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TW200404883A - Phosphors containing oxides of alkaline-earth and group-IIIB metals and light sources incorporating the same - Google Patents

Phosphors containing oxides of alkaline-earth and group-IIIB metals and light sources incorporating the same Download PDF

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TW200404883A
TW200404883A TW092116401A TW92116401A TW200404883A TW 200404883 A TW200404883 A TW 200404883A TW 092116401 A TW092116401 A TW 092116401A TW 92116401 A TW92116401 A TW 92116401A TW 200404883 A TW200404883 A TW 200404883A
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phosphorescent
metal
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TW092116401A
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Anant Achyut Setlur
Alok Mani Srivastava
Holly Ann Comanzo
Original Assignee
Gen Electric
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Publication date
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Description

200404883 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、广發明係關於-種含有鹼土族及1116族金屬氧化物之磷 光質，該等金屬氧化物係以稀土族離子活化。詳言之，本 發明:關於-種含有驗土族及IIIB族金屬氧化物之鱗光質 ’該等金屬氧化物係至少以銪離子活化，其中陽離子斑陰 離子之比係非化學計量的比率。本發明亦關於—種含該等 磷光質之光源。 【先前技術】 ^光質為-發光物質，其·在一部分電磁波譜中吸收輕射 能量，並在另一部分電磁波譜中發射能量。一種重要類別 的磷光質係具有很高化學純度且具有受控組成之結晶無機 化合物，已加入少量其它元素（其被稱作，，活化劑至該等 結晶操機化合物中以將彼等轉化為螢光物質。可藉由活化 劑與無機化合物之正確組合控制發射的顏色。最為有用及 有名的磷光質在電磁波譜之可見部分中對應該可見範圍之 外的電磁輻射之激勵發出輻射。已在汞蒸汽放電燈管中使 用有名之磷光質以將該激勵汞蒸汽發射之紫外線（πυν，，）輻 射轉化為可見光。其它磷光質可在被電子（其在陰極射線管 中使用）或X射線（舉例而言，X射線偵測系統中的閃爍體） 激勵後發射可見光。 隨著激勵輕射的波長與所發出輻射的波長之間的差異縮 小，使用磷光質之照明裝置的效率提高。因此，在尋求如 何提鬲白色光源之效率的過程中，吾人已致力於尋找波長
85479.DOC 200404883 在近uv至藍色可見光範圍之内的激勵輻射來源及響應該 等波長之磷光質。術語’’近UV”意即波長在約3 15奈米至約 400奈米範圍之内的UV輻射。發光二極體（"LED")技術中最 近的進展帶來了在近UV範圍之内發射的有效LED。在近 UV至藍光範圍之内發出輻射之該等LED在下文中將被稱 作”1^/藍光LED”。如本文所用，一UV/藍光LED可發出波 長在近UV範圍、在藍光範圍或在自近UV至藍光的廣闊範 圍之内的輻射。提供可被發自該等UV/藍光LED輻射源之 輻射激勵的一定範圍的磷光質以允許在用於製備各種顏色 的LED之磷光質的使用中有其靈活性，此將成為照明技術 的一個進展。當該等磷光質與來自該等UV/藍光LED之發射 光結合時，可提供消耗低功率之有效而持久的照明裝置。 最近已出現基於錮、鋁及鎵之氮化物的組合物之許多近 UV/藍光LED。舉例而言，美國專利第5,777,350號所揭示 之LED包括氮化錮、氮化鎵及p-與η-型AlGaN之多層體，該 等多層體發射之波長範圍為約380奈米至約420奈米。該 LED之活性層體可與其它物質摻雜以在UV到藍光波長範 圍之内移動該LED發射主峰。發射主峰在藍光波長中之 LED與以鈽活化的黃色發光釔鋁石榴石磷光質（”YAG:Cen) 之塗層相結合以產生白光，其揭示於美國專利第5,998,925 號中。儘管可藉由基於LED之裝置滿足一實質部分的對於 白光裝置之需要，但是由於YAG:Ce為唯一已知可被在藍光 範圍中之輻射激勵的黃色發光磷光質，所以UV/藍光LED 與磷光質結合之能力受到限制。
