專利名稱：紅光發(fā)射熒光物質(zhì)及使用其的光發(fā)射器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅光發(fā)射熒光物質(zhì)和光發(fā)射器件。
背景技術(shù)：
最近發(fā)展的白光發(fā)射LED器件包含藍(lán)光LED和黃光磷光體(phosphor) Y3Al5O12 = Ce3+(YAG)的組合。出于拓展新市場(chǎng)的目的，研究該器件用作照明光或液晶顯示器的背光源。然而，因?yàn)橛稍撈骷l(fā)射的光是來(lái)自藍(lán)光LED的藍(lán)光發(fā)射和來(lái)自黃光磷光體的發(fā)光(luminescence)的混合體，所以該器件發(fā)出“偽-白”色光，其缺乏紅顏色。因此，從演色性的角度來(lái)看，有改進(jìn)的空間。鑒于此，提出新的白光發(fā)射器件，其除了藍(lán)光LED和YAG 磷光體之外還包含紅光發(fā)射熒光物質(zhì)，并且對(duì)這里使用的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)在這些日子里進(jìn)行了大量的研究。與此同時(shí)，對(duì)于白光發(fā)射器件越來(lái)越來(lái)需要在發(fā)光度上得到改進(jìn)。為了該滿足該要求，經(jīng)常需要對(duì)器件施加增加的電能，并且因此器件操作溫度傾向于大幅提高。當(dāng)該器件在高溫下工作時(shí)，發(fā)射效率通常下降，經(jīng)常不能達(dá)到期望的發(fā)光度和/或可失去熒光物質(zhì)之間的發(fā)光度平衡而造成色差。還從這個(gè)角度看，需要提供同時(shí)在發(fā)光度和溫度特性上都優(yōu)異的熒光物質(zhì)。此外，根據(jù)對(duì)于高演色性(color rendition)增加的需求，已經(jīng)發(fā)展了各種類型的白光發(fā)射器件，并且商業(yè)銷售用于發(fā)光目的等。經(jīng)常以通用(general)顯色指數(shù)(Ra)評(píng)價(jià)演色性，并且因此需要提供給出高Ra值的高顯色性的光發(fā)射器件。另一方面，對(duì)于應(yīng)用到顯示器，需要提供具有寬色域的可再現(xiàn)的顏色(NTSC比例)和高效率的白光發(fā)射LED器件。


圖1顯示了示意性說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施方案的一個(gè)方面的光發(fā)射器件的縱截面視圖。圖2是在實(shí)施例1中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖3顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例1中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖4顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例2中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖5是在實(shí)施例3中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖6顯示了在365nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例3中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖7顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例3中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖8顯示了在365nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例4中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖9顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例4中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖10顯示了在365nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例5中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。
圖11顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例5中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖12顯示了在365nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例6中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖13顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例6中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖14顯示了在365nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例7中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖15顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例7中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖16顯示了在365nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例8中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖17顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例8中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖18顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例9中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖19顯示了在用藍(lán)光LED激勵(lì)下于實(shí)施例10中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖20是在實(shí)施例11中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜(profile)。圖21顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例11中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖22是在實(shí)施例12中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖23顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例12中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖M是在實(shí)施例13中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖25顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例13中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖沈是在實(shí)施例14中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖27顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例14中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖28是在實(shí)施例15中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖四顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例15中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖30是在實(shí)施例16中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖31顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例16中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光■i並曰ο圖32是在實(shí)施例17中制備的紅色熒光物質(zhì)的XRD圖譜。圖33顯示了在450nm的光激勵(lì)下于實(shí)施例17中制備的紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射光
