[发明专利]铝酸盐无机发光材料

说明书

本发明涉及铝酸盐化合物、制备这些化合物的方法及其作为转换无机发光材料或在灯中的用途。

LEDs越来越重要——既作为照明设备，又用作液晶显示器（LC显示器）中的背光。这些新型光源与传统冷阴极荧光灯（CCFLs）相比具有许多优点，例如更长的寿命、潜在的节能、不存在有害内容物（如CCFLs中的汞）。

对LEDs中的无机发光材料具有高要求，其必须具有高和温度恒定的效率并且必须化学稳定。

从US2004/0062699中获知组成为MLn₂QR₄O₁₂的无机发光材料，其中M代表至少一种元素Mg、Ca、Sr或Ba，Ln代表至少一种元素Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu；Q代表元素Si、Ge、Sn和Pb之一，且最后R代表至少一种元素B、Al、Ga、In和Tl，例如BaY_1.98Ce_0.02SiAl₄O₁₂、SrY_1.98Ce_0.02SiAl₄O₁₂和BaLu_1.98Ce_0.02SiAl₄O₁₂。

本发明的目的是开发铝酸盐无机发光材料，其具有比已知系统高的光效率。

令人惊讶地，现在已经发现，SrLu₂铝酸盐无机发光材料具有比上文提到的无机发光材料高的光效率，此外还具有较高的温度稳定性（TQ₅₀）。

因此，本发明的第一实施方案是式I的化合物，

SrLu_2-xSiAl₄O₁₂:Ce_x    (I)

其中

x代表0.01至0.15的值。

x优选代表0.015至0.12、特别优选0.016至0.10的值。

本发明的无机发光材料即使少量使用时也产生良好的LED品质。在此通过常规参数，例如显色指数、TQ₅₀值和在CIE x和CIE y坐标中的色点描述LED品质。

显色指数或CRI是本领域技术人员熟悉的无量纲照明量，其比较人工光源的色彩再现忠实度和日光和/或灯丝光源的色彩再现忠实度（后两种具有100的CRI）。

TQ₅₀值是指在此温度下，无机发光材料或LED的发射光谱仍具有其在0℃下的强度的50％。

CIE x和CIE y代表本领域技术人员熟悉的在标准CIE比色图表（在此为standard observer1931）中的坐标，借此描述光源的颜色。

上述所有量都是通过本领域技术人员熟悉的方法由光源的发射光谱计算的。

在本申请中，绿色发射或绿光是指其最大强度处于508纳米至550纳米波长的光；相应地，黄光是指其最大强度处于551纳米至585纳米的光，红光是指其最大强度处于610纳米至670纳米波长的光。

本发明还涉及式I的化合物的制备方法。

为此，在步骤a)中，混合含镥、含铈、含铝、含锶和含硅的材料，在步骤b)中，还向该混合物中加入至少一种其它无机或有机物质，然后在步骤c)中，对该混合物施以热后处理，优选在还原条件下施以热处理。

上述热处理优选至少部分在还原条件下进行。在步骤b)中，反应通常在高于900℃的温度、优选在高于1000℃的温度、特别优选在1100℃–1500℃的范围内进行。在此例如使用一氧化碳、合成气体或氢或至少真空或缺氧气氛，优选在氩气流中，优选在Ar/H₂气流中，特别优选在Ar/H₂(90-70:10-30)气流中建立还原条件。此外，可以在一个或多个步骤中进行热后处理，多步程序、特别是两步程序是优选的。

所用无机或有机物质（在步骤b中）是选自下述的物质：卤化铵，优选氯化铵，碱土金属氟化物，例如氟化钙、氟化锶或氟化钡，硼酸盐，硼酸，碳酸盐，优选碳酸氢铵，醇化物，例如草酸盐，和/或硅酸，例如原硅酸四乙酯（TEOS）。

本发明的无机发光材料可通过湿化学法或通过固态扩散法（混合和烧制）制备，其中由无机和/或有机金属和/或稀土盐借助溶胶-凝胶法、共沉淀法和/或干燥法、优选喷雾干燥进行的湿化学法是优选的。