85479.DOC 200404883 亦可藉由混合藍、綠及紅光產生白光。因此，期望提供 在近uv至藍光範圍之内可被激勵且以該等顏色發射之新 顆而有效的磷光質。由於吾人熟知之發射綠光之磷光質大 致上可在中UV波長範圍（約200_300奈米）被激勵，因此特別 期望提供一種發射綠光之有效磷光質。亦期望提供可與 UV/監光LED結合生成高效率及/或高顏色指數（”CRI”）之 白光的新穎磷光質摻合物。 【發明内容】 本發明提供以稀土族金屬離子活化而含有鹼土族及IIIB 族金屬氧化物之磷光質，該等磷光質可藉由波長在近uva 座光範圍（自約3 1 5奈米至約480奈米）之内的輕射激勵，以 有效地發射約480奈米至約6〇〇奈米的綠色至黃色可見光。 通常，本發明之磷光質係為至少摻雜有充當活化劑的銪離 子之鹼土族及IIIB族金屬氧化物。可包括一種或多種其它 稀土族金屬離子作為一共活化劑，該等其它稀土族金屬離 子係選自由錦、镨、钕、彭、亂、鏑、鈥、辑、链、镱及離 子組成之群。本發明之磷光質具有如下之通式·· (M1.xREx)yD204 » 其中Μ係選自由Sr、Ba、Ca及其組合組成之群的鹼土族金 屬；RE係至少包含銪之稀土族金屬；D係選自由鋁、鎵， 錮及其組合組成之群的至少一種週期表ΙΠΒ族金屬； 0·001<χ<0·3，且y滿足選自由〇.75<y<1&1<y<li組成之鮮 的一個條件。 在本發明的一項觀點中，該磷光質可還包含鎂。
85479.DOC 200404883 本發明的另一項觀點係為一種製造磷光質的方法，該磷 光質係包含至少以銪離子活化的至少一種鹼土族金屬氧化 物及至少一種ιιΙΒ族金屬氧化物，該方法包含以下步驟： (a)提供大量下列化合物：至少包含銪之至少一種稀土族金 屬’達自由趣、鋇、舞及其組合組成之群的至少一種驗土 族至屬’及選自由銘、鎵、銦及其組合組成之群的至少一 種IIIB叙金屬，選定該等化合物的量使得達成該磷光質之 取終組合物；（b)視需要添加選自由至少一種金屬鹵化物組 成炙群的至少一種助熔化合物，該金屬（S化物之金屬係選 自由鳃、鋇、鈣、鋁、鎵、銦及稀土族金屬組成之群；（c) 將孩寺化合物混合在一起；及（d)在還原氛圍中於一定溫度 下且以足夠的時間烺燒該混合物，以將該混合物轉化為： 。土 y種鹼土族金屬氧化物及至少一種IIIB族金屬氧化 物的至少以銪離子活化的磷光質。 在本發明的又一項觀點中， 中烺燒該混合物之化合物之前 步驟。 該方法還包含在於還原氛圍 ，將其轉化為含氧化合物的 在尽愈明的又一項觀點中
UV/藍光LED及至少，包人2丨〈域包括一 古丨^ Μ 3土^、一種鹼土族金屬氧化物J 土少一種ΙΙΙΒ族金屬翕仆舲 ，一 虱化物而至少以銪離子活化的磷光質c 、、’里細閱本發明之下祝丨今 附圖，吾人可瞭解本發明 的 % 其匕特色及優點。 【實施方式】 本發明提供一種磷光質 亥寺件忐質可藉由波長在近υν
S5479.DOC 200404883 到藍光範圍（自約315奈米至約48〇奈米）之内的輻射激勵， 以有效地發射約480奈米至約6〇〇奈米的綠色至黃色可見光 。在本文中可叉替使用術語”電磁輻射，，、”輻射，，及，，光，，以 表示波長在uv到深紅色光範圍（自約1〇〇奈米至約8〇〇奈米 )(内的電磁輻射。詳言之，本發明之磷光質具有一在人類 肉眼之最大靈敏度範圍之内的發射主學。在本發明中，金 屬以與抗衡離子結合的形態存在，而非零價金屬形式。本 毛明之％光質包含i少一種驗土族金屬&化物及至少一種 ΙΠΒ狹金屬氧化物，該等金屬氧化物係以至少包含銪之至_ V種稀土权金屬離子摻雜。該磷光質具有如下之通式： (MNxREx)yD2〇4 ; 其㈣係選自由Sr、Ba、Ca及其組合組成之群的驗土族金 屬’ RE係土少包含销之稀土族金屬；d係選自由銘、嫁、 錮及其組合組成之群的至少一種週期表族金屬； 〇·〇〇1<χ<〇.3，且y滿足選自由組成之群 的一個條件。 .在—較佳實施例中’該磷光質具有通式（sri.xEUx)yAl2〇4 · ，其中〇.〇〇1<X<0·3，且y滿足選自由0.75<y<l及1<7<1.1組 成之群的一個條件。 在本發明的另一實施例中，利用選自由鈽、镨、钕、彭！ A ^ ^鏑 '欽、_、链、鏡及縳離子組成之群的另-種稀 土族金屬離子進一步共同活化該磷光質。該等其它稀土族 金屬離子可佔彳該驗土族金屬及稀土族金屬總量之約 0.001至約3G原子百分比、較佳_•⑻丨至約2()原子百分比