■i並曰ο圖34顯示了對(duì)于在實(shí)施例1-4、7_17和比較例1_5中制備的每一種紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射效率和發(fā)射波長(zhǎng)之間的關(guān)系。圖35顯示了給出在實(shí)施例6和比較例2中制備的紅色熒光物質(zhì)的溫度特性的坐標(biāo)圖。圖36顯示了對(duì)于在實(shí)施例3、6、11-13、15-17和比較例1、2、4和6中制備的每一種紅色熒光物質(zhì)的發(fā)射峰值波長(zhǎng)和發(fā)光度保留率(retention)之間的關(guān)系。圖37顯示了給出在實(shí)施例3和比較例4中制備的紅色熒光物質(zhì)的溫度特性的坐標(biāo)圖。
圖38示意性地說(shuō)明了在應(yīng)用實(shí)施例101中制備的光發(fā)射器件模塊。圖39顯示了對(duì)于在應(yīng)用實(shí)施例101-104、107-110和比較應(yīng)用實(shí)施例101-105中制備的每一種光發(fā)射器件模塊的發(fā)射效率和通用顯色指數(shù)Ra之間的關(guān)系。圖40示意性地說(shuō)明了在應(yīng)用實(shí)施例201中制備的光發(fā)射器件模塊。圖41顯示了對(duì)于在應(yīng)用實(shí)施例201-204、207-210和比較應(yīng)用實(shí)施例201-205中制備的每一種光發(fā)射器件模塊的發(fā)射效率和通用顯色指數(shù)Ra之間的關(guān)系。圖42顯示了對(duì)于在應(yīng)用實(shí)施例301-304、307-310和比較應(yīng)用實(shí)施例301-305中制備的每一種光發(fā)射器件模塊的發(fā)射效率和可再現(xiàn)的顏色(NTSC比例)的色域尺寸(size) 之間的關(guān)系。圖43顯示了在應(yīng)用實(shí)施例301的光發(fā)射器件中使用的顏色過(guò)濾器的透射光譜。圖44顯示了對(duì)于在應(yīng)用實(shí)施例401-404、407-410和比較應(yīng)用實(shí)施例401-405中制備的每一種光發(fā)射器件模塊的發(fā)射效率和可再現(xiàn)的顏色(NTSC比例)的色域尺寸之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在參考附圖解釋實(shí)施方案。本實(shí)施方案的一個(gè)方面在于由下式(1)所表征的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(MhECx)aM1bAlOcNd(1)。在式(1)中，M是選自IA族元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、稀土元素和 IVA 族元素的元素；EC 是選自 Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、 Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe的元素；M1不同于M并且選自四價(jià)元素；并且 x、a、b、c 和 d 分別是滿足以下條件0 < χ < 0. 2,0. 55 < a < 0. 80,2. 10 < b < 3. 90、 0<c《0. 25 和 4<d<5 的數(shù)。當(dāng)由在250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光激勵(lì)時(shí)，該熒光物質(zhì)發(fā)射在620-670nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。紅光發(fā)射熒光物質(zhì)該實(shí)施方案的由式(1)(M1^xECx)aM1bAlOcNd (1)表征的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)整體是一種SiAlON磷光體。根據(jù)該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)的特征在于包含非常少量的氧。常規(guī)SiAlON磷光體的氧含量相對(duì)大，以至于式(1)中氧組分比例c為0. 25或更大。具有低氧含量的磷光體沒(méi)有被開(kāi)發(fā)的最大原因是因?yàn)檫€沒(méi)有人認(rèn)識(shí)到如果氧含量降低，SiAlON磷光體的發(fā)射波長(zhǎng)可偏移到較長(zhǎng)的一側(cè)，而不降低發(fā)射效率，從而改善用于照明的白光LED的演色性并且增加顯示器的NTSC比例。新發(fā)現(xiàn)低氧含量實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)。此外，在常規(guī)的制備方法中，將相對(duì)大量的Al2O3用做一種起始材料，并將它們中的一些在開(kāi)放氣氛中處理，并且因而易于捕捉或吸收空氣中的氧，并且因此很難減少起始材料中的氧含量。此外，在制備過(guò)程期間于手套箱中嚴(yán)格減少氧和水分含量也是困難的。出于這些原因，沒(méi)有人合成具有根據(jù)本實(shí)施方案的組成的紅色熒光物質(zhì)。然而，本發(fā)明人的研究已經(jīng)揭示式(1)的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(其包含少量的氧)具有特定的特性。即，具有低氧含量的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)產(chǎn)生這樣的發(fā)射光譜，當(dāng)與已知的熒光物質(zhì)比較時(shí)，在該發(fā)射光譜中峰值向較長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)偏移。推測(cè)其原因如下。在物質(zhì)基體中更多的氧原子由氮原子所取代，更多的4f_軌道的能級(jí)被電子云重排效應(yīng)和晶體場(chǎng)分裂的行為所抑制。這是因?yàn)榈有纬杀妊踉痈鼜?qiáng)的共價(jià)鍵。因此，4f_5d能級(jí)之間的能量差別減小并且因此在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)處觀察到發(fā)射。為了獲得該效應(yīng)，式(1)中氧組分比例c有必要滿足0 < c < 0. M的條件。從發(fā)射波長(zhǎng)的角度來(lái)看，優(yōu)選氧組分比例c越小越好。然而，考慮到在生產(chǎn)中的容易性，優(yōu)選該組分比例c大于0.05，更優(yōu)選大于0. 10，進(jìn)一步優(yōu)選0. 14或更大。盡管在本實(shí)施方案中氧組分比例c至多0. 25，但優(yōu)選0. M或更小，更優(yōu)選0. 21或更小，因?yàn)榘l(fā)射波長(zhǎng)可進(jìn)一步向較長(zhǎng)一側(cè)偏移。在因而向較長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)偏移的波長(zhǎng)區(qū)域中發(fā)出光的紅色熒光物質(zhì)例如與藍(lán)光LED 和黃色磷光體YAG結(jié)合，從而顯著改善演色性。事實(shí)上，包含那些的組合的光發(fā)射器件給出如此大的通用顯色指數(shù)Ra，從而實(shí)現(xiàn)具有高達(dá)不小于85或大于90的Ra值的白光發(fā)射LED 器件。