Material con persistencia luminosa de luz amarilla, procedimiento de fabricación del mismo y dispositivo de luminiscencia led que usa el mismo.

Un material con persistencia luminosa de luz amarilla, que comprende la siguiente fórmula química: aY2O3*bAl2O3*cSiO2.mCe*nB*xNa*yP

, en la que a, b, c, m, n, x e y son coeficientes, y a no es inferior a 1 pero no es superior a 2, b no es inferior a 2 pero no es superior a 3, c no es inferior a 0,001 pero no es superior a 1, m no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,6, n no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,5, x no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,2, e y no es inferior a 0,0001 pero no es superior a 0,5.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CN2009/074860.

Solicitante: SICHUAN SUNFOR LIGHT CO. LTD.

Nacionalidad solicitante: China.

Dirección: NO.2 XINDA ROAD HI-TEC (WEST) ZONE CHENGDU SICHUAN 611731 CHINA.

Inventor/es: ZHANG, HAO, ZHANG,MING, ZHAO,Kun, ZHANG,HONGJIE, LI,CHENGYU.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > H01L33/00 (Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50  tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO... > Sustancias luminiscentes, p. ej. electroluminiscentes,... > C09K11/80 (que contienen aluminio o galio)

PDF original: ES-2524268_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Material con persistencia luminosa de luz amarilla, procedimiento de fabricación del mismo y dispositivo de luminiscencia led que usa el mismo

Campo de la invención

La invención hace referencia a un material con persistencia luminosa de luz amarilla y a un procedimiento de preparación del mismo así como a un dispositivo de iluminación LED que usa el mismo, más en particular a un material con persistencia luminosa de luz amarilla que usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na y P como centro de defectos, y a un dispositivo de CC y/o CA de iluminación LED que usa el material luminiscente con persistencia luminosa.

Descripción de la técnica relacionada

La causa del fenómeno de la persistencia luminosa es que los materiales tienen niveles de defectos, los niveles de defectos capturan huecos o electrones en el estado de activación, los electrones y los huecos se liberan lentamente debido al movimiento térmico a temperatura ambiente tras la activación, y se combinan para liberar energía, dando como resultado el fenómeno de la persistencia luminosa. Cuando se calientan los materiales, los electrones y/o huecos en los niveles de defectos se liberarán rápidamente, haciendo que los materiales emitan una termoluminiscencia brillante. En la actualidad se ha informado frecuentemente sobre materiales con persistencia luminosa prolongada de luz verde, mientras que son pocos los informes sobre materiales con persistencia luminosa de luz amarilla. El documento CN132419C divulga un material Y22S con persistencia luminosa de luz amarilla activado con un activador de tierras raras trivalente sin titanio y un procedimiento de preparación del mismo, y el documento CN1491497C divulga un material luminiscente con persistencia luminosa prolongada a base de silicatos de metales alcalino-térreos activado con Eu2+. Sobre la base de una investigación sistemática sobre el material luminiscente con persistencia luminosa prolongada a base de tierras raras, los presentes inventores propusieron y verificaron tal enfoque de investigación y desarrollo sobre materiales luminiscentes con persistencia luminosa: se puede crear un nivel de defectos de profundidad apropiada en un material luminiscente que no tiene propiedades de persistencia luminosa pero que tiene excelentes propiedades luminiscentes introduciendo a propósito en él un centro de defectos, de modo que el nivel de defectos pueda almacenar energía luminosa externa de forma eficaz, y la energía almacenada se libere después de modo sostenible bajo la acción de una excitación térmica externa y se transfiera a los iones luminiscentes, dando como resultado el fenómeno de la persistencia luminosa. La mayor parte del polvo luminiscente con persistencia luminosa mencionado tiene buenas propiedades de persistencia luminosa mediante la adición de iones coadyuvantes a los materiales para formar los centros de defectos, tales como en las patentes chinas CN1152114C, CN1151988C y 261172187.9.