85479.DOC -10- 200404883 、更佳約0.001至約10原子百分比。一較佳共活化劑係鏑。 在本發明的另一項觀點中，該磷光質可還包括含量為鹼 土族金屬之約0.001至約20原子百分比的鎂。 本發明包括至少以銪活化之至少一種鹼土族金屬氧化物 及至少一種IIIB族金屬氧化物的磷光質可藉由固態反應製 得。該方法包含如下步驟：（a)提供大量下列元素之含氧化 合物：（1)至少包含銪之至少一種稀土族金屬；（2)選自由鳃 、鋇、#5及其組合組成之群的至少一種驗土族金屬；及（3) 選自由鋁、鎵、銦及其組合組成之群的至少一種IIIB族金 屬；選定該等化合物的量使得達成該磷光質之最終組合物 ;(b)將該等含氧化合物混合在一起以形成一混合物；及（c) 在還原氛圍中於一定溫度下且以足夠的時間烺燒該混合物 ，以將該混合物轉化為包含至少一種驗土族金屬氧化物及 至少一種IIIB族金屬氧化物而至少以銪離子活化的磷光質。 在一較佳實施例中，該方法還包括在將該等化合物混合 在一起之前，將選自由麵、鋇、#5、铭、嫁、銦、錯及其 組合組成之群的至少一種金屬函化物作為一助溶劑添加至 該等含氧化合物中。可按高達約20、較佳高達約1 0、更佳 高達約5重量百分比之混合物總重量添加該）¾化物。較佳鹵 化物係氟化物。 在本發明的另一項觀點中，該方法還包括在混合之前， 將至少一種額外稀土族金屬的至少一種含氧化合物添加至 該含氧化合物之混合物中。該至少一種額外稀土族金屬在 該磷光質中充當共活化劑，其係選自由鈽、镨、钕、釤、 85479.DOC -11 - 亂、鏑、鈥、铒、接、镱及办|、組成之群。 在一較佳實施例中，該等含氧化合物為氧化物。 在本發明的另一項觀點中，該等含氧化合物可為可分解 成氧化物的化合物，諸如碳酸鹽、硝酸鹽、氮化物、硫酸 鹽、亞硫酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、鹵氧化物、醋酸鹽、 檸檬酸鹽、有機酸鹽及其組合。較佳選定該等含氧化合物 使得彼等在約400°c至約900°c範圍之内的溫度下分解。分 解通常於在還原氛圍中的烺燒步騾之前，在空氣或空氣與 惰性氣體（諸如氮氣、氦氣、氬氣、氖氣、氪氣、氤氣及其 混合物）之混合物中進行。 可藉由包括但不限於在一高速掺合器或一螺條摻合器中 攪:摔或接合的任何機械方法混合該等化合物。可在一球磨 機、一錘磨機或一噴磨機中結合及粉碎該等含氧化合物。 可藉由濕磨進行混合，尤其是當要將該等含氧化合物之混 合物製成溶液用以隨後沈澱時。濕磨所用之溶劑可為酒精 ，諸如甲醇、乙醇或丙醇。若該混合物是濕的，則可在烺 燒步騾之前先將其乾燥。 於約900°C至約1300°C (較佳約1000°C至約1200°C )之溫 度下，以足夠的時間烺燒該含氧化合物之混合物或分解之 氧化產物以將該混合物轉化為最終磷光質。可於一分批或 連續的製程中進行煅燒，較佳加以攪拌或混合動作以促進 良好氣體-固體接觸。烺燒時間依將被烺燒之混合物的量、 傳導經過烺燒設備的氣體速率及於該烺燒設備中氣體-固 體接觸的質量而定。通常，約1分鐘至約10小時之烺燒時間 85479.DOC -12- 足矣。還原氛圍通常包含一還原氣體，諸如氫氣、一氧化 碳或其組合，視需要以一惰性氣體，諸如氮氣、氦氣、氬 氣、氖氣、氣氣、氤氣或其組合稀釋。一適當還原氛圍在 氮氣中包含約1-3體積百分比之氫氣。或者，可將一含有該 混合物之坩堝包於一含有高純度碳粒子之第二密閉坩堝中 ，並於限量的空氣中烺燒該坩堝使得破粒子與空氣中的氧 發生反應，藉此生成提供還原氛圍所需之一氧化碳。可於 一實質上恒定之溫度下進行烺燒，或溫度自室溫斜線上升 ，其後在烺燒期間保持於最終烺燒溫度。或者，可分階段 於兩種或多種溫度下完成烺燒，各階段可於不同還原氛圍 下進行。 圖1展示磷光質Sro.sEuuAhCU之激勵及發射光譜，如本 文所述，固態反應產生該光譜。於生產該樣品之過程中， 以約2重量百分比之該混合物總重量的量將氟化鋁用作助 熔劑。於約1100°C下在被佈置於以碳粒子填塞之第二坩鍋 中的第一坩鍋内，及於在氮氣中包含1體積百分比氫氣之氛 圍下烺燒該混合物。應注意在約350奈米至約430奈米之波 長範圍内可有效地激勵該磷光質。該磷光質具有 Sr4Al14025:Eu2+磷光質（nSAEn)之約65-70%的相對量子效 率、於405奈米下約80%的吸收及x=0.276及y=0.571之CIE 座標。 或者，可用濕式方法製備該磷光質。包含銪的至少一種 稀土族金屬；選自由鳃、鋇、鈣及其組合組成之群的至少 一種驗土族金屬；及選自由铭、鎵、銦及其組合組成之群 85479.DOC -13- 200404883 的至少一種IIIB族金屬之一種或多種化合物可以並非係可 溶解於水溶液之氧化物，諸如硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、 檸檬酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、齒氧化物或有機化合物。 