在式(1)中，M是選自IA族元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、稀土元素和IVA族元素的元素。金屬元素M優(yōu)選地選自IA族(堿金屬)元素例如Li、Na和K ;IIA族(堿土金屬) 元素例如Mg、Ca、Sr和Ba ；IIIA族元素例如B、h和( ;IIIB族元素例如Y和& ；稀土元素例如GcULa和Lu;以及IVA族元素例如Ge。最優(yōu)選地，金屬元素M為Sr。金屬元素M可以是單一元素或者兩種或更多種元素組合。特別地，元素M可以是Sr與至少一種選自Li、 Na、K、Mg、Ca、Ba、B、In, Ga, Y、Sc、Gd、La、Lu和Ge的元素的組合。優(yōu)選地，包含元素M的可用化合物為氮化物、碳化物和氰胺類化合物。金屬元素EC起到熒光物質(zhì)發(fā)射中心的作用。這意味著該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)具有基本上由M1、0、N和上述的元素M構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)，但元素M由發(fā)射中心元素EC部分取代。EC 是選自 Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、 Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi 和 Fe 的元素。元素M1不同于元素M并且選自四價(jià)元素。在實(shí)施方案的SiAlON磷光體中，元素 M1為Si或其取代元素。M1選自四價(jià)金屬元素，優(yōu)選IVA族元素和IVB族元素例如Si、Ge、 SruTi、& 和Hf。最優(yōu)選地，元素M1為Si。金屬元素M1可以是單一元素或者兩種或更多種元素組合。根據(jù)該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)具有特定的組分比例。除了氧組分比例c的前述條件，其它組分比例還需要滿足以下條件0 < χ < 0. 2,0. 55 < a < 0. 80,2. 10 < b < 3. 90、 0 < c 彡 0. 25 和 4 < d < 5。在該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)中，將M1的組分比例限制到如2. 10 < b < 3. 90這樣相對(duì)窄的范圍。在該范圍內(nèi)M1的組分比例使得容易防止具有不同發(fā)光特性的變體相(variant phase)晶體的形成。因?yàn)榫哂胁煌谀切┠繕?biāo)熒光物質(zhì)的發(fā)光特性，變體相晶體可損害光的顏色純度。因此，優(yōu)選防止變體相晶體的形成。為了改善顏色純度，M1的組分比例滿足優(yōu)選2. 10 < b < 3. 0，更優(yōu)選2. 10 < b < 2. 80，進(jìn)一步優(yōu)選2. 10 < b < 2. 70，又進(jìn)一步優(yōu)選 2. 10 < b < 2. 67的條件，因?yàn)檫M(jìn)一步防止了形成變體相晶體。此外，滿足該條件的熒光物質(zhì)在發(fā)射效率上也是優(yōu)異的。
在根據(jù)該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)中，發(fā)射中心的組分比例X，即活化濃度 (activation concentration)，滿足0 < χ < 0. 2的條件。在許多已知的熒光物質(zhì)中，活化濃度為0. 1或更大，并且特別地在較長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域中發(fā)射光的那些物質(zhì)中，通常為0. 2或更大。這是因?yàn)榫哂懈呋罨瘽舛鹊臒晒馕镔|(zhì)易于顯示在向較長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)偏移的波長(zhǎng)處具有峰值的發(fā)射光譜。然而另一方面，它們的發(fā)射效率同時(shí)通常降低。因此，對(duì)于它們同時(shí)在演色性或色域和發(fā)射效率上改善白光發(fā)射器件是困難的。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果根據(jù)該實(shí)施方案如上所述地限制氧和M1組分比例，可實(shí)現(xiàn)高的演色性而不增加發(fā)射中心元素的活化濃度。 換句話說(shuō)，可制備由式(1)表征的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)可以在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)區(qū)域中給出發(fā)射光譜，即使組分比例χ處于0<χ <0.2的范圍內(nèi)。此外，其發(fā)射效率降低較少。如果增加 Eu濃度，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的紅色熒光物質(zhì)具有改進(jìn)溫度特性(在高溫下的發(fā)光度保留率)的空間，但是根據(jù)本實(shí)施方案的物質(zhì)可在溫度特性上進(jìn)一步得到改進(jìn)，因?yàn)榻M分比例χ滿足0 < χ < 0. 2的條件。根據(jù)本實(shí)施方案的紅色熒光物質(zhì)可包含微量的碳作為雜質(zhì)或取代元素。該實(shí)施方案的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)的特征在于包含上述的組分，并且進(jìn)一步特征在于發(fā)射這樣的光，該光在由250-500nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光激勵(lì)下具有在620-670nm范圍內(nèi)的峰值。此外，該實(shí)施方案的物質(zhì)是一種SiAlON磷光體，但是其Eu-活化濃度被限制到如 0 < χ < 0. 2這樣低的范圍，從而其發(fā)光度較少取決于溫度。本實(shí)施方案的熒光物質(zhì)具有屬于正交晶系的晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)選包含這樣的組分，其通過(guò)使用CuKa的特定X-射線(波長(zhǎng)1. 54056人)測(cè)試的XRD圖譜于七個(gè)或更多個(gè)位置，優(yōu)選九個(gè)或更多個(gè)位置處同時(shí)顯示出衍射峰，所述位置選
自如下 i--個(gè)位置15. 0-15. 25 °、23. 1-23. 20 °、24. 85-25. 05 °、26. 95-27. 15 °、
29. 3-29. 6° ,30. 9-31. 1° ,31. 6-31. 8° ,33. 0-33. 20° ,35. 25-35. 45° ,36. 1-36. 25° 和 56. 4-56. 65°，就衍射角(2 θ )而言。用于制備紅光發(fā)射熒光物質(zhì)的方法該實(shí)施方案的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)可由起始材料合成，例如元素M的氮化物、碳化物和氰胺類化合物；元素M1例如Al和Si的氮化物、氧化物和碳化物；以及發(fā)射中心元素EC 的氧化物、氮化物和碳酸鹽。例如，如果要制備包含分別作為元素M和發(fā)射中心元素EC的Sr 和Eu的物質(zhì)，可用材料的例子包括Sr3N2、AlN、Si3N4^Al2O3和EuN。可用Ca3N^Ba3N2, Sr2N, SrN或其混合物代替Sr3N2材料。稱取這些粉末材料并混合從而可獲得目標(biāo)組合物，隨后在坩堝中燒制粉末混合物以產(chǎn)生目標(biāo)熒光物質(zhì)。在本實(shí)施方案中，將目標(biāo)SiAlON磷光體中氧含量限制到非常低的水平是必要的，并且因此減少包含在起始材料中氧數(shù)量是必要的。從該角度看，優(yōu)選減少材料中Al2O3的數(shù)量，并且增加AlN的數(shù)量以彌補(bǔ)減少的Al2O315此外， 在制備過(guò)程中，還需要盡可能地保護(hù)起始材料和燒制氣氛免受雜質(zhì)例如氧或含氧化合物的污染。例如，優(yōu)選在稱取和/或混合粉末材料的手套箱中減少氧和水氣濃度。還優(yōu)選采取有利的制備方法，例如，使用包含盡可能少量的氧或含氧的雜質(zhì)的材料。可在置于手套箱中的研缽中混合材料。坩堝可由例如氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳、氮化鋁、SiAlON、氧化鋁、鉬或鎢制成?？