(57)【要約】  本発明は、Mn賦活発光材料、その調製方法および光源における発光団または変換発光団としてのその使用に関する。本発明は、さらに、本発明の発光材料を含む放射変換混合物および本発明の発光材料または放射変換混合物を含む光源に関する。本発明は、さらに、光源、特にLED、ならびに一次光源および本発明の発光材料または放射変換混合物を含む照明設備を提供する。本発明のMn賦活発光材料は、温かみのある白色光をLEDにおいて生成するために特に適している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Mn(IV)をドープした一般式(I)の化合物：
(A4-aBa)m/2+n/2X2m[MX4O2]n      (I)
(式中、使用した記号と指数は下記の通りである：
Aは、H、Dおよびその混合物からなる群から選ばれ、ここでDは重水素であり；
Bは、Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、ND4、NR4およびその２つ以上の混合物からなる群から選ばれ、ここでRはアルキル基またはアリール基であり；
Xは、F、Clおよびその混合物からなる群から選ばれ；
Mは、Cr、Mo、W、Reおよびその２つ以上の混合物からなる群から選ばれ；
０≦a≦４；０＜m≦10；１≦n≦10である)。
【請求項２】
一般式(II)で表される、請求項１記載の化合物：
(A4ーaBa)m/2+n/2X2m[M1-xX4+2xO2-2x]n:[Mn(IV)x]n      (II)
(式中、A、B、X、M、a、mおよびnは、請求項１記載の通りであり、xは、０＜x＜1.0である)。
【請求項３】
指数mが、0.1≦m≦５、好ましくは0.5≦m≦3.0、より好ましくは0.75≦m≦1.50である、請求項１または２記載の化合物。
【請求項４】
指数nが、１≦n≦５、より好ましくは1.0≦n≦3.0である、請求項１〜３のいずれか１項記載の化合物。
【請求項５】
指数aが、１≦a≦４、より好ましくは2.0≦a≦4.0である、請求項１〜４のいずれか１項記載の化合物。
【請求項６】
一般式(III)で表される、請求項１〜５のいずれか１項記載の化合物：
AB3M1-xX6+2xO2-2x:Mn(IV)x      (III)
(式中、A、B、MおよびXは、請求項１〜５のいずれか１項記載の通りであり、xは、０＜x＜1.0である)。
【請求項７】
下記の通りである、請求項１〜６のいずれか１項記載の化合物：
Aは、H、Dおよびその混合物からなる群から選ばれ、ここでDは重水素であり；
Bは、Na、K、Csおよびその２つまたは３つの混合物からなる群から選ばれ；
Xは、Fであり；
Mは、Mo、WおよびMoとWの混合物からなる群から選ばれ、ここでCrおよび/またはReが存在してもよく；
0.0001≦x≦0.40である。
【請求項８】
前記化合物が、その表面上に別の化合物でコーティングされていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の化合物。
【請求項９】
下記の工程を含む、請求項１〜８のいずれか１項記載の化合物の調製方法：
a)AX含有溶液中でA、B、MおよびMnを含む溶液/懸濁液を調製する工程；
b)該懸濁液/溶液を撹拌する工程；および
c)得られた固形物を取り出す工程。
【請求項１０】
紫外光、紫色光および/または青色光をより長波長を有する光に部分的または完全に変換するための発光団または変換発光団としての請求項１〜８のいずれか１項記載の化合物の使用。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項記載の化合物を含む放射変換混合物。
【請求項１２】
変換発光団および半導体ナノ粒子から選択される１つ以上の別の発光材料をさらに含む、請求項１１記載の放射変換混合物。
【請求項１３】
少なくとも１つの一次光源と請求項１〜８のいずれか１項記載の少なくとも１つの化合物または請求項１１または１２記載の放射変換混合物とを含む光源。
【請求項１４】
前記一次光源が、発光インジウムアルミニウムガリウムニトリドを含む、請求項１３記載の光源。
【請求項１５】
前記発光インジウムアルミニウムガリウムニトリドが式IniGajAlkN(式中、０≦i、０≦j、０≦k、i＋j＋k =１である)の化合物である、請求項１４記載の光源。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項記載の少なくとも１つの光源を含む照明設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の内容
本発明は、Mn(IV)賦活発光材料、その調製方法および発光団もしくは蛍光体または変換発光団もしくは変換蛍光体としての、特にpc−LED(蛍光体変換発光ダイオード)などの発光団変換発光デバイスにおけるその使用に関する。本発明は、さらに、本発明の発光材料を含む放射変換混合物および本発明の発光材料または放射変換混合物を含む光源に関する。本発明は、さらに、本発明の発光材料または本発明の放射変換混合物を有する光源を備えた照明設備を提供する。本発明の発光材料は、特に、温かみのある白色光をLED固体光源において生成するために適している。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
100年を超える間、無機発光団は、可能な限りそれぞれの使用分野の要求を満たし、同時にエネルギー消費量ができるだけ少ないように、発光ディスプレイ画面、X線増幅器、放射または光源のスペクトルに適応するために開発されてきた。これに関連して、励起の種類、すなわち一次放射源の性質および必要な発光スペクトルは、ホスト格子およびアクチベータの選択のために非常に重要である。
特に一般的な照明、すなわち低圧放電ランプおよび発光ダイオードの蛍光光源にとって、新規な発光団が、エネルギー効率、色再現および(色軌跡)安定性をさらに増加させるために、恒常的に開発されている。
【０００３】
加法混色によって白色発光無機LED(発光ダイオード)を得るには、原則として３つの異なるアプローチがある：
(1)RGB LED(赤色＋緑色＋青色LED)、これにおいて白色光は、赤色、青色および緑色のスペクトル領域で発光する３つの異なる発光ダイオードからの光を混色することによって生成する。
(2)UV LED＋RGB発光団システム、これにおいてはUV領域で発光する半導体(一次光源)が周囲に光を発し、ここにおいて３つの異なる発光団(変換発光団)が赤色、緑色、青色のスペクトル領域で発光するように励起される。あるいは、黄色またはオレンジ色および青色を放射する２つの異なる発光団を使用することも可能である。
(3)補色システム、これにおいて発光半導体(一次光源)は、例えば青色光を放射し、それは１つ以上の発光団(変換発光団)が、例えば黄色領域で発光するように励起する。青色光と黄色光を混色することによって、白色光が生成する。あるいは、例えば、緑色光または黄色光およびオレンジ色光または赤色光を発光する、２つ以上の発光団を使用することも可能である。
【０００４】
一次光源として青色発光半導体を使用する場合、二元補色システムは、白色光を生成するために黄色変換発光団を必要とする。あるいは、緑色を発光する発光団および赤色を発光する発光団を使用することも可能である。別の方法として一次光源として、紫色スペクトル領域または近紫外スペクトルを放射する半導体を使用する場合、RGB発光団混色または補色光を放射する２つの変換発光団の二色混色のいずれかを使用して白色光を得る必要がある。紫色または紫外領域の一次光源と２つの補色変換発光団を有するシステムを使用する場合、特に高いルーメン当量を有する発光ダイオードを提供することができる。二色発光団混色のさらなる利点は、より低いスペクトル相互作用とそれに伴うより高い「パッケージゲイン」(「充填密度」)である。
特に紫外および/または青色スペクトル領域で励起することができる無機発光材料は、したがって、今日、光源のための変換発光団として、特に温かみのある白色光を生成するためのpc−LEDのために、今までにない重要性を得ている。
【０００５】
したがって、紫外または青色スペクトル領域で変換発光団として励起することができ、可視領域、特に赤色スペクトル領域で発光する新規な発光材料に対する恒常的な必要性が存在する。したがって、第一の目的は、製品範囲の拡大、白色LEDの色再現性の改善および三色LEDの達成である。このため、青色、紫色または紫外スペクトル領域に高い吸収を有し、高い量子収量と高いルーメン当量を有する緑色、黄色および赤色を発光する発光団を提供することが必要である。