該等有機化合物之非限制性實例係含有1至6個碳原子之一 元及二元羧酸的金屬鹽、含有1至6個碳原子之二元羧酸酯 、具有1或2個芳香環之芳香酸的金屬鹽、金屬乙醯丙酮化 物、含有1至6個碳原子之金屬醇鹽及金屬苯酚鹽。舉例而 言，在酸（例如硝酸溶液）中摻合及溶解包含銪的至少一種 稀土族金屬；選自由鳃、鋇、鈣及其組合組成之群的至少 一種驗土族金屬；及選自由銘、鎵、錮及其組合組成之群 的至少一種IIIB族金屬製成的一種或多種化合物。在本發 明的一個實施例中，至少一種該等化合物，較佳地一 IIIB 族化合物為鹵化物，較佳為氟化物。選擇酸溶液之濃度以 迅速溶解該等化合物，且該選擇在熟悉此項技術者的技術 範圍之内。其後以增量將氫氧化铵添加至含有該等金屬之 酸性溶液，同時攪拌以沈澱含有選定元素之氫氧化物混合 物直到沈澱完成。通常，當該等溶液混合物之pH值升至8 以上時，該步騾完成。亦可將其它銨化合物，諸如碳酸銨 或草酸銨用於選定元素化合物之沈澱。可用有機鹼，諸如 甲醇胺、乙醇胺、丙醇胺、二甲醇胺、二乙醇胺、二丙醇 胺、三甲醇胺、三乙醇胺或三丙醇胺取代氫氧化銨。過濾 、清洗且視需要於空氣中乾燥沈澱物。可視需要在空氣或 空氣與一惰性氣體之混合物中、於約400°C至約900°C之間 、以足夠的時間加熱該沈澱物以確保實質上完成物質的脫 85479.DOC -14- 200404883 水及所用之任何有機物質的分解。吾人希望在加熱之前研 磨或粉碎該乾燥沈澱物。分解之後，混合物實質上包含至 少銪之氧化物、至少一種驗土族金屬氧化物及至少一種 IIIB族金屬氧化物。其後於一如前所揭示之還原氛圍下煅 燒該乾燥沈澱物或該分解沈澱物。 可將本發明之磷光質與其它磷光質摻合用於具有高發光 度及CRI之光源中。表1比較了本發明之含有磷光質 Sro.gEuo. 1 A]_2〇4的換合物與先前技術的換合物之模擬結果 。在表1中，f’HALOn、”SAEn、nSECA’▼及”BAMn’f*別表示 磷光質Ca5(P04)3Cl:Mn2+，Eu2+(在黃色-紅色區域發射）、 SuAImC^zEu2、在藍色-綠色區域發射）、 (Sr，Ba，Ca)5(P04)3(Cl，0H):Eu2+(在藍色區域發射）、 (6&，€&，8〇]\^3八114025$112+，1^112+(在綠色區域發射）。 表1 摻合物 發光度 CRI 紅色 綠色 藍色 (lm/W electrical) (%) (%) (%) HALO/SAE 296 75 15.1 6.92 2.95 HALO/SECA/BAMn 306 93 15.7 6.54 7.97 HALO/SECA/ 318 87 14.1 9.25 7.8 Sro.gEuo.i Al2〇4 本發明之81'〇.8£11〇.1八1204與11八1^0及8£0八磷光質及3£€八 磷光質之另一摻合物的光譜功率分配的模擬展示HALO磷 光質之約90%的量子效率、於405奈米下約77%之吸收、約 85479.DOC -15- 200404883 340 lm/Welectrical之發光度、82之CRI、約4000K之相關色溫 及χ=0·387且y=0,395之CIE座標，其將該光源幾乎置於黑體 軌跡。圖2及圖3展示該摻合物之吸收及發射光譜。該磷光 質摻合物之光譜功率分配可提供與螢光燈相似的照明。 基於LED之發射白光的裝置 將包含本發明之磷光質與在藍色、黃色及紅色區域發射 之其它選定磷光質的磷光質摻合物併入一包含一發射約 、 350奈米至約450奈米範圍内之近UV到藍光之LED的裝置 中，應提供有效使用電功率之白色光源。該摻合物可為前 % 文剛剛描述之掺合物。發射藍光之磷光質（其發射主峰在約 400奈米至約480奈米範圍之内）的非限制性實例係 (Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，OH):Eu2+&(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu2+ 。發射藍-綠光之磷光質（其發射主峰在約480奈米至約500 奈米範圍之内）的非限制性實例係Sr4Al14025:Eu2+(’’SAE”) 、2Sr0.0.84P205.0.16B203:Eu2+、MgW04、BaTiP208 及