Se informó sobre un material luminiscente Y3AlsOi2:Ce3+ en la página 53, Volumen 11 de Appl.Phys.Lett., de 1967, el material presenta luminiscencia amarilla, con una longitud de onda de luminiscencia más fuerte a 55 nm, y una duración de fluorescencia inferior a 1 ns. Se informó sobre la realización de una emisión de luz LED blanca usando luminiscencia amarilla de Y3AI5i2:Ce3+ y luz azul de nitruro de galio en la página 417, N° 64 de Appl.Phys.A de 1997. No se informó de que el Y3AlsOi2:Ce3+ tuviera luminiscencia con persistencia luminosa.

Actualmente, los LED se usan para iluminación, pantallas, retroiluminación y otros campos, y se consideran el modelo de iluminación de nueva generación más prometedor en cuanto a conservación de energía, durabilidad, naturaleza no contaminante y otras ventajas, y está captando una amplia atención. Se han adoptado diversas soluciones para realizar LED de luz blanca, entre ellas la combinación de un chip LED de luz azul y un polvo fluorescente amarillo para la realización de la emisión de luz blanca, que es la solución técnica más madura para preparar los LED de luz blanca en este momento. Sin embargo, en la aplicación práctica, la intensidad luminiscente del chip LED de luz azul y el polvo fluorescente disminuirá con el aumento de temperatura de los dispositivos durante su funcionamiento, y la disminución de la intensidad luminiscente del polvo fluorescente es más significativa, lo que influye en el uso de los LED. Los LED convencionales usan la CC como energía motriz. Sin embargo, la energía eléctrica doméstica, la energía eléctrica industrial/comercial o la pública se suministran generalmente en CA en la actualidad, por ello los LED deben estar provistos de un transformador rectificador para la conversión CA/CC en caso de que se usen para iluminación y otras aplicaciones con el fin de garantizar el funcionamiento normal de los LED. En el proceso de la conversión CA/CC, la pérdida de energía es de hasta un 15 -3 %, el coste del equipo de conversión es considerable, la instalación conlleva un tiempo y un dinero considerables, y la eficacia no es elevada. La patente china CN1464111C divulga una lámpara LED CA, que conecta chips LED de diferentes colores de emisión a la alimentación eléctrica CA en paralelo, y describe principalmente que los chips LED de diferentes colores forman luz blanca, y un circuito específico de los mismos (por ejemplo chips que emiten luz azul, verde y roja), y no está relacionada con el polvo luminiscente. La patente de Estados Unidos US 7.489.86 B2 divulga un dispositivo de transmisión LED CA y un dispositivo de iluminación que usa el mismo. Esta patente se centra también en la composición del circuito y el polvo luminiscente sigue siendo el polvo luminiscente convencional Y3AÍ5i2:Ce3+. Hasta el momento no se ha informado de la realización de LED CA a partir de materiales luminiscentes.

Sumario de la invención

Un problema técnico que ha de resolver la invención es proporcionar un nuevo material con persistencia luminosa de luz amarilla, proporcionando así una nueva posibilidad de elección para el campo de los materiales con persistencia luminosa, especialmente el campo técnico de los LED.

El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invención comprende la siguiente fórmula química:

aY23*bAÍ23*cSi2.mCe*nB*xNa*yP

En la que a, b, c, m, n, x e y son coeficientes, y a no es inferior a 1 pero no es superior a 2, b no es inferior a 2 pero no es superior a 3, c no es inferior a ,1 pero no es superior a 1, m no es inferior a ,1 pero no es superior a ,6, n no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5, x no es inferior a ,1 pero no es superior a ,2, e y no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5.

El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la invención usa Ce trivalente como iones luminiscentes, y B, Na y P como centro de defectos. Cuando es excitado con luz ultravioleta y luz visible, el material de la invención emite una luz residual amarilla brillante.