Mn(IV)賦活発光材料は、蛍光光源(CFL、TL、LED)および発光ディスプレイ画面(陰極線管)中で、非可視放射または高エネルギー粒子を可視光へ変換するために使用される。このために非常に幅広く使用している材料は、Mg8Ge2O11F2:Mnであり、その最大発光は約660nmであり、160nmまたは254nmで容易に励起することができるが、深青色のスペクトル領域でも容易に励起することができる。したがって、特にMn(IV)をドープした発光団は高温(100〜200℃)で効率的な光ルミネセンスを示すことができることから、発光団変換LEDにおける使用の適切性は限定的なものである。
【０００６】
Mn(IV)賦活発光団を高性能固体LED光源において使用することの欠点は、通常、近紫外または青色スペクトル領域における比較的低い吸収断面積である。この知見は、Mn(IV)賦活発光団を近紫外または青色LEDにおける放射変換体として使用することを人間工学的に大いに制限する。
さらに、高い色再現性と同時に高ルーメン収量を有するLEDは、発光最大を赤色スペクトル領域に610nmと640nmの間で有する赤色発光団を必要とするが、これは酸化物ホスト材料においては限られた程度にのみ可能である。
このため、LEDのための新しいMn(IV)賦活発光団の探索は、多くの大学および、例えばGeneral Electricのような産業界の研究所において引き続き精力的に行われている。
【０００７】
例えば、WO 2014/152787 A1号は、色安定Mn(IV)ドープ発光団の合成方法であって、例えば、K2[SiF6]:Mn4+、K2[TiF6]:Mn4+またはK2[SnF6]:Mn4+を気体状態で前駆体としてフッ素含有酸化剤と高温で反応させる方法を開示している。
WO 2008/100517 A1号は、光源および発光団材料を有する発光デバイスであって、該発光団材料は三元Mn(IV)賦活フルオリド蛍光体を含有し、それには下記の化合物のうちの少なくとも１つが含まれるデバイスを開示している：(A)A2[MF5]:Mn4+、(B)A3[MF6]:Mn4+、(C)Zn2[MF7]:Mn4+または(D)A[In2F7]:Mn4+、ここでA = Li、Na、K、Rb、Csおよび/またはNH4およびM = Al、Gaおよび/またはIn。
Mn(IV)賦活化を有する酸化フルオリド化合物はCN 106800930 A号から公知である。赤色発光団は、一般式A2-xBx(MoO2F4)H2O:Mn4+y(ここで、AおよびBは異なり、独立してNa、K、CsまたはRbであり；xは、０〜１の数値であり、yは、0.03〜0.16の数値である)を有する材料からなる。その化合物中に存在する結晶水の単位は、そのOH振動によって、発光団が消光される結果として、多重フォノン緩和を引き起こす。このように、CN 106800930 A号に記載された発光団は、低い量子収量が特徴である。
一般式A2[MO2F4]:Mn4+(ここで、AはNa、K、RbまたはCsであってもよく；MはMoまたはWである)の赤色発光団化合物はCN 107043624 A号から公知である。しかしながら、これらの化合物は、非常に吸湿性であり、しばらくすると空気中で分解する。さらに、それらは低量子収量を有する。
【０００８】
従来技術から公知の発光材料は、通常は、前駆体化合物とフッ素含有酸化剤とを気相中高温でまたは水相中で反応させることによって得られる。このような腐食性の高いフッ素含有酸化剤の使用はその反応容器と材料に高い装置要求を課している。このことは、合成を複雑にし、高価なものとする。
Mn(IV)をドープしたフルオリドについて今日までに知られているさらなる欠点は、特に空気および/または湿度の存在下でまたは青色光またはUV放射による照射における、その低い安定性である。後者の場合、該フルオリドはフッ素を部分的に遊離させ、結果として材料自体の中に欠陥部位が留まり、Mn(IV)の還元を引き起こす。これは、その発光団の耐用期間と安定性、したがって結果的にそのLEDの色温度を損なう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明が対処する課題
本発明が対処する課題は、赤色スペクトル領域において強い発光を有し、特に温かみのある白色光を生成するための高性能pc−LEDにおける使用に適している長期安定性を有する発光材料を提供することである。このことは、当業者に白色発光デバイスの製造に適した材料についてより多くの選択肢を与えるものである。
本発明が対処する課題は、このように、近紫外スペクトル領域から青色スペクトル領域までの幅広い吸収断面を特徴とし、610nmと640nmの間の赤色スペクトル領域で発光最大を有し、したがって高い色再現性を有するLED中の変換発光団としての使用に適している新規な発光材料を提供することである。本発明が対処するもう１つの課題は、簡便で安価な合成によって容易に得られる高い安定性、長い耐用期間、高い光変換効率(量子効率)を有する発光材料を提供することである。本発明が対処するさらなる課題は、LED中の演色指数と色温度の安定性を改善することである。これにより、低い色温度(CCT＜4000K)で高い演色値と同時に高い光収量で温かみのある白色pc−LEDを達成することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の説明
本発明が対処する課題が、驚くべきことに、一般式：(A4-aBa)m/2+n/2X2m[MX4O2]n(ここで、A = Hおよび/またはD、ここでDは重水素であり；B = Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、ND4および/またはNR4、ここでRはアルキル基またはアリール基であり；X = Fおよび/またはCl；M = Cr、Mo、Wおよび/またはRe；０≦a≦４；０＜m≦10；１≦n≦10である)の酸化ハライドホスト格子をベースとするMn(IV)賦活発光材料により解決されることを発見した。
発明者らは、驚くべきことに、610nmと640nmの間の範囲で発光最大、高い量子収量、高い色再現性、長い耐用期間および色温度の高い安定性を有する赤色発光材料がMn(IV)イオンを一般式：(A4-aBa)m/2+n/2X2m[MX4O2]n(ここで、A= Hおよび/またはD、ここでDは重水素である；B = Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、ND4および/またはNR4(ここでRはアルキル基またはアリール基であり；X = Fおよび/またはCl、M = Cr、Mo、WおよびRe；０≦a≦４；０＜m≦10；１≦n≦10である)の酸化ハライドホスト格子に組み込み、一般組成：(A4-aBa)m/2+n/2X2m[MX4O2]n:Mn(IV)の化合物を得ることによって達成することができることを発見した。
【００１１】
さらに、上記発光材料は、一般式[MX4O2]2-の対応する八面体の酸化ハライド錯陰イオンが並外れて高い安定性を有するため、長期安定性を有するフルオリド化合物を得るために、特定の任意選択がCr(VI)、Mo(VI)、W(VI)およびRe(VI)である簡便な合成によって、効率的かつ安価に得られる。本発明の発光材料の微小規模粉末の場合には、MnO2の形成が起こらないので、灰色の変色が起こらない。しかも、本発明の酸化ハライドは、フルオリドと比較して、その高い格子エネルギーによる安定性が高い。特にタングステン酸塩の場合になされた観察は、重要なπ逆結合により、ハライドとW(VI)イオンの有効なイオン電荷密度が低下することである。
４価のMn(IV)イオンは、６価のMイオン(M = Cr(VI)、Mo(VI)、W(VI)、および/またはRe(VI))の結晶層に組み込まれる。Mn(IV)によるドーピングは、Mn(IV)イオンがホスト格子の結晶構造に効率的に挿入されるため、簡便かつ効率的な合成を可能とする。ハライドの追加の取り込みとホスト格子中の酸素欠陥部位により電荷補償が起こる。
この一般組成の化合物は、赤色発光Mn(IV)発光材料であり、その輝線多重線は赤色スペクトル領域において610nmと640nmの間、特に620nmと635nmの範囲で最大を有する。
さらに、本発明の化合物は、いかなる種類の固体放射源、例えばLED固体光源または高性能LED固体光源においても変換発光団として使用するために適している。ここで要求される全ての材料のCIE1931色度座標は、x＞0.66およびy＜0.33であり、ルーメン当量は200lm/Wよりも高く、好ましくは220lm/Wよりも高い。
【００１２】
本発明は、したがって、Mn(IV)をドープした下記の一般式(I)の化合物を提供する：
(A4-aBa)m/2+n/2X2m[MX4O2]n      (I)
(ここで、記号および指数は次の通りである：
Aは、H、Dおよびその混合物からなる群から選ばれ、ここでDは重水素であり；
Bは、Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、ND4、NR4およびその２つ以上の混合物からなる群から選ばれ、ここでRはアルキル基またはアリール基であり；