Ca5(P04)3(Cl，F，0H):Sb3 +，Mn2+。發射綠光之磷光質（其發射 主峰在約500奈米至約550奈米範圍之内）的非限制性實例 係 LaP04:Ce3 +，Tb3+(，fLAP，f)、CeMgAlnOeTt^及 GbMgB5O10: Ce3 +，Tb3 + (”CBT”）。發射黃-橙光之磷光質（其發射主峰在約 550奈米至約630奈米範圍之内）的非限制性實例 Y3Al5012:Ce3+(，，YAG:Ce，，)&(Ba,Sr，Ca)5(P04)3(Cl，F，0H):Eu2+，Mn2+，Sb3+。 發射紅光之磷光質（其發射主峰在約610奈米至約700奈米 範圍之内）的非限制性實例係Y2〇3:Eu3+，（Sr，Mg)3(P04)2:Sn2+ ，YB〇3:Eu3+及3.5MgO 0.5MgF2.Ge〇2:Mn4+。 85479.DOC -16- 可製造白色光源以藉由使用一 UV/藍光LED提供點光源 裝置或藉由使用複數個UV/藍光LED提供大面積照明裝置 。術吾π大面積’’表示大於約1 〇平方公分。 在圖4所示之本發明的實施例中，白色光源1〇包含一發射 約3 50奈米至約450奈米範圍内近uv至藍光之LED 100及一 含有本發明之磷光質的磷光質摻合物。將LED 100裝配於 具有一與LED 1〇〇相鄰之反射表面ι4〇之杯室12〇中。適用 於發射白光之裝置的UV/藍光LED係基於InGaN半導體之 LED ’諸如上文提到之美國專利第5,777,35〇號的[ED，該 項專利之内各以引用的方式併入本文。亦可使用其它uV/ 藍光LED，諸如基於與各種金屬摻雜以提供較大能帶隙的 GaN半導體之LED。提供電導線^(^與丨5]以供應電功率至 LED 100。一透明鑄件16〇包含環氧樹脂、矽酮或玻璃 ，其中實質上均勻地散佈本發明之磷光質摻合物的粒子2 〇 〇 。或者，可將該等摻合物粒子施用至Led 1〇〇或僅將彼等 散佈於透明麵件1 60的一部分。亦可使用其它透明聚合物 (‘者如氷奴故酉曰）以开）成該透明鑄件。另外，在該透明鑄件 中，亦可於磷光質粒子之間含有光散射物質（諸如卩…或 Ah〇3)之粒子以改良發射自光源1〇的光之均勻度。可選擇 LED之InGaN活性層體的組合物及施用於該鑄件中之磷光 質的量以使得未被磷光質吸收的由LED發射的一部分藍光 與由該鱗光質摻合物發射的廣光譜光結合以提供具有所要 色溫及CRI之白色光源1〇。如本文所揭示之白色光源適用 於背面照明或全面照明之目的。 85479.DOC -17- 200404883 可藉由配置複數個藍光led於一反射面板上、提供適當 電導線至單個LED、施用包含本發明之磷光質摻合物及聚 合黏合劑（諸如環氧樹脂）的塗層、然後將整體結合結構密 封於一透明且密封封口中產生用於全面照明之大面積白色 光源。可將該磷光質摻合物/聚合物塗層直接施用至單個 LED或可知其施用至整個面板表面。於前一種狀況下， 在將該磷光質摻合物施用至LED上之後，可將一額外聚合 物塗層施用至整個面板表面。另外，可在該聚合物基質中 提供光散射固體（諸如Ti〇24A12〇3)之粒子以增強自該裝 置之光發射之均勻度。 儘耳本又已描述各種實施例，但應自該說明瞭解熟悉此 項技術者可達成其中之元素、變體、同等物或改良之各種 組合，且該等組合仍在如後附申請專利範圍所定義之本發 明範_之内。 【圖式簡單說明】 圖1展TR磷光質Sro.sEucMAl2。4之激勵及發射光譜。 圖 2 展示由 Sr〇 8Eu〇 lAl2〇4、Ca5(p〇4)3ci:Mn2+，如2+及 仇如，叫5(1>〇4)3仰，011):如2+組成之,舞光質捧合物的吸收 光譜。 圖3展示圖2之磷光質摻合物的發射光譜。 圖4展示包含一LED及本發 土 y 種磷光質的光源 之實施例。 【圖式代表符號說明】 10 光源
85479.DOC -18 - 200404883 100 發光二極體（LED) 120 杯室 140 反射表面 150 ， 152 電導線 160 透明鑄件 180 透明物質 200 磷光質摻合物之粒子 85479.DOC - 19-

Claims (1)

  1. 200404883 拾、申請專利範園： 1 · 一種磷光質’其包括選自由魏、鎖、約及其組合組成之 群的至少一種鹼土族金屬之氧化物及選自由鋁、鎵、銦 及其組合組成之群的至少一種IIIB族金屬之氧化物，該 磷光質係以至少包含銪之至少一種稀土族金屬之離子活 化，該磷光質具有如下之通式 (M“xREx)yD2〇4 ; 其中Μ係該至少一種鹼土族金屬；re係至少包含銪之 孩稀土族金屬；D係該至少一種IIIB族金屬；〇.〇〇1<χ<〇·3 ’且y滿足一選自由〇.75<y<l與i<y<i.i組成之群的條件。 2·如申請專利範圍第1項之磷光質，其中該磷光質吸收波長 I巳圍在約350奈米至約480奈米内之電磁輻射，且具有一 波長範圍在約5〇〇奈米至約6〇〇奈米内之發射主峰。 3·如申請專利範圍第1項之磷光質，其中該磷光質尚與選自 由鈽、镨、钕、釤、釓、鏑、鈥、餌、铥、镱及轉組成 之群的至少一種額外稀土族金屬摻雜。 4·如申請專利範圍第3項之磷光質，其中該至少一種額外稀 土族金屬係佔有該至少一種鹼土族金屬、該銪及該至少 種額外稀土族金屬之總量的約0.001至約30原子百分 比。 申叫專利範圍第3項之磷光質，其中該至少一種額外稀 族至屬係佔有該至少一種鹼土族金屬、該銪及該至少 種頟外稀土族金屬之總量的約0.001至約20原子百分 比。 85479.DOC 200404883 6·如申請專利範圍第3項之磷光質，其中該至少一種額外稀 土族金屬係佔有該至少一種鹼土族金屬、該銪及該至少 種額外稀土族金屬之總量的約0·001至約1 〇原子百分 t匕。 