110 105 106
- 11
- 90 102 103 105
- 12
- 98 105 110 110
Se puede observar a partir de la Tabla 2 que la luminancia del material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion es mayor que la del actual polvo luminiscente Y2,94 Ceo.oa Al5O12 a la temperature de operacion del dispositivo de iluminacion LED (> 80 °C), siendo capaz, por tanto de resolver los problemas de extincion termica de la luminancia de los dispositivos de CC de iluminacion LED existentes.
5 Ejemplo de ensayo 2-Caracterfsticas de persistencia luminosa del material de la invencion
Todas las muestras y la muestra de referencia de la Tabla 1 se excitaron mediante un LED con longitud de onda de emision dominante de 460 nm durante 15 minutos, y despues de esto se ensayo la luz residual (persistencia luminosa) mediante un medidor de luminiscencia equipado con un fotomultiplicador. Se hace referencia a la Tabla 3 para los resultados.
10
Tabla 3
- Muestra
- Luminancia a 0 segundos Luminancia a 30 segundos Luminancia a 1 minuto
- Muestra de referencia
- 0 0 0
- 1
- 100 100 100
- 2
- 120 118 116
- 3
- 86 80 81
- 4
- 90 91 90
- 5
- 70 74 70
- a
- 65 63 63
- 7
- 104 105 106
- 8
- 110 112 110
- 9
- 88 80 81
- 10
- 80 85 81
- 11
- 75 71 70
- 12
- 65 60 65
Los valores de luminancia de la Tabla 3 toman la muestra 1 como referencia. El valor de la luminiscencia con persistencia luminosa de la muestra de referencia estaba por debajo del lfmite inferior de 1 mcd/m2 del instrumento de ensayo, y no se puede leer, registrandose, por tanto, como 0.
15 La Figura 3 es un espectro de excitacion de la muestra 2. La Figura 4 es un espectro de fotoluminiscencia de la muestra 2. La Figura 3 y la Figura 4 muestran que el material de la invencion emite fluorescencia amarilla cuando es excitado con luz del ultravioleta al visible. La Figura 5 es un espectro de persistencia luminosa de la muestra 2, mostrando que la luminiscencia con persistencia luminosa del material de la invencion es amarilla. La Figura a es un espectro de termoluminiscencia de la muestra 2, mostrando que el material de la invencion presenta el fenomeno de 20 la termoluminiscencia cuando se calienta por encima de 60 °C.
Puesto que la frecuencia de la CA comun es de 50 Hz, es decir, el periodo es de 20 ms, la direccion no cambia, y el cambio de corriente es de 10 ms por semi-periodo. La Tabla 5 proporciona la luminancia de la persistencia luminosa durante 10 ms ensayada mediante un CCD de alta velocidad capaz de tomar 300 imagenes per segundo cuando la muestra 2 se excita mediante un LED con longitud de onda de emision dominante de 460 nm durante 15 minutos y 25 la excitacion finaliza. Se hace referencia a la Tabla 4 para los resultados.
Tabla 4
- 3,33 ms 6,66 ms 9,99 ms
- Muestra de referencia
- 2 1 1
- Muestra 2
- 1527 1510 1505
Se puede observar a partir de la Tabla 4 que el material de la invencion tiene luminiscencia con persistencia luminosa, mientras que el polvo luminiscente Y2,94 Ce0,06 Al5O12 existente no tiene luminiscencia con persistencia luminosa. Los valores de la Tabla 4 muestran que el material luminiscente de la invencion tiene una luminiscencia con persistencia luminosa mas fuerte en el ciclo de CA, y puede compensar eficazmente la perdida de intensidad de 5 la luminiscencia debido a la cafda de corriente. El valor de la persistencia luminosa de la muestra de referencia es causado por el ruido del instrumento, y se puede ignorar.
Los valores de las Tablas 2 a 4 muestran que el material de la invencion tiene caracterfsticas de luminiscencia con persistencia luminosa comparado con el material Y2,94 Ceo,o6 Al5Oi2 divulgado por los documentos, y el dispositivo de CC y/o CA de iluminacion LED de la unidad basica (tal y como se muestra en la Figura 1 y la Figura 2) que usa el 10 material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invencion tiene novedad e inventividad obvias.
Claims (10)
- 510152025303540REIVINDICACIONES1. Un material con persistencia luminosa amarilla, caracterizado porque dicho material con persistencia luminosa amarilla usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na, P como un centro de defectos, en el que un efecto de enfriamiento de la temperatura que aparece en un dispositivo LED activado directamente por CC a una elevada temperatura de operacion puede compensarse mediante un efecto termoluminiscente, produciendose dicho efecto termoluminiscente por dicho material con persistencia luminosa amarilla usado en dicho dispositivo LED activado directamente por CC, en el que dicho material con persistencia luminosa amarilla comprende la siguiente formula qufmica:aY2O3^bAl2O3^cSiO2: mCemB^xNa^yP,en la que a, b, c, m, n, x, y son coeficientes, y en la que 1<a<2, 2<b<3, 0,001<c<1, 0,0001<m<0,6, 0,0001<n<0,5, 0,0001<x<0,2, 0,0001 <y<0,5.