Xは、F、Clおよびその混合物からなる群から選ばれ；
Mは、Cr、Mo、W、Reおよびその２つ以上の混合物からなる群から選ばれ；
０≦a≦４；０＜m≦10；１≦n≦10である)。
好ましいアルキル基は、直鎖C1-C5アルキル基または分枝鎖C3-C5アルキル基である。特に好ましいアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、ブチルおよびペンチルである。
好ましいアリール基は、フェニル、ナフチル、アントリルおよびフェナントリルであり、これらは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、メトキシ、エトキシ、ヒドロキシル、フルオリド、クロリドおよびトリフルオロメチルから選択される１つ以上の基で置換されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98(実施例２)の反射スペクトル。
【図２】HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98(実施例２)の励起スペクトル(λem = 627nm)。
【図３】HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98の発光スペクトル(実施例２)(λex = 465nm)。
【図４】HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98(実施例２)の熱消光曲線(λex = 465nm)。
【図５】HK3Mo0.99Mn0.01F6.02O1.98(実施例１)のX線粉末回折図。
【図６】HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98のX線粉末回折図。
【図７】HK3WF6O2:Mn(実施例２)の結晶構造の図。
【図８】色温度2700KのYAG:CeとHK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98(実施例２)を含むLED Aの発光スペクトル(破線)および色温度3000KのYAG:CeとHK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98(実施例２)を含むLED Bの発光スペクトル(実線)。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記の一般式(I)において、Aは、１価の水素および/または重水素カチオンA+であり、Bは、１価の金属および/またはアンモニウムカチオンB+である。Mは、６価金属原子M6+である。Mn(IV)は４価金属原子Mn4+として存在し、ハロゲンXはハライド(X-)として存在し、酸素Oはオキシド(O2-)として存在する。本発明のMn(IV)賦活発光材料は、Mn4+をドープした変換材料であり、１つのMn4+イオンと２つのX-イオンが１つのM6+イオンと２つのO2-イオンを置き換える。このように２つのX-イオンの追加の取り込みと２つのO2-イオンの除去により電荷が補償される。
本発明の化合物は、通常は約250〜約550nm、好ましくは約325〜約525nmのスペクトル範囲で励起可能であり、吸収最大が425nmと500nmの間であり、通常は約600〜約650nmの赤色スペクトル範囲で発光し、発光最大が610nmと640nmの間、好ましくは620nmと635nmの間の範囲である。本発明の化合物は、さらに、高い光ルミネセンス量子収量を示し、LED中で使用すると、高いスペクトル純度と高い色温度安定性を有する。
本出願に関連して、紫外光は、その発光最大が100nmと399nmの間にある光を意味し、紫色光は、その発光最大が400nmと430nmの間にある光を意味し、青色光は、その発光最大が431nmと480nmの間にある光を意味し、青緑色光は、その発光最大が481nmと510nmの間にある光を意味し、緑色光は、その発光最大が511nmと565nmの間にある光を意味し、黄色光は、その発光最大が566nmと575nmの間にある光を意味し、オレンジ色光は、その発光最大が576nmと600nmの間にある光を意味し、赤色光は、その発光最大が601nmと750nmの間にある光を意味する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態において、一般式(I)のMn(IV)をドープした化合物は、下記の一般式(II)で表される
(A4-aBa)m/2+n/2X2m[M1-xX4+2xO2-2x]n:[Mn(IV)x]n      (II)
(ここで、使用される記号と指数は次の通りである：
Aは、H、Dおよびその混合物からなる群から選択され、ここでDは重水素であり；
Bは、Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、ND4、NR4およびその２つ以上の混合物からなる群から選ばれ、ここでRはアルキル基またはアリール基であり；
Xは、F、Clおよびその混合物からなる群から選ばれ；
Mは、Cr、Mo、W、Reおよびその２つ以上の混合物からなる群から選ばれ；
０≦a≦４；０＜m≦10；１≦n≦10；０＜x＜1.0である)。
一般式(I)と(II)における指数aについては、好ましくは１≦a≦４、より好ましくは2.0≦a≦4.0である。好ましい実施形態において、一般式(I)および(II)のaは、1〜4の整数であり、より好ましくは２、３および４から選択される整数である。一般式(I)と(II)において、最も好ましくはa = 3.0である。
一般式(I)と(II)における指数mについては、0.1≦m≦５、より好ましくは0.5≦m≦3.0、最も好ましくは0.75≦m≦1,50である。好ましい実施形態において、一般式(I)と(II)のmは、１、２および３から選択される。一般式(I)と(II)において、最も好ましくはm = 1.0である。
一般式(I)と(II)における指数nについては、１≦n≦５、好ましくは1.0≦n≦3.0である。好ましい実施形態において、一般式(I)と(II)のnは、１〜５、より好ましくは１、２、３から選択される整数である。一般式(I)と(II)において、最も好ましくはn = 1.0である。
【００１６】
本発明の特に好ましい実施形態において、一般式(I)のMn(IV)をドープした化合物または一般式(II)の化合物は、下記の一般式(III)で表される：
AB3M1-xX6+2xO2-2x:Mn(IV)x      (III)
(ここで、A、B、X、Mは、一般式(I)および/または一般式(II)に関して上記の定義の１つを有し、xは、次の通りである：
0＜x＜1.0)。
一般式(I)、(II)および/または(III)におけるAは、好ましくはHまたはDであり、ここでDは重水素であり；Aは、より好ましくはHである。
一般式(I)、(II)および/または(III)におけるBは、好ましくはNa、K、Csおよびこれら２つまたは３つの混合物からなる群から選ばれ、Aは、より好ましくはNaおよびKからなる群から選ばれる。
一般式(I)、(II)および/または(III)におけるXは、Fであり、ここでXの10原子％まで、好ましくは5原子％までは好ましくはClであってもよい。一般式(I)、(II)および/または(III)におけるXは、より好ましくはFである。
一般式(I)、(II)および/または(III)におけるMは、好ましくはMo、WおよびMoとWの混合物からなる群から選ばれ、ここでCrおよび/またはReは存在していてもよい。一般式(I)、(II)および/または(III)におけるMは、より好ましくはCrとMo；MoとW；CrとW；CrとRe；MoとRe；WとRe；CrとMoとW；CrとMoとRe；CrとWとRe；MoとWとRe；およびCrとMoとWとReからなる混合物から選択される。
本発明の好ましい実施形態において、一般式(II)と(III)における指数xは次の通りである：０＜x≦0.80、より好ましくは０＜x≦0.60、さらにより好ましくは0.0001＜x≦0.40、特に好ましくは0.001≦x≦0.20、特により好ましくは0.001≦x≦0.10、最も好ましくは0.002≦x≦0.05である。
【００１７】
本発明の特に好ましい実施形態において、上記の好ましい特徴の２つ以上は、それらが好ましい、より好ましい、特に好ましいおよび/または最も好ましい特徴であるかに関わらず、同時に適用できる。
したがって、下記に対する一般式(II)と(III)の化合物が特に好ましい：
Aは、H、Dおよびその混合物からなる群から選ばれ、ここでDは重水素であり；
Bは、Na、K、Rbおよびその２つまたは３つの混合物からなる群から選ばれ；
Xは、Fであり；
Mは、Mo、WおよびMoとWの混合物からなる群から選ばれ、ここでCrおよび/またはReが存在してもよく；