如申叫專利範圍第丨項之磷光質，其中該磷光質尚包括鎂。 8·如申請專利範圍第7項之磷光質，其中該鎂佔有該至少一 種鹼土族金屬之約0.001至約20原子百分比。 種4光貝，其包括翅及铭之氧化物，且其係以銪離子 活化’該磷光質具有如下之通式 _ (Sr1.xEux)yAl2〇4 ^ 其中0·001<χ<0·3且y滿足一選自由〇 ^〈^^與1<y<1」 組成之群的條件。 10. —種磷光質摻合物，其包括： ⑷· 一第一磷光質’其包括選自由銘、鎖、約及其組 合組成之群的至少一種鹼土族金屬之氧化物及選自由鋁 、鎵、錮及其組合組成之群的至少一種ΠΙΒ族金屬之氧 化物，該磷光質係以至少包含銪之至少一種稀土族金屬· 之離子活化’該鱗光質具有如下之通式 (M1.xREx)yD204 ； 其中Μ係该至少一種鹼土族金屬；尺£係至少包含銪之 · 該稀土族金屬；D係該至少—種ΙΙΙβ族金屬；〇〇〇ι<χ<〇·3 ，且y滿足一選自由〇.75<^<1與1<：/<1.1組成之群的條件 ;及 ⑻·至少-種額外磷光質，其係選自由可被波長在約 85479.DOC -2- 200404883 3b奈米至約_奈米範_之㈣激勵之磷光質組成之 群，彥㈣光質具有―波長為藍 紅光波長中至少—個的發射主峰。 $^及 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17· 18. 如申請專利範圍第1G項之磷光質摻合物，其中該第-磷 光^包括用量為該驗土族金屬之約g顧至約2〇原子 百分比的J美。 利範圍第1〇項之靖光質摻合物，其中位於該藍 發射王♦係、介於約彻奈米至約奈米範圍 内。 如申請專利範圍第1G項之磷光質摻合物，其中位於該藍· 綠先波長k發射场係介於約4叫米至⑽ 圍内。 如申請專利_第_之磷《摻合物，其中位於該綠 先波長内《發射主锋係、介於約綱奈米至約別奈米範圍 内。 如申請專利範圍第！ Q项之磷光質摻合物，其中位於該苦_ 撥光波長内之發射主學係介於約55〇奈米至約63G奈米範 圍内。 如申請專利範圍第1G項之磷光質摻合物，其中位於該紅 光波長内之發射主導係介於約61〇奈米至約7〇〇奈米範圍 内。 一種磷光質掺合物’其包括％ _ ΜΑ、 Ca5(P04)3Cl:Mn2+,Eu2^(sr,Ba,Ca)5(P〇4)3(cl〇H);Eu2+〇 一種製備一磷光質之方法，該方法包括·· 85479.DOC 200404883 (a) .提供大量之下列元素的含氧化合物：至少包含銪 之至少一種稀土族金屬；選自由總、鋇、#5及其組合組 成之群的至少一種驗土族金屬；及選自由链、鎵、銦及 其組合組成之群的至少一種ΙΠΒ族金屬； (b) ·將該等含氧化合物混合在一起以形成一混合物 ;及 (c) ·於一還原氛圍中在一溫度下以足夠的時間馈燒 該混合物，以將該混合物轉化為具有如下通式之該磷光 質 (Mi_xREx)yD2〇4 » 19. 20. 21. 22. 23. 其中Μ係該至少一種鹼土族金屬；RE係至少包含錯之 該稀土族金屬；D係該至少一種IIIB族金屬；〇·〇〇1<χ<〇 3 ’且y滿足一選自由0.75<y<l與l<y<l.l組成之群的條件。 如申請專利範圍第18項之方法，其尚包括添加選自由稀 土族金屬、總、鋇、鈣、鋁、鎵、銦及其組合組成之群 的至少一種金屬之至少一種_化物。 如申請專利範圍第18項之方法，其中該含氧化合物係氧 化物。 如申請專利範圍第18項之方法，其中該烺燒係於介於約 900°C至約1300。(：範圍内的溫度下進行。 如申請專利範圍第18項之方法，其中_燒係於介於約 1000°c至約110(TC範圍内的溫度下進行。 如申請專利範圍第18項之方法，其中該烺燒係於一會質 上恒定之溫度下進行。 ” 85479.DOC -4- 200404883 24·如申請專利範圍第“項之方法，其中該溫度係自環境溫 度斜線上升至一最終溫度。 25.如申請專利範圍第丨8項之方法，其中該煅燒進行約1分鐘 至約10小時。 26·如申請專利範圍第18項之方法，其中該烺燒係在一包含 一選自由氫氣與一氧化碳組成之群之氣體的氛圍中進行。 27·如申請專利範圍第18項之方法，其中該煅燒係在一於氮 氣中包含約1至約3體積百分比之氫氣的氛圍中進行。 28· —種製備一磷光質之方法，該方法包括： (a) ·提供大量之下列元素的含氧化合物：至少包含錯 之土少一種稀土族金屬；選自由趣、鋇、#5及其組合組 成之群的至少一種鹼土族金屬；及選自由鋁、鎵、銦及 其組合組成之群的至少一種ΠΙΒ族金屬； (b) ·將該等含氧化合物混合在一起以形成一混合物 •，及 (c) _加熱該混合物以將該混合物轉化為氧化物之一 混合物；及 (d) .於一還原氛圍中在一溫度下以足夠的時間懷燒 ▲ w合物以將該混合物轉化為具有如下通式之該鱗光質 (M1.xREx)yD204 ； 其中Μ係該至少一種鹼土族金屬；re係至少包含銪之 該稀土族金屬；D係該至少一種ΙΠΒ族金屬；〇·〇〇1<χ<〇 3 ’且y滿足一選自由0.75<y<l與l<y<u組成之群的條件。 