專利名稱：發(fā)射紅光的發(fā)光體和包括該發(fā)光體的光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于優(yōu)選用于光源的、根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的發(fā)射紅光 的發(fā)光體。本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的氮化硅酸鹽系
(nitridosilikate)高效發(fā)光體。本發(fā)明還涉及利用其制得的光源和制備 這類發(fā)光體的方法。
現(xiàn)有技術(shù)
EP-A 1 568 753和EP-A 1 614 738公開了 一種發(fā)射紅光的發(fā)光體， 其具有MSiAlN3:Z的組成。在該情況下，M主要為Ca,活化劑Z主要 為Eu。它們在本文稱為Calsine。所述發(fā)光體可在UV和藍色光譜區(qū)中 良好地激發(fā)。其適合用于例如發(fā)光二極管的光源。
EP-A 1 153 101公開了 一種氮化物型發(fā)射紅光的發(fā)光體 M2Si5N8:Eu,其中M可尤其為Ca，活化劑為Eu。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種發(fā)射紅光的窄帶熱穩(wěn)定發(fā)光體。在該 情況下，主要波長大于610 nm,并且該發(fā)光體適合用于UV發(fā)光二極 管和藍色發(fā)光二極管。
該目的通過權(quán)利要求1特征部分的技術(shù)特征得以實現(xiàn)。
特別有利的實施方式見于從屬權(quán)利要求。
對于氮化物的情形，目前已知體系的特征是非常高的效率和熱穩(wěn)定 性，但是具有寬帶發(fā)射的缺點。雖然已知的Calsine相比氮化物表現(xiàn)出 較窄帶的發(fā)射且表現(xiàn)出更好的藍光吸收性，但是與氮化物相比，其發(fā)光 的熱穩(wěn)定性較差。此外，在特定的應(yīng)用中期望較短波的發(fā)射，尤其是為 了獲得更好的視覺效果。
根據(jù)本發(fā)明，在合成Calsine時，添加氟化物作為助熔劑。這改善了發(fā)光體的相形成(Phasenbildung)、晶粒形狀以及均勻性。為了不因 為異源離子而獲得任何雜質(zhì)，在實踐中通常將氟化物與陽離子一起使 用，該陽離子存在于目標(biāo)化合物中。因此，在CaSiAlN3:Eu的情況下， 其為CaF2、 AlF3或EuF3。同樣，LiF在原理上已知作為熔劑，也就是 以通常少的適合于此的量存在。但是，出人意料地發(fā)現(xiàn)，LiF以顯著的 量摻入目標(biāo)化合物中并同時顯著地提高了 Calsine的性能。
該新型發(fā)光體適用于例如按需選色(color on demand )的發(fā)光二極 管或白光二極管或例如燈的其它光源。該發(fā)光體可調(diào)節(jié)為不同的色溫， 并適于具有高效率和良好顯色性的應(yīng)用。
由于將Li離子摻入到晶格中，發(fā)光體的熱穩(wěn)定性，即所謂的熱猝滅 性得到了顯著改進，而不使該發(fā)光體的其它性能產(chǎn)生不利變化。在恒定 的Eu含量下，發(fā)射的中心和峰值出人意料地向更短的波長方向偏移。 這傾向于提高效率。從理論的觀點看，與此相反，預(yù)計更可能發(fā)生長波 位移。其原因理論上在于顆粒更粗糙和使用LiF的短波發(fā)射成分的自吸 收增加。但是，這些想法還未得到證實。
甚至連量子效率和輻射穩(wěn)定性都傾向于得到改進。


在下文中將依據(jù)示例性實施方案更詳盡地解釋本發(fā)明。在附圖中
圖l顯示氟化Calsine發(fā)光體的發(fā)射光鐠和反射光譜；
圖2顯示作為LiF稱量量的函數(shù)的氟化Calsine發(fā)光體的熱猝滅行
為；