0.0001＜x≦0.40、より好ましくは0.001≦x≦0.20、特に好ましくは0.001≦x≦0.10、最も好ましくは0.002≦x≦0.05である。
【００１８】
一般式(II)の特に好ましい化合物においては、さらに下記の通りである：
１≦a≦４、より好ましくは2.0≦a≦4.0、最も好ましくはa = 3.0；
0.5≦m≦3.0、より好ましくは0.75≦m≦1.50、最も好ましくはm = 1.0；
１≦n≦５、より好ましくは1.0≦n≦3.0、最も好ましくはn = 1.0。
本発明の化合物は、好ましくは、さらに下記のように別の化合物でその表面上にコーティングされていてもよい。
本発明は、さらに、下記の工程を含む、一般式(I)、(II)および/または(III)の化合物の調製方法を提供する：
a)AX含有溶液中でA、B、MおよびMnを含む溶液/懸濁液を調製する工程；
b)該懸濁液/溶液を撹拌する工程；および
c)得られた固形物を取り出す工程。
【００１９】
工程a)において、上記懸濁液/溶液は、AX含有溶液中にB、M、Mnを含有する塩を懸濁/溶解することによって調製する。工程a)における塩を、ここでは、任意の順序で順次または同時に添加することが可能である。該塩は固形物としてまたは懸濁液/溶液として添加してもよい。使用されるAX含有溶液は、HX含有溶液および/またはDX含有溶液である。好ましいHX含有溶液は、HF溶液およびHCl溶液である。好ましいDX含有溶液は、DF溶液およびDCl溶液である。
使用されるHF溶液は、好ましくは濃縮HF溶液である。本発明の調製方法において、好ましくは10〜60質量％のHF、より好ましくは20〜50質量％のHF、最も好ましくは30〜40質量％のHFを有する濃縮HF水溶液(フッ化水素酸)を使用する。使用されるHCl溶液は、好ましくは濃縮HCl溶液である。本発明の調製方法において、35〜37質量％のHClを有する濃縮HCl水溶液(塩酸)を使用することが好ましい。DF溶液は、好ましくは、D2SO4とCaF2から調製する。得られたDFガスは次いでD2Oに導入されて、DF溶液を得る。使用されるDCl溶液は、好ましくはD2O中35〜37質量％のDClの濃縮溶液である。
【００２０】
式(I)、(II)および/または(III)の化合物の調製方法において、工程a)では、B+とM6+のイオンの出発化合物として使用される塩は、好ましくはハライドまたはオキシド化合物、例えばB2MO4、BX、BHX2である。好ましいB2MO4化合物は、Li2CrO4、Na2CrO4、K2CrO4、Rb2CrO4、Cs2CrO4、Li2MoO4、Na2MoO4、K2MoO4、Rb2MoO4、Cs2MoO4、Li2WO4、Na2WO4、K2WO4、Rb2WO4、Cs2WO4、Li2ReO4、Na2ReO4、K2ReO4、Rb2ReO4およびCs2ReO4である。好ましいハライド化合物BXは、LiF、LiCl、NaF、NaCl、KF、KCl、RbF、RbCl、NH4F、NH4Cl、ND4F、ND4Cl、CsFおよびCsClである。好ましいハライド化合物BHX2は、NaHF2、KHF2、RbHF2、[NH4]HF2、[ND4]DF2およびCsHF2である。
Mnは、工程a)において、好ましくは出発化合物として４価マンガン塩の形態、例えばB2MnX6で使用される。好ましい４価マンガン塩BMnX6は、Li2MnF6、Li2MnCl6、Na2MnF6、Na2MnCl6、K2MnF6、K2MnCl6、Rb2MnF6、Rb2MnCl6、Cs2MnF6およびCs2MnCl6である。
上記出発化合物は、−10℃と100℃の間、好ましくは０℃と50℃の間、より好ましくは10℃と40℃の間、最も好ましくは15℃と30℃の間の温度で懸濁/溶解することができる。
上記懸濁液/溶液を工程b)において、−10℃と100℃の間、好ましくは０℃と50℃の間、好ましくは10℃と40℃の間、最も好ましくは15℃と30℃の間の温度で、10時間まで、好ましくは６時間まで、より好ましくは４時間まで、最も好ましくは３時間まで撹拌させることが好ましい。工程b)における懸濁液/溶液の撹拌の好ましい時間は、0.1〜10時間、0.5〜６時間、１〜４時間および２〜３時間である。好ましい実施形態において、該懸濁液/溶液は、工程b)において、15℃と30℃の温度で２〜３時間撹拌させる。
【００２１】
得られた固形物は、工程c)で、好ましくは、濾過、遠心分離または傾瀉により、より好ましくは吸引フィルターを介した濾過によって取り出される。
本発明の好ましい実施形態において、工程c)にさらなる工程d)が続き、工程c)で得られた固形物を洗浄し、乾燥する。該固形物は、該固形物が酸を含まなくなるまで有機溶媒で洗浄することが好ましい。非プロトン有機溶媒、例えばアセトン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ジメチルホルムアミド(DMF)およびジメチルスルホキシド(DMSO)が好ましい。洗浄に使用される溶媒は、好ましくは−10〜20℃の温度を有する。
上記固形物は、工程d)において、好ましくは減圧下で乾燥させる。乾燥は室温(20〜25℃)でまたは高温、例えば25〜150℃で行うことができる。工程d)での乾燥後、所望の発光材料が得られる。
【００２２】
さらなる実施形態において、本発明の発光材料はコーティングすることができる。このために適切なコーティング方法は、従来技術から当業者に知られており、発光団に使われるものの全てである。コーティングに適した材料は、特にアモルファスカーボン(ダイヤモンド状炭素、DLC)、金属酸化物、金属フッ化物および金属窒化物、特にAl2O3などのアルカリ土類金属酸化物、CaF2などのアルカリ土類金属フッ化物およびAlNなどのアルカリ土類金属窒化物、さらにSiO2である。コーティングは、ここでは、例えば、流動床法または湿式化学手段によって行うことができる。適切なコーティング方法は、例えば、JP 04-304290号、WO 91/10715号、WO 99/27033号、US 2007/0298250号、WO 2009/065480号およびWO 2010/075908号から公知であり、これにより援用されている。コーティングの目標は、第一に、例えば空気や湿気に対する、より高い上記発光材料の安定性を与えることである。目標は、また、コーティングの表面およびコーティング材料の屈折率を適切に選択することにより光のカップリングインとカップリングアウトを改善することもできる。
本発明は、またさらに、本発明の発光材料の、発光団または変換発光団としての、特に紫外光、紫色光および/または青色光を低エネルギー光に、すなわちより長い波長の光に部分的または完全に変換するための使用を提供する。
本発明の化合物は、したがって、発光団とも呼ばれる。
【００２３】
本発明は、さらに、本発明の化合物を含む放射変換混合物である。該放射変換混合物は、本発明の１つ以上の化合物からなってもよく、したがって、上記の定義された用語「発光団」または「変換発光団」と同等のものである。
本発明の１つの化合物だけでなく、上記放射変換混合物は１つ以上のさらなる発光材料を含むことが好ましい。好ましい発光材料は、本発明の化合物以外の変換発光団、または半導体ナノ粒子(量子材料)である
特に好ましい実施形態において、上記放射変換混合物は、本発明の化合物とさらなる変換発光団とを含む。本発明の化合物と該さらなる変換発光団は、各々互いに補色関係にある波長を有する光を放射することが特に好ましい。
代替的に特に好ましい実施形態において、上記放射変換混合物は、本発明の化合物と量子材料とを含む。本発明の化合物と上記量子材料が各々互いに補色関係にある波長を有する光を放射することが特に非常に好ましい。
さらなる代替的に特に好ましい実施形態において、上記放射変換混合物は、本発明の化合物と、変換発光団と、量子材料とを含む。
【００２４】
本発明の化合物が少量で使用される場合、それらは既に良いLED品質をもたらす。LED品質は、通常の変数、例えば、演色評価数(CRI)、相関色温度(CCT)、およびルーメン当量または絶対ルーメン、またはCIE xおよびy座標における色軌跡によって記述される。
演色評価数(CRI)は、無次元の照明技術変数であり、当業者にはなじみがあり、人工光源の色再現の忠実性を太陽光またはフィラメント光源のそれと比較する(後二者はCRIを100とする)。
相関色温度(CCT)は、当業者にはなじみがある照明技術変数であり、単位はケルビンである。数値が高いと、光の青色成分が多くなり、人工放射源からの白色光がより冷たく観察者に感じられる。CCTは、CIE図のいわゆるプランク曲線をその色温度が記述する黒体放射体の概念に従っている。
【００２５】
ルーメン当量は、当業者にはなじみがあるlm/Wの単位を伴う照明技術変数であり、測光光束の大きさを単位ワットあたりの所定の放射測定放射力における光源のルーメンで記述する。ルーメン当量が高くなると、光源はより効率的になる。
