改進(jìn)的石榴石發(fā)光物以及制造它的方法以及光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的石榴石發(fā)光物，其能夠通過(guò)在第一波長(zhǎng)范圍的電磁輻射被 激發(fā)，由此能夠由石榴石發(fā)光物在第二波長(zhǎng)范圍發(fā)射電磁輻射。本發(fā)明還涉及一種制造改 進(jìn)的石榴石發(fā)光物的方法以及一種光源，其包括根據(jù)本發(fā)明的石榴石化合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 文獻(xiàn)WO 87/02374A1示出了化學(xué)式為YsAhOu的石榴石發(fā)光物顆粒，其與硫酸根化 合。
[0003] 文獻(xiàn)JP 10242513A示出了下述化學(xué)通式的石榴石發(fā)光物"REi-xSmx)(AlyG ai-y) 5〇12 ： CeiP(YrGdi-r)3Al5〇i2 ： Ce 〇
[0004] 文獻(xiàn)WO 2012/009455A1示出了下述化學(xué)通式的經(jīng)改性的石榴石發(fā)光物：
[0005] (Lui-a-b-cYaTbl-bAc)3(All-dBd)5(〇l-eCe)12 : Ce，Eu
[0006] 其中厶=]\%、31'、〇&、13&;13=6&、111;〇=卩、〇1、131'以及
[0007] (Y,A)3(Al,B)5(〇,C)i2：Ce
[0008] 其中 A = Tb、Gd、Sm、La、Lu、Sr、Ca、Mg;B = Si、Ge、B、P、Ga。
[0009] 文獻(xiàn)US5，988，925示出了下述化學(xué)通式的石榴石發(fā)光物：
[0010] (REi-rSmr) 3 (A1 i-sGas) 5Ο12 ： Ce
[0011] 其中 RE = Y、Gd。
[0012] 文獻(xiàn)WO 01/08453A1教導(dǎo)了下述化學(xué)通式的石榴石發(fā)光物：
[0013] (Tbi-x-ySExCey) 3(Al,Ga)5〇i2
[0014] 其中 SE = Y、Gd、La、Sm、Lu。
[0015] 添入Tb應(yīng)當(dāng)用于使發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)生偏移，以便特別是可以提供用于白色LED的發(fā)光 物。
[0016] 文獻(xiàn)EP 2253689A2示出了下述化學(xué)通式的發(fā)光物：
[0017] ad^) · b(M220) · c(M2X) · dAl2〇3 · e(M30) · f(M4203) · g(M5〇0P) · h(M6x0y)
[0018] 其中，]^ = (：11、？匕
[0019] M2 = Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag;
[0020] M3 = Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn;
[0021] M4=Sc、B、Ga、In;
[0022] M5 = Si、Ge、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo;
[0023] M6=Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
[0024] 作為具體的實(shí)施例尤其給出了 Cut^MguLiuSbsOrMn 和 CuQ.Q2Ca4.98(P〇4)3Cl:Eu。 占位符Μ 6代表激活物，其例如可以為Y、Ce、Eu或Gd。主晶格可以包括Μ1、Μ2、Μ 3、Μ4和Μ5，其中， 這些占位符尤其不代表Lu、Υ和Gd。
[0025] 由文獻(xiàn)US 2005/0093442A1已知下述化學(xué)通式的石榴石發(fā)光物：
[0026] (Tbl-x-y-z-wYxGdyLUzCew)3MrAl5-r〇12+5
[0027] 其中，M = Sc、In、Ga、Zn、Mg。
[0028] 文獻(xiàn)US 2004/0173807A1示出了下述化學(xué)通式的石榴石發(fā)光物：
[0029] RE3(A1i-sGas)5〇i2: Ce: xMA12〇4
[0030] 其中RE = Y、Gd、Sm、Lu、Yb;而Μ作為堿金屬或者堿土金屬。變量X為0.01 %到1.0 %。 發(fā)光物的具體實(shí)施例在該文獻(xiàn)中沒(méi)有示出。對(duì)于Μ的唯一實(shí)施例給出了Ba，從而把微量的 BaAl2〇4摻雜到發(fā)光物中。
[0031 ] 文獻(xiàn)US 2007/0273282A1特別涉及白色發(fā)光LED。為了生成白光，給出了極為不同 的轉(zhuǎn)換發(fā)光物，尤其是Sr2P2〇7: Eu2+，Mn2+和Be2P2〇7: Eu2-，Mn2+，其中，涉及堿土金屬二磷酸鹽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0032] 由現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種經(jīng)改性的和經(jīng)改進(jìn)的石榴石發(fā)光 物，它的發(fā)射波長(zhǎng)依賴于石榴石發(fā)光物的組分的濃度以大范圍變化。此外，提供了一種制造 改進(jìn)的石榴石發(fā)光物的方法以及一種帶有改進(jìn)的石榴石發(fā)光物的光源。