圖3顯示LiF的稱量量對Calsine發(fā)光體的氧化穩(wěn)定性的影響。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案
圖l顯示了在批次化學(xué)計量比(batch stoichiometry)的意義上名義組 成為Cao.88Euo.o2Li(uAlSi(No.967Fo.033)3的氟化Calsine發(fā)光體的發(fā)射光譜和 反射光鐠。發(fā)射最大值為約655nm。
圖2顯示了作為溫度的函數(shù)的各種比例LiF的熱猝滅行為。曲線1是在不摻混LiF情況下的Ca。.98Eu。.。2AlSiN。曲線2表示含有比例為M的1 摩爾％的Li的Calsine的穩(wěn)定性，其中在此M-Ca。曲線3表示比例為 M的5摩爾％的Li，曲線4表示比例為M的10摩爾％的Li。這里在每種 情況下適用的是，也摻入在上式意義中與N相同摩爾量的F。
圖3顯示了 LiF的稱量量對Calsine發(fā)光體的氧化穩(wěn)定性的影響。在 此顯示了復(fù)雜的行為模式。圖中示出氧化測試之前(虛線)和之后(實線) 的相對量子效率。雖然使用少量的LiF相當(dāng)損害量子效率，但是從LiF稱 量量為5摩爾％開始，氧化穩(wěn)定性表現(xiàn)出可測量的改進。氧化穩(wěn)定性隨著 LiF的含量進一步增加而增加，直至LiF比例為10摩爾％。在更高的比例 下，穩(wěn)定性再次變差。在15摩爾％時，兩條曲線具有相同的行為。
在原理上適合作為基礎(chǔ)發(fā)光體的是由包含陽離子M的M-Al-Si-N體系 構(gòu)成的發(fā)射紅光的發(fā)光體，其中M代表單獨的Ca或Ba或Sr或它們的混 合，或者還可以與Mg、 Zn、 Cd中的至少一種其它元素組合，其中該發(fā)光 體用Eu活化。
LiF的比例相對于M應(yīng)為最多15摩爾％。
優(yōu)選LiF的比例相對于M應(yīng)為至少1摩爾％。
有利的是，相對 于M，應(yīng)該僅使用Ca或使用絕大多數(shù)的Ca，即高于 70摩爾％的Ca。
新型發(fā)光體的制備例如可如下進行，其中以(Ca， Eu)AlSiN3-LiF (2摩 爾％)為例
將起始物質(zhì)Ca3N2 ( 6.02 g )、 A1N (6.02 g )、 LiF (0.57 g )、 Si3N4 ( 6.87 g)和Eu203 (0.52g)在手套箱(Glovebox)中用混合器混合。在管式爐 中將該批次混合物在惰性氣氛(優(yōu)選添加有FG的N2 )中在約1450至1680 "C的溫度下冷卻數(shù)小時。在該情況下，加熱速率和冷卻速率為約150至300 K/h。
權(quán)利要求
1.一種由包含陽離子M的M-Al-Si-N體系構(gòu)成的發(fā)射紅光的發(fā)光體，其中M代表Ca或Ba或Sr中的至少一種，并且，如果合適的話，還可以與Mg、Zn、Cd中的至少一種其它元素組合，其中所述發(fā)光體用Eu活化，所述Eu部分替代M，其特征在于，所述發(fā)光體還含有LiF。
2. 權(quán)利要求l所述的發(fā)光體，其特征在于，LiF的比例相對于M最多 為15摩爾％。
3. 權(quán)利要求l所述的發(fā)光體，其特征在于，LiF的比例相對于M至少 為1摩爾％。
4. 權(quán)利要求l所述的發(fā)光體，其特征在于，M只為Ca,或主要為Ca， 即大于50摩爾％。
5. 包括前述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)光體的光源。
全文摘要
一種基于已知的鈣、鋁和硅氮化物的新型發(fā)光體。通過添加LiF實現(xiàn)了許多性能的改進。
文檔編號C09K11/77GK101679863SQ200880009495
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者丹尼爾·貝克, 弗蘭克·耶爾曼, 比安卡·波爾, 蒂姆·菲德勒, 馬丁·察豪 申請人:奧斯蘭姆有限公司