ルーメンの単位を有する光束は、光源からの光束を記述する当業者にはなじみがある測光照明技術変数であり、これは、放射源によって放射された全可視放射線の尺度である。光束が大きくなると、観察者には光源がより明るく感じられる。
CIE xおよびCIE yは、標準CIE色度図(ここでは標準観測者1931)の座標を表し、当業者にはなじみがあり、これによって光源の色が記述される。
上記の全ての変数は、光源の発光スペクトルから当業者に既知の方法によって算出することができる。
本発明の発光団の励起性は、広範囲にわたり、約250〜約550nm、好ましくは約325〜約525nmである。
本発明は、さらに、少なくとも１つの一次光源と本発明の少なくとも１つの化合物または放射変換混合物とを含む光源を提供する。ここで一次光源の発光最大は、通常は約250〜約550nmの範囲で、好ましくは約325〜約525nmの範囲であり、一次放射は部分的または全部がより長波長の放射に本発明の発光団によって変換される。
【００２６】
本発明の光源の好ましい実施形態において、一次光源は、特に式IniGajAlkN(ここで０≦i、０≦j、０≦k、およびi＋j＋k =１)の発光インジウムアルミニウムガリウムニトリドを含む。
当業者は、この種の光源の可能な形態を認識している。これらは、異なる構造の発光LEDチップであってもよい。
本発明の光源のさらなる好ましい実施形態において、一次光源は、ZnO、TCO(透明導電性酸化物)、ZnSeもしくはSiCに基づく発光アレンジメントまたは有機発光層(OLED)に基づくアレンジメントである。
本発明の光源のさらなる好ましい実施形態において、一次光源はエレクトロルミネセンスおよび/または光ルミネセンスを示す源である。さらに、一次光源はプラズマ源又は放電源でもよい。
本発明の対応する光源は、発光ダイオードまたはLEDとも呼ばれる。
本発明の発光材料は、個々にまたは当業者になじみがある適切な発光材料との混合物として使用してもよい。原則、混合物に適している対応する発光材料は、変換発光団または量子材料である。
【００２７】
本発明の発光材料と共に使用することができ、本発明の放射変換混合物を形成する変換発光団は、いかなる特定の制限の対象とならない。したがって、一般的に、任意の可能な変換発光団を使用することが可能である。下記のものが特に適している：Ba2SiO4:Eu2+、Ba3SiO5:Eu2+、(Ba,Ca)3SiO5:Eu2+、BaSi2N2O2:Eu、BaSi2O5:Pb2+、Ba3Si6O12N2:Eu、BaxSr1-xF2:Eu2+(ここで０≦x≦１)、BaSrMgSi2O7:Eu2+、BaTiP2O7、(Ba,Ti)2P2O7:Ti、BaY2F8:Er3+,Yb+、Be2SiO4:Mn2+、Bi4Ge3O12、CaAl2O4:Ce3+、CaLa4O7:Ce3+、CaAl2O4:Eu2+、CaAl2O4:Mn2+、CaAl4O7:Pb2+,Mn2+、CaAl2O4:Tb3+、Ca3Al2Si3O12:Ce3+、Ca3Al2Si3O12:Ce3+、Ca3Al2Si3O12:Eu2+、Ca2B5O9Br:Eu2+、Ca2B5O9Cl:Eu2+、Ca2B5O9Cl:Pb2+、CaB2O4:Mn2+、Ca2B2O5:Mn2+、CaB2O4:Pb2+、CaB2P2O9:Eu2+、Ca5B2SiO10:Eu3+、Ca0.5Ba0.5Al12O19:Ce3+,Mn2+、Ca2Ba3(PO4)3Cl:Eu2+、CaBr2:Eu2+(SiO2中)、CaCl2:Eu2+(SiO2中)、CaCl2:Eu2+,Mn2+(SiO2中)、CaF2:Ce3+、CaF2:Ce3+,Mn2+、CaF2:Ce3+,Tb3+、CaF2:Eu2+、CaF2:Mn2+、CaGa2O4:Mn2+、CaGa4O7:Mn2+、CaGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Eu2+、CaGa2S4:Mn2+、CaGa2S4:Pb2+、CaGeO3:Mn2+、CaI2:Eu2+(SiO2中)、CaI2:Eu2+,Mn2+(SiO2中)、CaLaBO4:Eu3+、CaLaB3O7:Ce3+,Mn2+、Ca2La2BO6・5:Pb2+、Ca2MgSi2O7、Ca2MgSi2O7:Ce3+、CaMgSi2O6:Eu2+、Ca3MgSi2O8:Eu2+、Ca2MgSi2O7:Eu2+、CaMgSi2O6:Eu2+,Mn2+、Ca2MgSi2O7:Eu2+,Mn2+、CaMoO4、CaMoO4:Eu3+、CaO:Bi3+、CaO:Cd2+、CaO:Cu+、CaO:Eu3+、CaO:Eu3+,Na+、CaO:Mn2+、CaO:Pb2+、CaO:Sb3+、CaO:Sm3+、CaO:Tb3+、CaO:Tl、CaO:Zn2+、Ca2P2O7:Ce3+、α-Ca3(PO4)2:Ce3+、β-Ca3(PO4)2:Ce3+、Ca5(PO4)3Cl:Eu2+、Ca5(PO4)3Cl:Mn2+、Ca5(PO4)3Cl:Sb3+、Ca5(PO4)3Cl:Sn2+、β-Ca3(PO4)2:Eu2+,Mn2+、Ca5(PO4)3F:Mn2+、Ca5(PO4)3F:Sb3+、Ca5(PO4)3F:Sn2+、α-Ca3(PO4)2:Eu2+、β-Ca3(PO4)2:Eu2+、Ca2P2O7:Eu2+、Ca2P2O7:Eu2+,Mn2+、CaP2O6:Mn2+、α-Ca3(PO4)2:Pb2+、α-Ca3(PO4)2:Sn2+、β-Ca3(PO4)2:Sn2+、β-Ca2P2O7:Sn,Mn、α-Ca3(PO4)2:Tr、CaS:Bi3+、CaS:Bi3+,Na、CaS:Ce3+、CaS:Eu2+、CaS:Cu+,Na+、CaS:La3+、CaS:Mn2+、CaSO4:Bi、CaSO4:Ce3+、CaSO4:Ce3+,Mn2+、CaSO4:Eu2+、CaSO4:Eu2+,Mn2+、CaSO4:Pb2+、CaS:Pb2+、CaS:Pb2+,Cl、CaS:Pb2+,Mn2+、CaS:Pr3+,Pb2+,Cl、CaS:Sb3+、CaS:Sb3+,Na、CaS:Sm3+、CaS:Sn2+、CaS:Sn2+,F、CaS:Tb3+、CaS:Tb3+,Cl、CaS:Y3+、CaS:Yb2+、CaS:Yb2+,Cl、CaSc2O4:Ce、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce、CaSiO3:Ce3+、Ca3SiO4Cl2:Eu2+、Ca3SiO4Cl2:Pb2+、CaSiO3:Eu2+、Ca3SiO5:Eu2+、(Ca,Sr)3SiO5:Eu2+、(Ca,Sr)3MgSi2O8:Eu2+、(Ca,Sr)3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+、CaSiO3:Mn2+,Pb、CaSiO3:Pb2+、CaSiO3:Pb2+,Mn2+、CaSiO3:Ti4+、CaSr2(PO4)2:Bi3+、β-(Ca,Sr)3(PO4)2:Sn2+Mn2+、CaTi0・9Al0,1O3:Bi3+、CaTiO3:Eu3+、CaTiO3:Pr3+、Ca5(VO4)3Cl、CaWO4、CaWO4:Pb2+、CaWO4:W、Ca3WO6:U、CaYAlO4:Eu3+、CaYBO4:Bi3+、CaYBO4:Eu3+、CaYB0・8O3・7:Eu3+、CaY2ZrO6:Eu3+、(Ca,Zn,Mg)3(PO4)2:Sn、(Ce,Mg)BaAl11O18:Ce、(Ce,Mg)SrAl11O18:Ce、CeMgAl11O19:Ce:Tb、Cd2B6O11:Mn2+、CdS:Ag+,Cr、CdS:In、CdS:In、CdS:In,Te、CdS:Te、CdWO4、CsF、CsI、CsI:Na+、CsI:Tl、(ErCl3)0.25(BaCl2)0.75、GaN:Zn、Gd3Ga5O12:Cr3+、Gd3Ga5O12:Cr,Ce、GdNbO4:Bi3+、Gd2O2S:Eu3+、Gd2O2Pr3+、Gd2O2S:Pr,Ce,F、Gd2O2S:Tb3+、Gd2SiO5:Ce3+、KAl11O17:Tl+、KGa11O17:Mn2+、K2La2Ti3O10:Eu、KMgF3:Eu2+、KMgF3:Mn2+、K2SiF6:Mn4+、LaAl3B4O12:Eu3+、LaAlB2O6:Eu3+、LaAlO3:Eu3+、LaAlO3:Sm3