La invención proporciona también un procedimiento de preparación del material con persistencia luminosa de luz amarilla, y el procedimiento comprende las siguientes etapas: mezclar homogéneamente los materiales de partida en una relación molar, sinterizar los materiales de partida a 12 - 17 °C durante 1 - 8 h en atmósfera reductora una o varias veces, preferiblemente a 14 - 16 °C durante 2 - 5 h.

La invención proporciona también un dispositivo de CC de iluminación LED que usa el material con persistencia luminosa de luz amarilla, y se hace referencia a la Figura 1 para un diagrama esquemático de un módulo básico de LED del dispositivo de iluminación. Puesto que el material de la invención tiene un efecto de termoluminiscencia, el material puede compensar la extinción térmica generada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un material con persistencia luminosa de luz amarilla, que comprende la siguiente fórmula química:

aY23*bAl23*cSi2.mCe*nB*xNa*yP, en la que a, b, c, m, n, x e y son coeficientes, y a no es inferior a 1 pero no es superior a 2, b no es inferior a 2 pero no es superior a 3, c no es inferior a ,1 pero no es superior a 1, m no es inferior a ,1 pero no es superior a ,6, n no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5, x no es inferior a ,1 pero no es superior a ,2, e y no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5.

2. El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la reivindicación 1, caracterizado porque en la fórmula química, a no es inferior a 1,3 pero no es superior a 1,8, b no es inferior a 2,3 pero no es superior a 2,7, c no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5, m no es inferior a ,1 pero no es superior a ,3, n no es inferior a ,1 pero no es superior a ,3, x no es inferior a ,1 pero no es superior a ,1, e y no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5.

3. El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la reivindicación 2, caracterizado porque en la fórmula química:

a no es inferior a 1,3 pero no es superior a 1,5, b no es inferior a 2,3 pero no es superior a 2,5, c no es inferior a ,1 pero no es superior a ,5, m no es inferior a ,1 pero no es superior a ,3, n no es inferior a ,1 pero no es superior a ,3, x no es inferior a ,2 pero no es superior a ,1, e y no es inferior a ,2 pero no es

superior a ,3.

4. El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la reivindicación 3, caracterizado porque comprende la siguiente fórmula química:

1,45Y23*2,5Al23*,1Si2: ,24Ce*,5B*,1Na*,2P o

1,45Y2O3*2,5Al2O3*,5SiO2: ,1Ce*,3B*,2Na*,3P.

5. El material con persistencia luminosa de luz amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la longitud de onda de excitación del material con persistencia luminosa de luz amarilla está entre 2 nm y 5 nm, y la longitud de onda de emisión más fuerte está entre 53 nm y 57 nm.

6. El material con persistencia luminosa de luz amarilla de la reivindicación 5, caracterizado porque el pico de termoluminiscencia del material con persistencia luminosa de luz amarilla está entre 53 nm y 57 nm, y la temperatura del pico de termoluminiscencia está entre 6 °C y 35 °C.

7. Un procedimiento de preparación de material con persistencia luminosa de luz amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: pesar los óxidos de elementos o materiales que pueden generar óxidos a alta temperatura en una relación molar como materiales de partida; mezclar homogéneamente y sinterizar después los materiales de partida a 12 -17 °C en atmósfera reductora.

8. El procedimiento de preparación de material con persistencia luminosa de luz amarilla de la reivindicación 7, caracterizado porque la temperatura de sinterización es 14 -16 °C, y el tiempo de sinterización es 2 - 5 h.

9. Aplicación del material con persistencia luminosa de luz amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 para la preparación de un dispositivo de iluminación LED.

1. Un dispositivo de iluminación LED, que comprende un chip LED y el polvo luminiscente, y caracterizado porque el polvo luminiscente es el material con persistencia luminosa de luz amarilla de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, y la longitud de onda de emisión del chip LED es 24 - 5 nm.