赏ㄟ^(guò)燒制起始材料的混合物持續(xù)預(yù)定的時(shí)間獲得根據(jù)該實(shí)施方案的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)。燒制優(yōu)選在大于大氣壓的壓力下進(jìn)行。如果用氮化硅作為所述材料之一，壓力優(yōu)選不小于5個(gè)大氣壓，從而防止氮化硅在高溫下分解。燒制溫度優(yōu)選在1500-2000°C的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1800-2000°C的范圍內(nèi)。如果溫度低于1500°C，獲得目標(biāo)熒光物質(zhì)經(jīng)常會(huì)是困難的。另外，如果溫度高于2000°C，則擔(dān)憂材料或產(chǎn)品可能會(huì)升華。此外，如果氮化物包含于材料中，燒制優(yōu)選在隊(duì)氣氛下進(jìn)行，因?yàn)樗鼈円子诒谎趸?。在那種情況下, / 混合氣氣氛也是可用的。如上所述，應(yīng)該嚴(yán)格控制氣氛中的氧含量。如果需要，隨后使粉末形式的燒制產(chǎn)品經(jīng)受后處理例如清洗，以獲得根據(jù)該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)。如果進(jìn)行，則用酸或純水進(jìn)行清洗。光發(fā)射器件根據(jù)該實(shí)施方案的光發(fā)射器件包含上述的熒光物質(zhì)和能夠激勵(lì)熒光物質(zhì)的光發(fā)射元件。根據(jù)該實(shí)施方案的一個(gè)方面的器件包含作為激勵(lì)源的光發(fā)射元件；以及前述紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R)和發(fā)黃光的熒光物質(zhì)(Y)或發(fā)綠光的熒光物質(zhì)(G)的組合，其中每個(gè)在由從光發(fā)射元件發(fā)出的光的激勵(lì)下均發(fā)射光。因此，光發(fā)射器件放射出由從光發(fā)射元件和紅光和黃光或綠光熒光物質(zhì)的發(fā)射而合成的光。根據(jù)該實(shí)施方案的另一個(gè)方面的器件包含作為激勵(lì)源的光發(fā)射元件；以及前述紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R)和發(fā)黃光的熒光物質(zhì)(Y)或發(fā)綠光的熒光物質(zhì)(G)和藍(lán)光發(fā)射熒光物質(zhì)(B)的組合，其中每個(gè)在由從光發(fā)射元件發(fā)出的光的激勵(lì)下均發(fā)射光。根據(jù)在一起使用的熒光物質(zhì)，合適地選擇在該器件中使用的光發(fā)射元件例如LED。 特別地，從光發(fā)射器件發(fā)出的光能夠激勵(lì)熒光物質(zhì)是必要的。此外，如果優(yōu)選器件放射白光，光發(fā)射器件優(yōu)選發(fā)出這樣波長(zhǎng)的光，使得其可補(bǔ)償熒光物質(zhì)發(fā)射的光。考慮到上述內(nèi)容，如果該器件包含紅色和黃色或綠色熒光物質(zhì)，通常如此選擇光發(fā)射元件(Si)，使得其發(fā)出處于250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。如果該器件包含紅、黃或綠和藍(lán)色熒光物質(zhì)，通常如此選擇光發(fā)射元件(S2)，使得其發(fā)出250-430nm的光。根據(jù)該實(shí)施方案的光發(fā)射器件可以是任何常規(guī)已知的光發(fā)射器件。圖1示意性地說(shuō)明該實(shí)施方案的光發(fā)射器件的縱截面視圖。在如圖1所示的光發(fā)射器件中，樹(shù)脂系統(tǒng)100包含作為引線框的部分模制的引線 101和102，以及通過(guò)與引線框共同模制形成的樹(shù)脂部件103。該樹(shù)脂部件103有凹穴105， 在其中頂部開(kāi)口比底部大。在凹穴的內(nèi)壁上，提供反射性表面104。在凹穴105的近乎圓形的底部中心，用Ag糊等安裝光發(fā)射元件106。光發(fā)射元件 106的例子包含發(fā)光二極管和激光二極管。選擇光發(fā)射元件從而根據(jù)組合在一起使用的熒光物質(zhì)其可發(fā)射在合適波長(zhǎng)的光。例如，半導(dǎo)體光發(fā)射元件例如GaN可用作光發(fā)射元件。通過(guò)粘結(jié)由Au等制成的絲線107和108，將光發(fā)射元件106的電極(未示出)分別連接到引線101和102。可適當(dāng)修改引線101和102的位置。在樹(shù)脂部件103的凹穴105中，提供磷光體層109。為了形成熒光體109，包含該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)的混合物110可分散或沉積于由5-50wt%的數(shù)量有機(jī)硅樹(shù)脂等制備的樹(shù)脂層111中。該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)包含具有高共價(jià)性的氮氧化物基體，并且因此通常是如此疏水的以至于其具有與樹(shù)脂良好的兼容性。因此，充分阻止了在樹(shù)脂和熒光物質(zhì)之間的界面處的散射，從而改進(jìn)光提取效率。光發(fā)射元件106可為倒裝片型的，其中將η型和ρ型電極放置在同一平面上。該元件可避免關(guān)于絲線的麻煩，例如絲線的斷開(kāi)或錯(cuò)位以及絲線的光-吸收。因此在那種情況下，可獲得同時(shí)在可靠性和在發(fā)光度方面優(yōu)異的半導(dǎo)體光發(fā)射器件。此外，還可在光發(fā)射元件106中使用η型襯底從而制備如下所述構(gòu)成的光發(fā)射器件。在該器件中，在η型襯底的背表面上形成η型電極，而在襯底上的半導(dǎo)體層的頂表面上形成ρ型電極。將η型和ρ 型電極之一安裝在一根引線上，并且將另一個(gè)電極通過(guò)絲線連接到另一根引線上。光發(fā)射元件106的大小和凹穴105的尺寸和形狀可適當(dāng)?shù)馗淖?。根?jù)本實(shí)施方案的光發(fā)射器件不限于如圖1所示的杯式封裝，并且可自由地應(yīng)用于任何類型的器件。例如，即使根據(jù)該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)使用在殼式或表面安裝式的光發(fā)射器件中，可獲得相同的效果。同時(shí)，根據(jù)本實(shí)施方案的光發(fā)射器件模塊包含多個(gè)安裝在襯底上的前述的光發(fā)射器件?？勺杂傻剡x擇任何上述的光發(fā)射器件(其包含該實(shí)施方案的熒光物質(zhì))以在模塊中使用。例如，上述的殼式器件是優(yōu)選在模塊中使用的那些之一。特別地，光發(fā)射器件模塊包含多個(gè)任何以下的光發(fā)射器件(1)由以下步驟制備的具有疊層結(jié)構(gòu)的光發(fā)射器件在襯底上提供發(fā)出在 250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光發(fā)射元件(Si)；用透明樹(shù)脂形成在其上方的圓蓋(dome)； 用上述分散在透明樹(shù)脂中的紅色熒光物質(zhì)(R)涂覆圓蓋；和在其上施加分散在透明樹(shù)脂中的黃光或綠光發(fā)射熒光物質(zhì)(Y)或(G)；以及(2)由以下步驟制備的具有疊層結(jié)構(gòu)的光發(fā)射器件在襯底上提供發(fā)出在 250-430nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的光發(fā)射元件(S2)；用透明樹(shù)脂形成在其上方的圓蓋；用上述分散在透明樹(shù)脂中的紅色熒光物質(zhì)(R)涂覆圓蓋；在其上施加分散在透明樹(shù)脂中的黃色或綠色的熒光物質(zhì)(Y)或(G)；和還在其上施加分散在透明樹(shù)脂中的藍(lán)光發(fā)射熒光物質(zhì)(B)。對(duì)襯底材料沒(méi)有特別的限制，并且因此可根據(jù)目標(biāo)從已知材料中自由選擇。所述材料的例子包括玻璃、硅、半導(dǎo)體和樹(shù)脂。根據(jù)需要，可使襯底的表面經(jīng)受各種修改。例如， 用于光發(fā)射器件的絲線或隔離結(jié)構(gòu)可鋪放在表面上。此外，為了改善熱分散，可在其上形成散熱層。襯底本身可以是導(dǎo)熱性優(yōu)異的散熱襯底。當(dāng)由從光發(fā)射元件(Si)或(S》并且優(yōu)選是YAG磷光體發(fā)出的光激勵(lì)時(shí)，黃色熒光物質(zhì)發(fā)射在M0-580nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。