+、LaAsO4:Eu3+、LaBr3:Ce3+、LaBO3:Eu3+、LaCl3:Ce3+、La2O3:Bi3+、LaOBr:Tb3+、LaOBr:Tm3+、LaOCl:Bi3+、LaOCl:Eu3+、LaOF:Eu3+、La2O3:Eu3+、La2O3:Pr3+、La2O2S:Tb3+、LaPO4:Ce3+、LaPO4:Eu3+、LaSiO3Cl:Ce3+、LaSiO3Cl:Ce3+,Tb3+、LaVO4:Eu3+、La2W3O12:Eu3+、LiAlF4:Mn2+、LiAl5O8:Fe3+、LiAlO2:Fe3+、LiAlO2:Mn2+、LiAl5O8:Mn2+、Li2CaP2O7:Ce3+,Mn2+、LiCeBa4Si4O14:Mn2+、LiCeSrBa3Si4O14:Mn2+、LiInO2:Eu3+、LiInO2:Sm3+、LiLaO2:Eu3+、LuAlO3:Ce3+、(Lu,Gd)2SiO5:Ce3+、Lu2SiO5:Ce3+、Lu2Si2O7:Ce3+、LuTaO4:Nb5+、Lu1-xYxAlO3:Ce3+(ここで0≦x≦1)、(Lu,Y)3(Al,Ga,Sc)5O12:Ce,MgAl2O4:Mn2+、MgSrAl10O17:Ce、MgB2O4:Mn2+、MgBa2(PO4)2:Sn2+、MgBa2(PO4)2:U、MgBaP2O7:Eu2+、MgBaP2O7:Eu2+,Mn2+、MgBa3Si2O8:Eu2+、MgBa(SO4)2:Eu2+、Mg3Ca3(PO4)4:Eu2+、MgCaP2O7:Mn2+、Mg2Ca(SO4)3:Eu2+、Mg2Ca(SO4)3:Eu2+,Mn2、MgCeAlnO19:Tb3+、Mg4(F)GeO6:Mn2+、Mg4(F)(Ge,Sn)O6:Mn2+、MgF2:Mn2+、MgGa2O4:Mn2+、Mg8Ge2O11F2:Mn4+、MgS:Eu2+、MgSiO3:Mn2+、Mg2SiO4:Mn2+、Mg3SiO3F4:Ti4+、MgSO4:Eu2+、MgSO4:Pb2+、MgSrBa2Si2O7:Eu2+、MgSrP2O7:Eu2+、MgSr5(PO4)4:Sn2+、MgSr3Si2O8:Eu2+,Mn2+、Mg2Sr(SO4)3:Eu2+、Mg2TiO4:Mn4+、MgWO4、MgYBO4:Eu3+、M2MgSi2O7:Eu2+(M = Ca、Sr、および/またはBa)、M2MgSi2O7:Eu2+,Mn2+(M = Ca、Sr、および/またはBa)、M2MgSi2O7:Eu2+,Zr4+(M = Ca、Sr、および/またはBa)、M2MgSi2O7:Eu2+,Mn2+,Zr4+(M = Ca、Sr、および/またはBa)、Na3Ce(PO4)2:Tb3+、Na1.23KO.42Eu0,12TiSi4O11:Eu3+、Na1.23K0.42Eu0,12TiSi5O13・xH2O:Eu3+、Na1.29K0.46Er0.08TiSi4O11:Eu3+、Na2Mg3Al2Si2O10:Tb、Na(Mg2-xMnx)LiSi4O10F2:Mn(ここで0≦x≦2)、NaYF4:Er3+,Yb3+、NaYO2:Eu3+、P46(70%)＋P47(30%)、β-SiAlON:Eu、SrAl12O19:Ce3+,Mn2+、SrAl2O4:Eu2+、SrAl4O7:Eu3+、SrAl12O19:Eu2+、SrAl2S4:Eu2+、Sr2B5O9Cl:Eu2+、SrB4O7:Eu2+(F,Cl,Br)、SrB4O7:Pb2+、SrB4O7:Pb2+,Mn2+、SrB8O13:Sm2+、SrxBayClzAl2O4-z/2:Mn2+,Ce3+、SrBaSiO4:Eu2+、(Sr,Ba)3SiO5:Eu,(Sr,Ca)Si2N2O2:Eu、Sr(Cl,Br,I)2:Eu2+(SiO2中)、SrCl2:Eu2+(SiO2中)、Sr5Cl(PO4)3:Eu、SrwFxB4O6.5:Eu2+、SrwFxByOz:Eu2+,Sm2+、SrF2:Eu2+、SrGa12O19:Mn2+、SrGa2S4:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、Sr2-yBaySiO4:Eu(ここで0≦y≦2)、SrSi2O2N2:Eu、SrGa2S4:Pb2+、SrIn2O4:Pr3+,Al3+、(Sr,Mg)3(PO4)2:Sn、SrMgSi2O6:Eu2+、Sr2MgSi2O7:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+、SrMoO4:U、SrO・3B2O3:Eu2+,Cl、β-SrO・3B2O3:Pb2+、β-SrO・3B2O3:Pb2+,Mn2+、α-SrO・3B2O3:Sm2+、Sr6P5BO20:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+,Pr3+、Sr5(PO4)3Cl:Mn2+、Sr5(PO4)3Cl:Sb3+、Sr2P2O7:Eu2+、β-Sr3(PO4)2:Eu2+、Sr5(PO4)3F:Mn2+、Sr5(PO4)3F:Sb3+、Sr5(PO4)3F:Sb3+,Mn2+、Sr5(PO4)3F:Sn2+、Sr2P2O7:Sn2+、β-Sr3(PO4)2:Sn2+、β-Sr3(PO4)2:Sn2+,Mn2+(Al)、SrS:Ce3+、SrS:Eu2+、SrS:Mn2+、SrS:Cu+,Na、SrSO4:Bi、SrSO4:Ce3+、SrSO4:Eu2+、SrSO4:Eu2+,Mn2+、Sr5Si4O10Cl6:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、Sr3SiO5:Eu2+、(Sr,Ba)3SiO5:Eu2+、SrTiO3:Pr3+、SrTiO3:Pr3+,Al3+、SrY2O3:Eu3+、ThO2:Eu3+、ThO2:Pr3+、ThO2:Tb3+、YAl3B4O12:Bi3+、YAl3B4O12:Ce3+、YAl3B4O12:Ce3+,Mn、YAl3B4O12:Ce3+,Tb3+、YAl3B4O12:Eu
3+、YAl3B4O12:Eu3+,Cr3+、YAl3B4O12:Th4+,Ce3+,Mn2+、YAlO3:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Cr3+、YAlO3:Eu3+、Y3Al5O12:Eu3r、Y4Al2O9:Eu3+、Y3Al5O12:Mn4+、YAlO3:Sm3+、YAlO3:Tb3+、Y3Al5O12:Tb3+、YAsO4:Eu3+、YBO3:Ce3+、YBO3:Eu3+、YF3:Er3+,Yb3+、YF3:Mn2+、YF3:Mn2+,Th4+、YF3:Tm3+,Yb3+、(Y,Gd)BO3:Eu、(Y,Gd)BO3:Tb、(Y,Gd)2O3:Eu3+、Y1.34Gd0.60O3:(Eu,Pr)、Y2O3:Bi3+、YOBr:Eu3+、Y2O3:Ce、Y2O3:Er3+、Y2O3:Eu3+、Y2O3:Ce3+,Tb3+、YOCl:Ce3+、YOCl:Eu3+、YOF:Eu3+、YOF:Tb3+、Y2O3:Ho3+、Y2O2S:Eu3+、Y2O2S:Pr3+、Y2O2S:Tb3+、Y2O3:Tb3+、YPO4:Ce3+、YPO4:Ce3+,Tb3+、YPO4:Eu3+、YPO4:Mn2+,Th4+、YPO4:V5+、Y(P,V)O4:Eu、Y2SiO5:Ce3+、YTaO4、YTaO4:Nb5+、YVO4:Dy3+、YVO4:Eu3+、ZnAl2O4:Mn2+、ZnB2O4:Mn2+、ZnBa2S3:Mn2+、(Zn,Be)2SiO4:Mn2+、Zn0.4Cd0.6S:Ag、Zn0.6Cd0.4S:Ag、(Zn,Cd)S:Ag,Cl、(Zn,Cd)S:Cu、ZnF2:Mn2+、ZnGa2O4、ZnGa2O4:Mn2+、ZnGa2S4:Mn2+、Zn2GeO4:Mn2+、(Zn,Mg)F2:Mn2+、ZnMg2(PO4)2:Mn2+、(Zn,Mg)3(PO4)2:Mn2+、ZnO:Al3+,Ga3+、ZnO:Bi3+、ZnO:Ga3+、ZnO:Ga、ZnO-CdO:Ga、ZnO:S、ZnO:Se、ZnO:Zn、ZnS:Ag+,Cl-、ZnS:Ag,Cu,Cl、ZnS:Ag,Ni、ZnS:Au,In、ZnS-CdS(25-75)、ZnS-CdS(50-50)、ZnS-CdS(75-25)、ZnS-CdS:Ag,Br,Ni、ZnS-CdS:Ag+,Cl、ZnS-CdS:Cu,Br、ZnS-CdS:Cu,I、ZnS:Cl-、ZnS:Eu2+、ZnS:Cu、ZnS:Cu+,Al3+、ZnS:Cu+,Cl-、ZnS:Cu,Sn、ZnS:Eu2+、ZnS:Mn2+、ZnS:Mn,Cu、ZnS:Mn2+,Te2+、ZnS:P、ZnS:P3-,Cl-、ZnS:Pb2+、ZnS:Pb2+,Cl-、ZnS:Pb,Cu、Zn3(PO4)2:Mn2+、Zn2SiO4:Mn2+、Zn2SiO4:Mn2+,As5+、Zn2SiO4:Mn,Sb2O2、Zn2SiO4:Mn2+,P、Zn2SiO4:Ti4+、ZnS:Sn2+、ZnS:Sn,Ag、ZnS:Sn2+,Li+、ZnS:Te,Mn、ZnS-ZnTe:Mn2+、ZnSe:Cu+,ClおよびZnWO4。
【００２８】
本発明の化合物は、特に、他の蛍光色のさらなる発光団と混合される場合またはLED中でそのような発光団と共に使用する場合に有利である。本発明の化合物を、緑色を発光する発光団と共に使用することが好ましい。特に本発明の化合物を、緑色を発光する発光団と組み合わせると、白色LEDの照明変数の最適化が特に良い成功を収めることがわかった。