29·如申請專利範圍第28項之方法，其中該等化合物係選自 85479.DOC 200404883 由碳酸鹽、硝酸鹽、氮化物、硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯酸 鹽、高氯酸鹽、鹵氧化物、醋酸鹽、擰檬酸鹽、有機酸 鹽及其組合組成之群。 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39 如申請專利範圍第28項之方法，其尚包括添加選自由稀 土族金屬、銘、鎖、#5、銘、嫁、姻及其組合組成之群 的至少一種金屬之至少一種_化物。 - 如申請專利範圍第28項之方法，其中該加熱係於一介於 約400°C至約900°C範圍内的溫度下進行。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該加熱係於一含氧 % 氣體中進行。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該烺燒係於一介於 約9〇〇°C至約1300°C範圍内的溫度下進行。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該烺燒係於一介於 約1000°C至約ll〇〇°C範圍内的溫度下進行。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該煅燒係於一膏質 上恒定之溫度下進行。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該溫度係自環境溫 φ 度斜線上升至一最終溫度。 如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該煅燒進行約i分鐘 ， 至約10小時。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該烺燒係於包含一 選自由氫氣與一氧化碳組成之群之氣體的氛圍中進行。 如申請專利範圍第28項之方法，其中該烺燒係在—於氮 氣中包含約1至約3體積百分比之氫氣的氛圍中進行。 85479.DOC -6- 200404883 40. —種製備磷光質之方法，該方法包括； (a) .提供一第一溶液，包含下列元素之化合物：至少 包括銪之至少一種稀土族金屬；選自由鳃、鋇、鈣及其 組合組成之群的至少一種驗土族金屬；及選自由銘、鎵 、銦及其組合組成之群的至少一種IIIB族金屬，該等化 合物係選自由硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、檸檬酸鹽、氯 酸鹽、高氯酸鹽、lS氧化物、含有1至6個碳原子之有機 酸鹽、含有1至6個碳原子之二元羧酸酯、含有1至2個芳 香環之芳香酸之鹽、乙醯丙酮化物、醇鹽、苯酚鹽及其 混合物組成之群； (b) .提供一第二溶液，包含一選自由氫氧化銨、碳酸 銨、草酸銨、甲醇胺、乙醇胺、丙醇胺、二甲醇胺、二 乙醇胺、二丙醇胺、三甲醇胺、三乙醇胺或三丙醇胺及 其混合物組成之群的物質； (c) .將該第二溶液添加至該第一溶液，以形成一沈殿 物；及 (d) .在一還原氛圍中於一溫度下以足夠的時間煅燒 該沈澱物，以將該混合物轉化為具有如下通式之該磷光質 (Mi_xREx)yD2〇4 ; 其中Μ係該至少一種鹼土族金屬；RE係至少包含銪之 該稀土族金屬；D係該至少一種ΙΙΙΒ族金屬；0·001<χ<0·3 ，且y滿足一選自由0.75<y<l與l<y<l · 1組成之群的條件。 41. 如申請專利範圍第40項之方法，其尚包括添加選自由稀 土族金屬、鳃、鋇、鈣、鋁、鎵、銦及其組合組成之群 85479.DOC 200404883 的至少一種金屬之至少一種齒化物。 仪:申請專利範圍第40項之方法，其尚包括在娘燒步驟之 則於介於約4〇〇t至約範園内之溫度下加熱該沈殿 物。 43·如申請專利範圍第 孕闺不z貝<万法，其中孩加熱係於一含氧 氣體中進行。 44·如申請專利範圍第42項之方法，其中該馈燒係於一介於 、、勺900 C 土約1300 C範圍内之溫度下進行。 A如申請專利範圍第42項之方法，其中該娘燒係於一介於 約1000°c至約lioot範圍内之溫度下進行。 私.如申請專利範圍第42項之方法，其中該馈燒係於一實質 上恒足之溫度下進行。 47.如申請專利範圍第42 丹T邊溫度自環境溫度 斜線上升至一最終溫度。 48·如申請專利範圍第“項 、 ^ <力，无，其中孩烺燒係進行約1 分鐘至約10小時。 的·如申請專利範圍第42項之方法，其中該愤燒係於一包含 -選自由氫氣與一氧化碳組成之群之氣體的氛圍中進行。 见如申請專利範圍第42項之方法，其中該懷燒係在一於氣 氣中包含約1至約3體積百分比之氫氣的氛圍中進行。 