- 2. El material con persistencia luminosa amarilla de la reivindicacion 1, caracterizado porque los elementos de dicho material con persistencia luminosa amarilla consisten en Y, Al, Si, Ce, Na, B, P y O.
- 3. El material con persistencia luminosa amarilla de la reivindicacion 2, caracterizado porque las materias primas de dicho material con persistencia luminosa amarilla consisten en oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P.
- 4. El material con persistencia luminosa amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las materias primas de dicho material con persistencia luminosa amarilla consisten en materiales que pueden generar oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P por calentamiento a una temperatura elevada.
- 5. El material con persistencia luminosa amarilla de la reivindicacion 1, caracterizado porque la temperatura de operacion del dispositivo LED es de 60 °C-200 °C.
- 6. El material con persistencia luminosa amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho material con persistencia luminosa amarilla tiene una de las siguientes formulas qufmicas:1,5Y2O3^,6Al2O3^0,01SiO2: 0,1Ce^0,05B^0,1Na^0,2P;o1,45Y2O3-2,5Al2O3^0,01SiO2: 0,24Ce^0,05B^0,1Na-0,2P; oY2O3^,05Al2O3^,001SiO2: 0,0001Ce^0,1 B^0,002Na^0,01 P; o1,2Y2O3^,2Al2O3^,005SiO2: 0,05Ce^0,06B^0,0001 Na^0,08P; o1,85Y2O3^,7Al2O3^0,12SiO2: 0,008Ce^0,0065B^0,05Na^0,004P; o2Y2O3^2,95Al2O3^SiO2: 0,2Ce^0,3B^0,04Na^0,04P; o1,45Y2O3^,5Al2O3^,002SiO2: 0,6Ce^0,15B^0,03Na^0,3P; o1,45Y2O3^,5Al2O3^0,5SiO2: 0,01Ce-0,3B-0,02Na-0,3P; o1,45Y2Oa^2,5Al2Oa^0,01SiO2: 0,3Ce^0,5B^0,01 Na^0,0001 P; o1,75Y2O3^Al2O3^,01SiO2: 0,34Ce^0,02B^0,06Na^0,4P; o1,4Y2O3^2,45Al2O3^0,02SiO2: 0,15Ce^0,0001 B^0,2Na^0,5P.5 7. Un procedimiento de preparacion de un material con persistencia luminosa amarilla de acuerdo con unacualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:mezclar uniformemente los oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P y/o materiales que pueden generar los oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P por calentamiento a una temperatura elevada, con una relacion molar;10 sinterizar los materiales mezclados a 1200 °C-1700 °C durante 1 h-8 h en una atmosfera reductora, o sinterizarlos materiales mezclados a 1400 °C-1600 °C durante 2 h-5 h en una atmosfera reductora; y obtener los materiales acabados por molienda, tamizado, decapado, lavado con agua y lavado con alcohol, en el que el material con persistencia luminosa amarilla preparado usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na, P como un centro de defectos, en el que un efecto de enfriamiento de la temperatura que aparece en15 un dispositivo LED activado directamente por CC a una elevada temperatura de operacion de 60 °C-200 °Cpuede compensarse mediante un efecto termoluminiscente, produciendose dicho efecto termoluminiscente por dicho material con persistencia luminosa amarilla usado en dicho dispositivo LED activado directamente por CC, en el que dicho material con persistencia luminosa amarilla comprende la siguiente formula qufmicaaY2O3^bAl2O3^cSiO2: mCemB^xNa^yP,20 en la que a, b, c, m, n, x, y son coeficientes, y en la que 1<a<2, 2<b<3, 0,001<c<1, 0,0001<m<0,6,0,0001<n<0,5, 0,0001<x<0,2, 0,0001<y<0,5.
