[发明专利]稀土掺杂发光材料

说明书

背景

本发明总的涉及磷光体，具体涉及用于荧光灯的磷光体。更特别地，本发明涉及铕和锰活化的掺杂有稀土元素的铝酸盐磷光体。

磷光体是一种发光材料，其吸收电磁光谱的一部分中的辐射能并发射电磁光谱的另一部分中的能量。一类重要的磷光体是具有很高化学纯度并具有受控组成的结晶无机化合物，所述组成中添加少量的其它元素（称为“活化剂”）以将其转化为有效率的荧光材料。通过活化剂和无机化合物的恰当组合，发射的颜色可控。大多数有用和熟知的磷光体响应于可见范围外的电磁辐射的激发，发射在电磁光谱可见光部分的辐射。

铝酸盐磷光体例如钡-镁-铝酸盐（BAM）广泛用作多数荧光灯（其预期用于白色光产生）中磷光体共混物的蓝色发射组分。这些磷光体一般具有式(Ba, Ca, Sr)MgAl₁₀O₁₇。这些磷光体可含有赋予磷光体特性的不同的活化剂离子。例如，二价铕（Eu²⁺）活化的磷光体从荧光灯中的汞等离子体吸收紫外线（UV）发射（即，激发辐射），并发射蓝色可见光。此外，二价锰（Mn²⁺）活化的BAM磷光体在荧光灯中产生蓝色-绿色发射。

不论其广泛的用途，BAM由于其亮度和维持率的缺点而众所周知，特别是在包括暴露于高紫外线（UV）和真空紫外线（VUV）通量的那些应用中。具体在高的壁负荷（high wall load）条件下（其常见于紧凑的荧光灯（CFL）和线形的荧光灯），这些磷光体经受低下的效能和流明维持率。效能为每单位输入电力的发光度（以流明/瓦的单位测量）。流明维持率是磷光体随时间抵抗辐射损害的能力。由于这些缺点，蓝色BAM发射以比共混物或像素中其它颜色组分的发射显著更快的速率随时间降低。这导致流明损失和总光输出中的色移（color shift）。

相信低下的效能和流明维持率由UV诱导的可见吸收中心（例如“颜色中心（color centers）”）和其它晶格缺陷所造成。相信颜色中心是由晶格中俘获电子或空穴的晶格缺陷所引起，如描述于K. H. Butler, Fluorescent Lamp Phosphors（荧光灯磷光体）, Penn State University Press, 1980的79-80页，通过引用并入本文。已确定在许多荧光灯磷光体中，颜色中心由汞等离子体发射的185nm辐射所产生。颜色中心诱导吸收从光谱的深UV至红外区的任何位置的激发辐射。因此，这些中心可通过吸收可见的磷光体发射或通过吸收254nm汞激发辐射的一部分而降低磷光体亮度。

因此，期望获得带有提高的效能和流明维持率的BAM磷光体。

简述

简要地，在一个方面，本发明涉及一种发光材料，其包括式I的铝酸盐磷光体：

A_1+xMg_1+yAl_10+zO_17+x+y+1.5z : Eu²⁺, R³⁺

其中0≤x≤0.4、0≤y≤1且0≤z≤0.2。A选自Ca、Ba、和Sr及它们的组合。铝酸盐磷光体掺杂有稀土离子（R³⁺），所述稀土离子以稳定的多价态存在于发光材料。R³⁺选自Sm³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Ce³⁺、Tb³⁺、Pr³⁺及它们的组合。可将式I的磷光体与其它绿色、黄色、橙色、蓝色和红色发射磷光体共混以产生白色光磷光体共混物。

在另一个方面，本发明涉及一种发光材料，其包括式II的铝酸盐磷光体：

(LaMgAl₁₁O₁₉)_a(A_1+xMg_1+yAl_10+zO_17+x+y+1.5z)_1-a:Eu²⁺, R³⁺