[0033] 所提及的任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的石榴石發(fā)光物得到了解決。該任務(wù)還通過(guò)根 據(jù)并列的權(quán)利要求7所述的石榴石發(fā)光物的方法以及根據(jù)并列的權(quán)利要求8所述的光源得 到解決。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明所述的石榴石發(fā)光物涉及一種轉(zhuǎn)換發(fā)光物。結(jié)果，該石榴石發(fā)光物能 夠通過(guò)在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射被激發(fā)。在第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射尤其可以是光 或者紫外輻射。由于該激發(fā)，能夠由石榴石發(fā)光物在第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射電磁輻射。在第二 波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射尤其可以是光或者紅外輻射。第一波長(zhǎng)范圍優(yōu)選不同于第二波長(zhǎng)范 圍。
[0035]石榴石發(fā)光物用三價(jià)的鈰來(lái)激活。為此，把鈰以微量摻雜到主晶格中。還可以把其 它離子摻雜到石榴石發(fā)光物的主晶格中作為共同激活劑。
[0036] 石榴石發(fā)光物的主晶格具有下述化學(xué)通式：
[0037] (LuxYyGdzAKk) 3 (A1 bBcPd) 5 (OeXf) 12
[0038] 在該通式中AK代表一種或者多種堿金屬，其選自包括元素鋰、鈉和鉀的組。占位符 B代表鎵、銦或者這些元素的混合物。占位符X代表一種或者多種鹵素，其選自包括元素氟、 氯和溴的組。
[0039] 變量x、y和z分別大于或等于零并且小于1。變量k大于零，從而原則上在發(fā)光物中 含有堿金屬。變量k小于1。變量x、y、z和k的和為1。變量b和c分別大于或等于零并且小于或 等于1。變量b和c的和大于零且優(yōu)選大于0.5。變量d大于或等于零并且小于1。變量b、c和d的 和小于或等于1。變量e大于零并且小于或等于1。變量e優(yōu)選大于0.5。變量f大于或等于零并 且小于1。變量e和f的和小于或等于1。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的石榴石發(fā)光物的特征在于，把一種或多種一價(jià)的堿金屬鋰、鈉和鉀 添入到主晶格中。通過(guò)選擇添入的堿金屬且通過(guò)選擇其份額k，能夠?qū)Ω鶕?jù)本發(fā)明的石榴石 發(fā)光物的發(fā)射波長(zhǎng)造成影響。由于鋰的較小的離子半徑，添入鋰作為堿金屬導(dǎo)致了發(fā)射向 綠色偏移，而添入鈉和/或鉀作為堿金屬依賴于各自的堿金屬的離子半徑實(shí)現(xiàn)了向紅色偏 移。各自的偏移分別在相關(guān)的范圍上隨著堿金屬的份額k而增加。
[0041] 在發(fā)光物技術(shù)領(lǐng)域，為了表達(dá)發(fā)光物建立了不同的命名法。對(duì)于簡(jiǎn)化的化學(xué)式表 達(dá)，沒(méi)有定量地給出激活劑的濃度，從而對(duì)于常規(guī)晶格組分的減少的份額的腳標(biāo)也不考慮 激活劑的濃度。根據(jù)這樣簡(jiǎn)化的命名法，可以如下給出根據(jù)本發(fā)明的石榴石發(fā)光物：
[0042] (LuxYyGdzAKk) 3 (AlbBcPd) 5 (OeXf) 12 ： Ce
[0043] 占位符AK、B、X代表與在上面給出的針對(duì)主晶格的化學(xué)式的情況中相同的元素。變 量義、7、2、1^、13、〇、(1、6和€具有與在上面給出的針對(duì)主晶格的化學(xué)式的情況中相同的值范圍。
[0044] 用于表達(dá)發(fā)光物的更精確的命名法定量地考慮了激活劑的份額。根據(jù)這樣的命名 法可以如下給出根據(jù)本發(fā)明的石榴石發(fā)光物：
[0045] (Lux，Yy，Gdz，AKk，）3 (AlbBcPdMOeXf) 12: Cea
[0046 ]占位符AK、B、X代表代表與在上面給出的針對(duì)主晶格的化學(xué)式的情況中相同的元 素。變量b、c、d、e和f具有與在上面給出的針對(duì)主晶格的化學(xué)式的情況中相同的值范圍。變 量x'、y'、z'分別大于或等于零并且小于或等于（1-a-k'），其中，k'大于零并且小于（1-a)。 變量x'、y'、z'和k'的和為(1-a)。
[0047] 激活劑鈰的份額基本上大于零。該份額優(yōu)選小于或等于0.4。基于上面給出的根據(jù) 本發(fā)明的石榴石發(fā)光物的化學(xué)式(其中變量a代表鈰的份額)相應(yīng)地成立的是:變量a大于零 并且優(yōu)選小于等于〇. 4。進(jìn)而優(yōu)選的是激活劑鈰的份額位于0.005與0.15之間。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的石榴石