51 _ —種光源（1〇)，其包括： ⑷·至少-個LED(_，其能夠發射一波長在約315 奈米至約480奈米範圍内之輻射；及 ㈨·-磷光質鑄件⑽)’其包括_透明物質⑽)及 85479.DOC 200404883 —磷光質摻合物之粒子（200)，該磷光質摻合物包括： (1 )· 一第一磷光質，其包括選自由銘、鋇、|弓及 其組合組成之群的至少一種鹼土族金屬之氧化物及 選自由铭、嫁、姻及其組合組成之群的至少一種hiB 族金屬之氧化物，該磷光質係以至少包含銪之至少 一種稀土族金屬之離子活化，該磷光質具有如下通式 (M!.xREx)yD2〇4 ； 其中Μ係該至少一種鹼土族金屬；re係至少包含錯之 邊稀土族金屬；D係該至少一種ΠΙΒ族金屬；〇.〇〇ι<χ<〇.3 ’且y滿足一選自由〇.75<y<l與14<1.1組成之群的條件 ;及 (2)·至少一種額外磷光質，其係選自由可被波長在 約3 15奈米至約480奈米範圍内之輻射激勵之磷光質 組成之群，該等磷光質具有一波長為藍、藍·綠、綠、 黃-橙及紅光波長中至少一個的發射主峰。 52·如申請專利範圍第51項之光源（10)，其中該第一磷光質 尚包括用量為該至少一種鹼土族金屬之約〇〇〇丨至約2〇 原子百分比的鍰。 53. 如申請專利範圍第51項之光源⑽，其中該磷光質鑄件 尚包括一光散射物質之粒子。 54. 如申請專利範圍第51項之光源⑽，其中在該藍光波長 中之該發射主峰範圍在約400奈米至約48〇奈米之内。 A如申請專利第51項之光源⑽，其中在該藍'綠光波 長中之该發射王峰範圍在約48〇奈米至約5〇〇奈米之内。 85479.DOC -9- 200404883 5 6·如申凊專利範圍第51項之光源（10)，其中在該綠光波長 中之該發射主峰範圍在約500奈米至約550奈米之内。 57·如申請專利範圍第51項之光源（1〇)，其中在該黃-橙光波 長中之該發射主峰範圍在約550奈米至約630奈米之内。 58·如申請專利範圍第51項之光源（1〇)，其中在該紅光波長 中之該發射主峰範圍在約610奈米至約700奈米之内。 59. —種光源（10)，其包括： (a) ·至少一個LED(IOO)，其能夠發射一波長在約315 奈米至約480奈米範圍内之輕射；及 (b) · —磷光質鑄件（160)，其包括一透明物質（丨8〇)及 —鱗光質摻合物之粒子（200)，該磷光質掺合物包括 Sr0.8EuaiAl2〇4、Ca5(P04)3Cl:Mn2+，Eu2+及(Sr，Ba，Ca)5 (P〇4)3(Cl,OH) :Eu2+。 60·如申請專利範圍第59項之光源（1〇)，其中該磷光質鑄件 (160)尚包括一光散射物質之粒子。 61· —種光源（1〇)，其包括： (a) ·複數個LED(IOO)，其附著於一反射面板上，該等 LED能夠發射一波長範圍在約3 15奈米至約480奈米内之 輕射， (b) . —磷光質塗層（18〇) ’其包括一聚合黏和劑及散佈 於其中之—磷光質掺合物之粒子（200)，按自該LED( 100) 發射之輻射的方向配置該塗層（180)，該磷光質摻合物包 括· ⑴· 一第一磷光質，其包括選自由總、鋇、鈣及其 85479.DOC -10- 200404883 組合組成之群的至少一種鹼土族金屬之氧化物及選 自由銘、蘇、鋼及其組合組成之群的至少一種111 b族 金屬之氧化物，該磷光質係以至少包含銪之至少一種 稀土族金屬之離子活化，該磷光質具有如下通式 (M1.xREx)yD204 ； 其中Μ係該至少一種鹼土族金屬；re係至少包含銪之 該稀土族金屬；D係該至少一種ΙΠΒ族金屬；〇·〇〇1<χ<〇·3 ’且y滿足一選自由0_75<y<l與Kyd.；^成之群的條件 •，及 (2)·至少一種額外磷光質，其係選自由可被波長在 約3 15奈米至約480奈米範圍内之輻射激勵之磷光質 組成之群，該等磷光質具有一波長為藍、藍-綠、綠、 黃-橙及紅光波長中至少一個的發射主學。 62. 63. 64. 如申請專利範圍第61項之光源（1〇)，其中該塗層還包括 —光散射物質之粒子。 如申請專利範圍第61項之光源（1〇)，其尚包括一配置於全 體該面板、該等LED(IOO)及該磷光質塗層周圍之封口。 一種光源（10)，其包括： (a) .複數個LED(IOO)，其附著於一反射面板上，該等 LED能夠發射一波長範圍在約315奈米至約48〇奈米内之 無射， (b) · %光負塗層（丨80) ’其包括一聚合黏和劑及散佈 於其中之一磷光質摻合物之粒子（2〇〇)，按自該等 LED( 1 〇〇)發射之輻射的方向配置該塗層（1 80)，該磷光質 85479.DOC -11- 200404883 掺合物包括 Sro.sEuuAUC^、Ca5(P04)3Cl:Mn (Sr，Ba，Ca)5(P04)3(Cl，0H):Eu2+。 12- 85479.DOC
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