當(dāng)由從光發(fā)射元件(Si)或(S2)發(fā)出的光激勵(lì)時(shí)，藍(lán)色熒光物質(zhì)發(fā)射在400-490nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。當(dāng)由從光發(fā)射元件(Si)或(S》發(fā)出的光激勵(lì)時(shí)，綠色熒光物質(zhì)發(fā)射在490-M0nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光，并且當(dāng)由從光發(fā)射元件(Si)或(S》發(fā)出的光激勵(lì)時(shí)，藍(lán)色熒光物質(zhì)發(fā)射在400-490nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。將光發(fā)射器件規(guī)則或不規(guī)則地布置在襯底上以形成光發(fā)射器件模塊。因?yàn)榫哂袃?yōu)異的溫度特性，該實(shí)施方案的熒光物質(zhì)幾乎不受操作中產(chǎn)生的熱的影響。因此，可如此緊密地布置該包含熒光物質(zhì)的器件，使得可縮短它們之間的間隔。例如，當(dāng)從上方看時(shí)，前述的殼式器件似乎為圓形或橢圓形的，并且可將它們以這樣的配置放置從而滿足(d/a) ^ 5的條件，其中“a”和“d”分別是橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度和它們之間的最短距離。這里“長(zhǎng)軸長(zhǎng)度”意味著每個(gè)光發(fā)射器件的水平截面的最長(zhǎng)直徑。換句話說(shuō)，如果每個(gè)光發(fā)射器件具有圓形或橢圓形的水平截面，這分別意指其直徑或其長(zhǎng)軸長(zhǎng)度。如果需要，光發(fā)射器件可具有任何形狀的截面，例如矩形、多邊形或線。在那種情況下，不能均勻地調(diào)節(jié)它們之間的間隔。然而，即使這樣，仍能充分縮短它們之間的間隔從而增強(qiáng)整個(gè)光發(fā)射器件模塊的發(fā)光度。這是因?yàn)楸緦?shí)施方案的熒光物質(zhì)在溫度特性上是如此優(yōu)異以至于其發(fā)光性幾乎不受臨近的發(fā)光射器件在操作中產(chǎn)生的熱的影響。從生產(chǎn)容易的角度來(lái)看，(d/a)不能太小并且通常為 1 彡(d/a)。在根據(jù)該實(shí)施方案的光發(fā)射器件或光發(fā)射器件模塊中使用該實(shí)施方案的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)是不可缺少的。然而，對(duì)于黃光發(fā)射熒光物質(zhì)(Y)，綠光發(fā)射熒光物質(zhì)(G)和藍(lán)光發(fā)射熒光物質(zhì)(B)，沒(méi)有特別的限制。該實(shí)施方案的紅色熒光物質(zhì)(R)具有如此優(yōu)異的溫度特性以至于其幾乎不受溫度改變的影響。為了最大程度地利用該優(yōu)點(diǎn)，黃色或綠色熒光物質(zhì)(Y)或(G)和藍(lán)色熒光物質(zhì)(B)兩者也都優(yōu)選在溫度特性上為優(yōu)異的。如果包含那些優(yōu)選的熒光物質(zhì)，即使當(dāng)溫度改變時(shí)，光發(fā)射器件或模塊仍發(fā)出在顏色上較少改變的光。這不僅是因?yàn)榧t色熒光物質(zhì)發(fā)射在強(qiáng)度上較少改變的光，而且因?yàn)槠渌臒晒馕镔|(zhì)也發(fā)射在強(qiáng)度上較少改變的光。在溫度特性上優(yōu)異的優(yōu)選藍(lán)色熒光物質(zhì)包括(Ba，Eu)MgAl10O17, (Sr，Ca, Ba, Eu) 10 (PO4) 5C12 和(Sr，Eu) Si9Al19ON31。
具體實(shí)施例方式通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步解釋該實(shí)施方案，這絕不限制該實(shí)施方案。實(shí)施例1作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 443g、0. 465g、4. 583g和1. 721g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的N2氣氛下于1850°C下燒制4小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(Rl)。在燒制后該物質(zhì)(Rl)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖2、3和表 1分別顯示了 XRD圖譜、由458nm的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1.00)。圖2中顯示的XRD圖譜是通過(guò)使用CuKa的特定X-射線(波長(zhǎng)1. 54056 A)測(cè)試的X-射線粉末圖案。用于測(cè)試的設(shè)備是M18XHF22-SRA型X-射線衍射儀([商標(biāo)]，由MAC Science Co. Ltd.制造)。測(cè)試條件是管電壓40kV，管電流100mA，以及掃描速度2° /分鐘。在以下的實(shí)施例和比較例中， XRD圖譜在相同條件下測(cè)試。在圖3中，在458nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。 因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例1的熒光物質(zhì)顯示在640nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例2除了僅改變燒制氣氛，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R2)。在燒制后該物質(zhì)(R2)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖4和表1 分別顯示了由在460nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1.00)。在圖4中，在460nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例2的熒光物質(zhì)顯示在640nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例3除了僅將燒制時(shí)間改成2小時(shí)，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì) (R3)。
在燒制后該物質(zhì)(R3)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖5、6、7和表1分別顯示了 XRD圖譜、由365nm和457nm的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1. 00)。在圖7中，在457nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例3的熒光物質(zhì)顯示在638nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例4除了僅改變燒制氣氛，重復(fù)實(shí)施例3的步驟以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R4)。在燒制后該物質(zhì)(R4)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖8、9和表 1分別顯示了由在365nm和461nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1.00)。在圖9中，在461nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例4的熒光物質(zhì)顯示在640nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例5作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 660g、0. 093g、4. 583g和1. 