- 8. El procedimiento de preparacion del material con persistencia luminosa amarilla de la reivindicacion 7, caracterizado porque dicho material con persistencia luminosa amarilla tiene una de las siguientes formulas qufmicas:25oo30 ooo35oo40 oo1,5Y2O3^,6AhO3^0,01SiO2: 0,1Ce^0,05B^0,1Na^0,2P;1,45Y2O3^,5Al2O3^0,01SiO2: 0,24Ce^0,05B^0,1 Na^0,2P; Y2O3^,05Al2O3-0,001SiO2: 0,0001Ce^0,1B^0,002^Na0,01P;1,2Y2O3^,2Al2O3^0,005SiO2: 0,05Ce^0,06B^0,0001 Na^0,08P; 1,85Y2O3^,7Al2O3^0,12SiO2: 0,008Ce^0,0065B^0,05Na^0,004P; 2Y2O3^2,95Al2O3^SiO2: 0,2Ce^0,3B^0,04Na^0,04P; 1,45Y2O3^,5Al2O3^0,002SiO2: 0,6Ce^0,15B^0,03Na^0,3P; 1,45Y2O3^,5Al2O3^0,5SiO2: 0,01 Ce-0,3B-0,02Na-0,3P;1,45Y2O3^,5Al2O3^0,01SiO2: 0,3Ce^0,5B^0,01 Na^0,0001 P; 1,75Y2O3^3Al2O3^0,01SiO2: 0,34Ce^0,02B^0,06Na^0,4P;o1,4Y2O3^2,45Al2O3^0,02SiO2: 0,15Ce^0,0001 B^0,2Na^0,5P.5 9. Un dispositivo de iluminacion LED que comprende un chip LED y un material con persistencia luminosa amarillacaracterizado porque dicho material con persistencia luminosa amarilla es un material con persistencia luminosa amarilla de acuerdo con una cualquiera o mas de las reivindicaciones 1 a 6, o un material con persistencia luminosa amarilla preparado de acuerdo con un procedimiento de acuerdo con una cualquiera o mas de las reivindicaciones 7-8, en el que una longitud de onda de emision del chip LED es 240-500 nm.10 10. Un material con persistencia luminosa amarilla, caracterizado porque dicho material con persistencia luminosaamarilla usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na, P como un centro de defectos, en el que un debilitamiento en la luminiscencia provocado por una cafda de corriente, cuando cambia el ciclo de corriente en un circuido accionado por CA, puede compensarse por las caracterfsticas de luminiscencia con persistencia luminosa, caracterfsticas de luminiscencia con persistencia luminosa que pueden ocurrir cuando dicho material con 15 persistencia luminosa amarilla se usa en un dispositivo LED accionado por CA, en el que dicho material con persistencia luminosa amarilla comprende la siguiente formula qufmica:aY2O3^bAhO3^cSiO2: mCemB^xNa^yP,en la que a, b, c, m, n, x, y son coeficientes, y en la que 1<a<2, 2<b<3, 0,001<c<1, 0,0001<m<0,6, 0,0001<n<0,5, 0,0001<x<0,2, 0,0001<y<0,5.20 11. El material con persistencia luminosa amarilla de la reivindicacion 10, caracterizado porque la frecuencia de CApara activar el dispositivo LED es de 50 Hz.
- 12. El material con persistencia luminosa amarilla de acuerdo con una cualquiera o mas de las reivindicaciones 1011, caracterizado porque en dicho circuito de activacion de CA, la entrada de CA se realiza conectando dos LED inversos en paralelo.25 13. El material con persistencia luminosa amarilla de acuerdo con una cualquiera o mas de las reivindicaciones 1012, caracterizado porque los elementos de dicho material con persistencia luminosa amarilla consisten en Y, Al, Si, Ce, Na, B, P y O.
- 14. El material con persistencia luminosa amarilla de acuerdo con una cualquiera o mas de las reivindicaciones 1013, caracterizado porque las materias primas de dicho material con persistencia luminosa amarilla consisten en30 oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P y/o materiales que pueden generar oxidos de Y, Al, Si, Ce, Na, B y P por calentamiento a una temperatura elevada.
- 15. El material con persistencia luminosa amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque dicho material con persistencia luminosa amarilla tiene una de las siguientes formulas qufmicas:1,5Y2O3^,6Al2O3^0,01SiO2: 0,1Ce^0,05B^0,1Na^0,2P;35 o1,45Y2O3^,5Al2O3^0,01SiO2: 0,24Ce^0,05B^0,1 Na^0,2P; oY2O3^,05Al2O3-0,001SiO2: 0,0001Ce^0,1B^0,002Na^0,01P; o40 1,2Y2O3^,2Al2O3^0,005SiO2: 0,05Ce^0,06B^0,0001Na^0,08P;o1,85Y2O3-2,7Al2O3^0,12SiO2: 0,008Ce^0,0065B^0,05Na^0,004P; o2Y2O3^2,95Al2O3^SiO2: 0,2Ce^0,3B^0,04Na^0,04P;45 oo5oo10 o1,45Y2O3^2,5Al2O3^0,5SiO2i 0,01Ce-0,3B-0,02Na-0,3P;1,45Y2O3^2,5Al2O3^0,01SiO2: 0,3Ce^0,5B^0,01 Na^0,0001 P; 1,75Y2O3^3Al2O3^0,01SiO2: 0,34Ce^0,02B^0,06Na^0,4P; 1,15Y2O3^2Al2O3^0,014SiO2: 0,18Ce^0,25B^0,003Na^0,26P; 1,4Y2O3^2,45Al2O3^0,02SiO2: 0,15Ce^0,0001 B^0,2Na^0,5P.
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