対応する緑色を発光する発光団は、当業者に既知であるかまたは上述のリストから当業者が選択することができる。ここで特に適する緑色を発光する発光団は以下の通りである：(Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Sr,Ca)Si2N2O2:Eu、BaSi2N2O2:Eu、(Lu,Y)3(Al,Ga,Sc)5O12:Ce、β-SiAlON:Eu、CaSc2O4:Ce、CaSc2O4:Ce,Mg、Ba3Si6O12N2:EuおよびCa3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce。Ba3Si6O12N2:EuおよびCa3(Sc,Mg)2Si3O12:Ceが特に好ましい。
【００２９】
本発明のさらに好ましい実施形態において、本発明の化合物を唯一の発光団としてとして使用することが好ましい。本発明の化合物は、赤色成分を多く含む幅広い発光スペクトルの結果として、単一の発光団として使用した場合でも非常に良い結果を示す。
本発明の発光材料と共に使用することができ、本発明の放射変換混合物を形成する量子材料は、いかなる特定の制限の対象とならない。したがって、一般的に、任意の可能な量子材料を使用することが可能である。ここで適切な量子材料は、特に、コアシェル構成またはコアマルチシェル構成で存在し得る細長い、円形、楕円および錐体の形状を有する半導体ナノ粒子である。この種の半導体ナノ粒子は、例えば、WO 2005075339号、WO 2006134599号、EP 2 528 989 B1号およびUS 8,062,421 B2号から公知であり、これらの開示内容はこれにより援用されている。
上記量子材料は、好ましくは、II−VI族、III−V族、IV−VI族、I−III−VI2族、またはその任意の組合せの半導体から構成される。例えば、該量子材料は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、GaAs、GaP、GaAs、GaSb、GaN、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb、Cu2S、Cu2Se、CuGaS2、CuGaSe2、CuInS2、CuInSe2、Cu2(InGa)S4、AgInS2、AgInSe2、Cu2(ZnSn)S4、その合金およびその混合物からなる群から選択されてもよい。
【００３０】
量子材料は、また、非賦活結晶材料の表面上に半導体ナノ粒子の形態で存在してもよい。この種の材料では、１種類以上の半導体ナノ粒子が、１種以上の非賦活結晶材料、例えば非賦活発光団マトリックス材料の表面上に存在する。この種の材料は、蛍光体マトリックス上の量子材料(QMOP)とも呼ばれ、WO 2017/041875 A1号から公知であり、この開示内容はこれにより援用されている。
なお本発明のさらなる実施形態において、赤色を発光する発光団が本質的に一次光源からの光によって当たる一方、緑色を発光する発光団が本質的に赤色を発光する発光団をすでに透過したかまたはそれによって散乱された光によって当たるように発光団が一次光源に配置される場合に好ましい。これは、赤色を発光する発光団を一次光源と緑色を発光する発光団の間に取り付けることによって達成することができる。
【００３１】
本発明の発光団または発光団の組合せは、バルク材料、粉末材料、厚いもしくは薄いシート材料または自立性材料の形状であってもよく、好ましくはフィルムの形状であってもよい。さらに、それは封入材料に埋め込むこともできる。
本発明の発光団または発光団の組合せは、ここで封入材料に分散されてもよくまたは適切なサイズ比の場合は、適用次第で、一次光源に直接配置されてもよくあるいはそこから離して配置されてもよい(後者の配置には「リモート蛍光体技術」も含まれる)。リモート蛍光体技術の利点は当業者に公知であり、例えば下記の文献で明らかにされている: Japanese Journal of Applied Physics Vol. 44, No. 21 (2005), L649-L651。
【００３２】
「封入材料」という用語は、本発明の発光材料と放射変換混合物を封入する透明マトリックス材料に関する。該透明マトリックス材料は、シリコーン、ポリマー(モノマーまたはオリゴマーなどの液体または半固体前駆体材料から形成される)、エポキシド、ガラスまたはシリコーンとエポキシドのハイブリッドから形成され得る。該ポリマーの個々の、非限定的な例としては、フッ素化ポリマー、ポリアクリルアミドポリマー、ポリアクリル酸ポリマー、ポリアクリロニトリルポリマー、ポリアニリンポリマー、ポリベンゾフェノンポリマー、ポリ(メチルメタクリレート)ポリマー、シリコーンポリマー、アルミニウムポリマー、ポリビスフェノールポリマー、ポリブタジエンポリマー、ポリジメチルシロキサンポリマー、ポリエチレンポリマー、ポリイソブチレンポリマー、ポリプロピレンポリマー、ポリスチレンポリマー、ポリビニルポリマー、ポリビニルブチラールポリマーまたはペルフルオロシクロブチルポリマーが挙げられる。シリコーンとしては、ゲル、例えばDow Corning(登録商標)OE-6450、エラストマー、例えばDow Corning(登録商標)OE-6520、Dow Corning(登録商標)OE-6550、Dow Corning(登録商標)OE-6630、ならびに樹脂、例えばDow Corning(登録商標)OE-6635, Dow Corning(登録商標)OE-6665, Nusil LS-6143およびNusilからの他の製品、Momentive RTV615、Momentive RTV656および他の製造業者からの多くの他の製品が挙げられてもよい。さらに、該封入材料は、(ポリ)シラザン、例えば、変性有機ポリシラザン(MOPS)またはペルヒドロポリシラザン(PHPS)であってもよい。該封入材料に対する発光材料または放射変換混合物の割合は、好ましくは１質量％〜300質量％の範囲内、より好ましくは３質量％〜50質量％の範囲内である。
【００３３】
さらなる実施形態において、上記発光材料と一次光源との間の光結合が導光配置によって達成される場合に好ましい。これにより一次光源を中央の場所に取り付け、例えば光ファイバーのような導光デバイスによって、発光材料と光結合することが可能となる。この方法において、強い一次光源を電気設備にとって好ましい場所に設置し、所望の場所でさらに電気ケーブルを敷設することなく、光ファイバーを設置するのみでその光ファイバーと光結合する発光材料から構成された照明を取り付けることが可能である。
さらに、本発明の発光材料または本発明の放射変換混合物は、例えばUS 2014/0369036 A1号に記載されているフィラメントLEDに使用し得る。
本発明は、さらに、少なくとも１つの本発明の光源を含むことを特徴とする照明設備、特にディスプレイデバイスのバックライトのための照明設備、および本発明の少なくとも１つの照明設備を含むことを特徴とするバックライトを有するディスプレイデバイス、特に液晶ディスプレイデバイス(LCディスプレイ)を提供する。
【００３４】
LEDにおいて使用するための本発明の発光団の平均粒子サイズは、通常は50nmと30μmの間、好ましくは0.1μmと25μmの間、より好ましくは１μmと20μmの間である。平均粒子サイズは、ISO 13320:2009(「粒度分析−レーザー回折法」)に従って確認されることが好ましい。ISO規格は、粒子の光散乱特性を分析することによる粒子のサイズ分布の測定に基づく。
LEDで使用するために、発光団は、また、球形粒子、小平板および構造物質ならびにセラミックなどの任意の所望の外形に変換することができる。これらの形状は、本発明に従って「形状体」という用語によって包含される。該形状体は好ましくは「発光団本体」である。本発明は、このように、さらに、本発明の発光団を含む形状体を提供する。対応する形状体の製造と使用は、数多くの文献から当業者に知られている。
【００３５】
本発明の化合物は、下記の有利な特性を有する：
1)本発明の化合物は、赤色成分の多い発光スペクトルを有し、高い光ルミネセンス量子収量を有する。
2)本発明の化合物は、低い熱消光を有する。例えば、本発明の化合物のTQ1/2値は、通常は400Kより高い領域にある。
3)本発明の化合物の高温安定性は、高い熱負荷をともなう光源においても当該材料の使用を可能とする。
4)さらに、本発明の化合物は、長い耐用期間が特徴であり、LEDにおいて高い色再現性と高い色温度の安定性を可能にする。このことは、温かみのある白色pc−LEDが高い演色評価数を有すると同時に低い色温度(CCT＜4000K)で達成することを可能とする。
5)本発明の化合物は、効率的かつ安価に簡便な合成を通じて調製することができる。
【００３６】