721g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的N2氣氛下于1850°C下燒制3小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R5)。在燒制后該物質(zhì)(R5)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖10、11和表1分別顯示了由在365nm和457nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1. 00)。在圖11中，在457nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例5的熒光物質(zhì)顯示在620nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例6除了僅改變燒制氣氛，重復(fù)實(shí)施例5的步驟以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R6)。在燒制后該物質(zhì)(R6)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖12、13和表1分別顯示了由在365nm和457nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1. 00)。在圖13中，在457nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例6的熒光物質(zhì)顯示在622nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例7作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 525g、0. 325g、4. 583g和1. 721g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的N2氣氛下于1850°C下燒制3小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R7)。在燒制后該物質(zhì)(R7)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖14、15和表1分別顯示了由在365nm和457nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1. 00)。在圖15中，在457nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例7的熒光物質(zhì)顯示在636nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例8除了僅改變燒制氣氛，重復(fù)實(shí)施例7的步驟以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R8)。
在燒制后該物質(zhì)(R8)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖16、17和表1分別顯示了由在365nm和457nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1. 00)。在圖17中，在457nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例8的熒光物質(zhì)顯示在635nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例9作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 321g、0. 441g、5. 075g、0. 119g和1. 195g的 Sr3N2、EuN、Si3N4Ul2O3和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在 BN坩堝中，隨后在7. 5atm的N2氣氛下于1850°C下燒制1小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì) (R9)。在燒制后該物質(zhì)(R9)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖18和表 1分別顯示了由在458nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1. 00)。在圖18中，在458nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例9的熒光物質(zhì)顯示在629nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例10除了僅改變燒制氣氛，重復(fù)實(shí)施例9的步驟以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(RlO)。在燒制后該物質(zhì)(RlO)為橙色粉末形式，并且當(dāng)用黑光激勵(lì)時(shí)發(fā)紅光。圖19和表 1分別顯示了由在457nm處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜以及所獲得的紅色熒光物質(zhì)的組成分析結(jié)果(以摩爾比形式，假設(shè)將Al組分認(rèn)作1.00)。在圖19中，在461nm處具有峰值的譜帶歸因于激勵(lì)光的反射。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)施例10的熒光物質(zhì)顯示在629nm處具有峰值的單一譜帶的發(fā)射光譜。實(shí)施例11作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 625g、0. 237g、4. 91 Ig和1. 844g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的隊(duì)氣氛下于1850°C下燒制2小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(Rll)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖20和21分別顯示了通過(guò)使用CuK α的特定Χ_射線(波長(zhǎng) 1. 54056 Α)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm (激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。實(shí)施例12作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 653g、0. 189g、4. 91 Ig和1. 844g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在 7. 5atm的隊(duì)氣氛下于1850°C下燒燒制0. 5小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R12)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖22和23分別顯示了通過(guò)使用CuK α的特定Χ_射線(波長(zhǎng) 1. 54056 Α)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm(激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。實(shí)施例13作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 667g、0. 166g、5. 086g和1. 691g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的隊(duì)氣氛下于1800°C下燒制2小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(RU)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖對(duì)和25分別顯示了通過(guò)使用CuKa的特定X-射線(波長(zhǎng) 1. 54056 A)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm (激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。