ここに記載される全ての実施形態は、各実施形態が互いに相手を排除しない限り相互に組合せることができる。特に、この明細書の教示に基づいて、通常の最適化の過程で、本明細書に記載の様々な実施形態を組合せ、特定の特に好ましい実施形態に到達することは自明な作業である。
続く実施例は、本発明の例示を意図するものであり、特に、本発明の記載された実施形態のそのような例示的組合せの結果を示すものである。しかしながら、それらは決して限定するものとみなしてはならず、むしろ一般化を促すことを意図している。調製において使用される全ての化合物または成分は、公知か商業的に入手可能か、または公知の方法で合成することができる。実施例において示された温度は常に℃である。さらに言うまでもないことであるが、詳細な説明と実施例において、組成物中で使用された成分の量は合計で常に100％になる。パーセントは、常にその与えられた文脈において見るべきである。
【実施例】
【００３７】
試験法
450nmの励起波長で、粉末サンプルのためのミラー光学を取り付けたEdinburgh Instruments Ltd.からの蛍光分光計で発光スペクトルを記録した。450W Xeランプを励起源として使用した。発光の温度依存測定のために、分光計はOxford Instruments(MicrostatN2)からのクライオスタットを装備していた。窒素を冷却剤として使用した。
Edinburgh Instruments Ltd.の蛍光分光計を用いて反射スペクトルを決定した。このために、サンプルをBaS04で被覆したウルブリヒト球に配置し、分析した。250〜800nmの範囲で反射スペクトルを記録した。白色標準としてBaSO4(Alfa Aesar99.998%)を使用した。450W Xe高圧ランプは励起源として使用した。
粉末サンプルのためのミラー光学を取り付けたEdinburgh Instruments Ltd.からの蛍光分光計を用いて、550nmでこの励起スペクトルを記録した。450W Xeランプを励起源として使用した。
X線回折図をRigaku Miniflex IIで記録し、Bregg-Brentano型で、Cu Kalpha放射線による１秒の積分時間で0.02°刻みで作動させた。
結晶構造解析は、次のように行った：針状単結晶を分離した。この結晶を薄い石英繊維に蜜蝋で接着した。強度データ取得のためのこの単結晶の品質を、Buergerカメラ(白色モリブデンX線、画像プレート技術、富士フィルム、BAS-1800)でラウエ画像によって証明した。このデータセットは、293KのMoマイクロフォーカス源とピラタス検出システムを搭載したStoe StadiVariからの回折計で測定した。温度制御は、±0.5Kの精度でCryostream Plus System(Oxford Cryosystems、700シリーズ)を使用して行なった。X線源のガウスプロファイルに基づいて、全てのデータセットに対して数値吸収補正によりスケーリングを行った。
【００３８】
実施例１：HK3Mo0.99Mn0.01F6.02O1.98の調製
6.69g(120mmol)のKF、2.38g(10.00mmol)のK2Mo04、0.1234g(0.5mmol)のK2MnF6をそれぞれ３mlのフッ化水素酸(48質量％)に溶解した。激しく撹拌しながら、このKF溶液をまずこのK2MnF6溶液と混ぜ合わせた。その後、このK2Mo04溶液をゆっくりと滴下した。この組成HK3Mo0.99Mn0.01F6.02O1.98に一致する黄色の沈殿物が瞬時に形成した。この粉末を濾別し、次いで冷アセトン(約０℃)で繰り返し洗浄した。得られた淡黄色粉末を70℃で8時間減圧下に乾燥させた。CIE1931色軌跡は、x = 0.688、y = 0.312である。ルーメン当量は231lm/woptである。図５は、調製された化合物を示すX線粉末回折図である。
【００３９】
実施例２：HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98の調製
6.69g(120mmol)のKF、3.26g(10.00ミリモル)のK2WO4、0.1234g(0.5mmol)のK2MnF6をそれぞれ3mlのフッ化水素酸(48質量%)に溶解した。激しく撹拌しながら、このKF溶液をまずこのK2MnF6溶液と混ぜ合わせた。その後、このK2WO4溶液をゆっくりと滴下した。この組成HK3W0.99Mn0.01F6.02O1.98に一致する黄色の沈殿物が瞬時に形成した。この粉末を濾別し、次いで冷アセトン(約０℃)で繰り返し洗浄した。得られた淡黄色粉末を70℃で８時間減圧下に乾燥させた。CIE1931色軌跡は、x = 0.688、y = 0.312である。ルーメン当量は225lm/woptである。調製された化合物の反射スペクトル、励起スペクトル、発光スペクトルおよび熱消光曲線を図１〜４に示す。図６と図７は、調製された化合物のX線粉末回折と結晶構造を示す図である。
【００４０】
実施例３：HK3Cr0.99Mn0.01F6.02O1.98の調製
6.69g(120mmol)のKF、1.94g(10.00mmol)のK2CrO4、0.1234g(0.5mmol)のK2MnF6をそれぞれ3mlのフッ化水素酸(48質量%)に溶解した。激しく撹拌しながら、このKF溶液をまずこのK2MnF6溶液と混ぜ合わせた。その後、このK2CrO4溶液をゆっくりと滴下した。この組成HK3Cr0.99Mn0.01F6.02O1.98に一致する黄色の沈殿物が瞬時に形成した。この粉末を濾別し、次いで冷アセトン(約０℃)で繰り返し洗浄した。得られた淡黄色粉末を70℃で8時間減圧下に乾燥させた。CIE1931色軌跡は、x = 0.688、y = 0.312である。ルーメン当量は225lm/Woptである。
【００４１】
実施例４：HK3Re0.99Mn0.01F6.02O1.98の調製
6.69g(120mmol)のKF、1,94g(10.00mmol)のKReO4、0.1234g(0.5mmol)のK2MnF6をそれぞれ3mlのフッ化水素酸(48質量%)に溶解した。激しく撹拌しながら、このKF溶液をまずこのK2MnF6溶液と混ぜ合わせた。その後、このKReO4溶液をゆっくりと滴下した。この組成HK3Re0.99Mn0.01F6.02O1.98に一致する黄色の沈殿物が瞬時に形成した。この粉末を濾別し、次いで冷アセトン(約０℃)で繰り返し洗浄した。得られた淡黄色粉末を70℃で8時間減圧下に乾燥させた。CIE1931色軌跡は、x = 0.688、y = 0.312である。ルーメン当量は225lm/woptである。
【００４２】
実施例５：発光材料を使用するLEDの製造と特性評価
pc-LEDの調製と分析のための一般的な方法：
LEDの各実施例中に示された発光材料の質量mLS(g単位)と質量m(YAG:Ce)(Philipsから入手可能、商品名：U728)を計量し、msilicon(g単位)の光学的に透明なシリコーンを添加し、次に、全混合物中の発光材料の濃度がcLS(質量%単位)となるように、これらをプラネタリー遠心ミキサーによって均質に混合する。このようにして得られたシリコーン/発光材料混合物を、自動ディスペンサーを用いて青色半導体LEDのチップに適用し、加熱により硬化させる。本実施例においてLED特性評価に示された参照LEDは、発光材料を含まない純粋なシリコーンを充填した。使用した青色半導体LEDは、450nmの発光波長を有し、350mAの電流で動作させる。Instrument Systemsからの分光計−CAS140分光計とそれに接続したISP 250積分球でこのLEDを測光的に特性評価した。波長依存のスペクトルパワー密度の測定によってLEDを特性評価した。LEDにより放出される光のスペクトルはこのようにして得られ、このスペクトルを使用して色軌跡座標CIE xとyを計算する。
各実施例において用いられる発光材料と他の材料の開始質量および上記の一般的な方法によって得られたLEDの色度座標を表１にまとめる。対応するLEDスペクトルを図８に示す。
2021518455.tif 000002
表１：製造されたLED AとLED Bの組成と特性
【図１】
2021518455.tif 000003
【図２】
2021518455.tif 000004
【図３】
2021518455.tif 000005
【図４】
2021518455.tif 000006
【図５】
2021518455.tif 000007
【図６】
2021518455.tif 000008
【図７】
2021518455.tif 000009
【図８】
2021518455.tif 000010
【国際調査報告】
2021518455.tif 000011
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2021518455.tif 000013
2021518455.tif 000014
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