實(shí)施例14作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 526g,0. 157g、4. 91 Ig和1. 844g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的隊(duì)氣氛下于1800°C下燒制3小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R14)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖沈和27分別顯示了通過(guò)使用CuKa的特定X-射線(波長(zhǎng) 1. 54056 A)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm (激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。實(shí)施例15作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 667g、0. 166g、5. 086g和1. 691g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的隊(duì)氣氛下于1800°C下燒燒制1小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(RM)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖觀和四分別顯示了通過(guò)使用CuKa的特定X-射線(波長(zhǎng) 1. 54056 A)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm(激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。實(shí)施例16作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 667g、0. 166g、5. 262g和1. 537g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在 7. 5atm的隊(duì)氣氛下于1800°C下燒燒制1. 5小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R16)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖30和31分別顯示了通過(guò)使用CuK α的特定Χ_射線(波長(zhǎng) 1. 54056 Α)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm(激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。實(shí)施例17作為起始材料，稱取數(shù)量分別為2. 667g、0. 166g、4. 991g和1. 844g的Sr3N2, EuN、 Si3N4和AlN并且于真空手套箱中在瑪瑙研缽中干混合。將混合物放置在BN坩堝中，隨后在7. 5atm的N2氣氛下于1800°C下燒制1. 5小時(shí)，以合成紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(R17)。該紅色熒光物質(zhì)為正交晶體形式。圖32和33分別顯示了通過(guò)使用CuK α的特定Χ_射線(波長(zhǎng) 1. 54056 Α)測(cè)試的XRD圖譜和由在458nm(激勵(lì)光峰值波長(zhǎng)450mm，半峰寬5. 8nm)處的光激勵(lì)下的發(fā)射光譜。由實(shí)施例1-17的熒光物質(zhì)給出的任何一個(gè)XRD圖譜在十一個(gè)位置同時(shí)展現(xiàn)了衍射峰15. 0-15. 25 °、23. 1-23. 20 °、24. 85-25. 05 °、26. 95-27. 15 °、 29. 3-29. 6° ,30. 9-31. 1° ,31. 6-31. 8° ,33. 0-33. 20° ,35. 25-35. 45° ,36. 1-36. 25° 和 56. 4-56. 65°，就衍射角(2 θ )而言。比較例 1 (Eu 10% )除了使用數(shù)量分別為2. 443g、0. 465g、4. 583g、0. 476g 禾口 1. 339g 的 Sr3N2, EuN、 Si3N4、Al2O3和A1N，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成熒光物質(zhì)。所獲得的物質(zhì)與藍(lán)光LED和黃色磷光體YAG結(jié)合而制備白光LED，發(fā)現(xiàn)其具有^OOK的色溫和73的Ra值。比較例 2 (Eu 20%)除了使用數(shù)量分別為2. 172g、0. 929g、4. 583g、0. 476g 禾口 1. 339g 的 Sr3N2, EuN、 Si3N4^Al2O3和A1N，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成熒光物質(zhì)。比較例 3 (Eu 40%)除了使用數(shù)量分別為1. 629g、l. 859g、4. 583g、0. 476g 禾口 1. 339g 的 Sr3N2, EuN、 Si3N4^Al2O3和A1N，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成熒光物質(zhì)。比較例 4 (Eu 50%)除了使用數(shù)量分別為 1. 357g、2. 324g,4. 583g、0. 476g 和 1. 339g 的 Sr3N2, EuN、 Si3N4^Al2O3和A1N，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成熒光物質(zhì)。比較例 5 (Eu 80%)除了使用數(shù)量分別為 0. 543g、3. 718g、4. 583g、0. 476g 和 1. 339g 的 Sr3N2、EuN、 Si3N4^Al2O3和A1N，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成熒光物質(zhì)。比較例 6 (Eu 15% )除了使用數(shù)量分別為2. 308g、0. 697g、4. 583g、0. 476g 禾口 1. 339g 的 Sr3N2, EuN、 Si3N4^Al2O3和A1N，重復(fù)實(shí)施例1的步驟以合成熒光物質(zhì)。使實(shí)施例和比較例的熒光物質(zhì)進(jìn)行組成分析，并且結(jié)果如表1中所闡明。通過(guò)將 Al含量視為1.00來(lái)歸一化表1中的組成比例。然而，至于實(shí)施例11-17，沒(méi)有進(jìn)行碳C的分析。可以以任何已知的方式例如以以下的方式分析氧氮化物熒光物質(zhì)的組成?？赏ㄟ^(guò)例如感應(yīng)耦合等離子原子發(fā)射光譜分析(經(jīng)常稱為“ICP分析”)測(cè)量M、 M1、Al和EC的含量。特別地，在鉬坩堝中稱取氧氮化物熒光物質(zhì)的樣品，并且隨后通過(guò)堿熔法分解。在添加內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)元素Y后，溶解分解的樣品以準(zhǔn)備樣品溶液，隨后使其進(jìn)行ICP 分析。關(guān)于M、M1和EC,可通過(guò)例如ICP發(fā)射光譜測(cè)定法(SPS-4000 [商標(biāo)]，由SII Nano Technology Inc.制造)進(jìn)行分析。例如可通過(guò)惰性氣體熔融方法測(cè)量0和N的含量。特別地，在石墨坩堝中將氧氮化物熒光物質(zhì)的樣品加熱到熔融，并且隨著惰性氣體的轉(zhuǎn)移，樣品中包含的0原子轉(zhuǎn)化成CO。 將CO進(jìn)一步氧化成CO2,接著通過(guò)頂吸收光譜對(duì)其測(cè)試以確定0的含量。在從樣品移除 CO2后，通過(guò)熱傳導(dǎo)方法測(cè)量N含量。測(cè)量可通過(guò)例如氧、氮-氫分析儀(TC-600 [商標(biāo)]， 由LECO corporation(US)制造)進(jìn)行?？筛鶕?jù)高頻燃燒-IR吸收光譜通過(guò)碳/硫分析儀 (CS-444LS [商標(biāo)]，由 LECOcorporation(US)制造)測(cè)量 C 含量。表1通過(guò)ICP (通過(guò)將Al含量視為1.00而歸一化)的組成分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.熒光物質(zhì)，其由下式(1)表征 (M1^xECx)aM1bAlOcNd(1)其中M是選自IA族元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、稀土元素和IVA族元素的元素；EC 是選自 Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、 Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和!^e的元素；M1不同于M并且選自四價(jià)元素；并且x、a、b、c 和 d 是分別滿足條件0 < χ < 0. 2、0. 55 < a < 0. 80，2. 10 < b < 3. 90、0 < c 彡 0. 25 和 4 < d < 5的數(shù)；以及當(dāng)由在250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光激勵(lì)時(shí)，發(fā)射在620-670nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)，其中式(1)中所述M1為Si。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)，其中式(1)中所述M是選自Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、 B、In、Ga、Y、Sc、Gd、La、Lu 禾口 Ge 的元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)，其中式(1)中所述b是滿足條件2.l<b< 2.5的數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)，其中式(1)中所述c是滿足條件0.05<c<0.21的數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)，其具有屬于正交晶系的晶體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)，包含這樣的組分，其通過(guò)使用CuKa的特定X-射線測(cè)得的XRD圖譜同時(shí)在七個(gè)或更多個(gè)位置處顯示出衍射峰，所述位置選自如下十一個(gè)位置15. 0-15. 25 ° ,23. 1-23. 20 ° ,24. 85-25. 05 ° ,26. 95-27. 15 ° ,29. 3-29. 6 °、 30. 9-31. 1 ° ,31. 6-31. 8 ° ,33. 0-33. 20 ° ,35. 25-35. 45 ° ,36. 1-36. 25 ° 和 56. 4-56. 65°，就衍射角(2 θ )而言。
8.光發(fā)射器件，其包含根據(jù)權(quán)利要求1的熒光物質(zhì)(R)和能夠激勵(lì)所述熒光物質(zhì)的光發(fā)射元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述光發(fā)射元件是在250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)出光的光發(fā)射元件(Si)，并且還結(jié)合另一種熒光物質(zhì)(Y)，其在由所述光發(fā)射元件(Si)的光激勵(lì)下發(fā)射在 540-580nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的器件，其中所述熒光物質(zhì)⑴SY3Al5O12:Ce3+。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述光發(fā)射元件是在250-430nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)出光的光發(fā)射元件(S2)， 還結(jié)合另一種熒光物質(zhì)(Y)，其在由所述光發(fā)射元件(S》的光激勵(lì)下發(fā)射在 540-580nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光，并且又結(jié)合又一種熒光物質(zhì)(B)，其在由所述光發(fā)射元件(S》的光激勵(lì)下發(fā)射在 400-490nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中所述熒光物質(zhì)⑴為Y3Al5O12:Ce3+。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其中所述熒光物質(zhì)⑶選自(Ba，Eu)MgAl10O17,(Sr，Ca, Ba，Eu) 10 (PO4) 5C12 和(Sr，Eu) Si9Al19ON31。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述光發(fā)射元件是在250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)出光的光發(fā)射元件(Si)，并且還結(jié)合另一種熒光物質(zhì)(G)，其在由所述光發(fā)射元件(Si)的光激勵(lì)下發(fā)射在 490-540nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的器件，其中所述光發(fā)射元件是在250-430nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)出光的光發(fā)射元件(S2)，還結(jié)合另一種熒光物質(zhì)(G)，其在由所述光發(fā)射元件(S》的光激勵(lì)下發(fā)射在 490-540nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光，并且又結(jié)合又一種熒光物質(zhì)(B)，其在由所述光發(fā)射元件(S》的光激勵(lì)下發(fā)射在 400-490nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的器件，其中所述熒光物質(zhì)(B)選自(Ba,Eu)MgAl10O17, (Sr，Ca, Ba，Eu) 10 (PO4) 5C12 和(Sr，Eu) Si9Al19ON31。
17.光發(fā)射器件模塊，其包含根據(jù)權(quán)利要求8的多個(gè)器件和在其上放置所述多個(gè)器件的襯底。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的模塊，滿足1< (d/a) ^ 5的條件，其中a是每個(gè)所述器件的縱向長(zhǎng)度并且b是相鄰兩個(gè)所述器件之間的最短間隔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅光發(fā)射熒光物質(zhì)及使用其的光發(fā)射器件。特別地，本發(fā)明的實(shí)施方案提供了由下式(1)所表征的紅光發(fā)射熒光物質(zhì)(M1-xECx)aM1bAlOcNd(1)。在式(1)中，M是選自IA族元素、IIA族元素、IIIA族元素、IIIB族元素、稀土元素和IVA族元素的元素；EC是選自Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe的元素；M1不同于M并且選自四價(jià)元素；并且x、a、b、c和d分別滿足條件0＜x＜0.2、0.55＜a＜0.80、2.10＜b＜3.90、0＜c≤0.25和4＜d＜5。當(dāng)由在250-500nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光激勵(lì)時(shí)，該物質(zhì)發(fā)射在620-670nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有峰值的光。
文檔編號(hào)C09K11/80GK102399557SQ20111026629
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者三石巌, 岡田葵, 加藤雅禮, 布上真也, 惠子·阿爾博薩德, 松田直壽, 福田由美 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