無(wú)機(jī)紅色磷光體和包含其的發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)紅色磷光體和其在照明應(yīng)用中，具體來(lái)說(shuō)在磷光體轉(zhuǎn)化型發(fā)光二 極管照明裝置中的用途。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及紅色磷光體，其包含由式（1)表示無(wú)機(jī)發(fā) 光化合物，所述無(wú)機(jī)發(fā)光化合物具有可解析成第一高斯發(fā)射曲線和第二高斯發(fā)射曲線的發(fā) 射光譜；其中第一高斯發(fā)射曲線具有第一高斯發(fā)射曲線峰值P 1;其中第一高斯發(fā)射曲線峰 值？1具有峰值1高度H P1、峰值1峰值波長(zhǎng)P λ P1和峰值1面積A P1;其中第二高斯發(fā)射曲線 具有第二高斯發(fā)射曲線峰值P2;其中第二高斯發(fā)射曲線峰值P 2具有峰值2高度H P2、峰值2 峰值波長(zhǎng)P λ P2、峰值2半幅值全寬FWHMp2和峰值2面積A P2;其中P λ P1< P λ P2;并且，其中 峰值2半幅值全寬？1圓^最小化。
[0002] 磷光體轉(zhuǎn)化LED (pcLED)利用藍(lán)色LED晶片作為光源以及一種或多種磷光體以產(chǎn) 生白光。基于PcLED技術(shù)的裝置即將變成用于固態(tài)照明應(yīng)用中的通用基本裝置。然而，需 要顯著進(jìn)步以實(shí)現(xiàn)固態(tài)照明市場(chǎng)設(shè)定的效能規(guī)格。
【背景技術(shù)】
[0003] pcLED裝置通過(guò)使用由LED晶片產(chǎn)生的發(fā)射光譜激發(fā)所包括的磷光體從單一 LED 產(chǎn)生其白光發(fā)射。通過(guò)藍(lán)色LED晶片所產(chǎn)生的發(fā)射光譜激發(fā)所包括的磷光體，其接著產(chǎn)生 發(fā)射光譜，所述發(fā)射光譜與藍(lán)色LED晶片的發(fā)射光譜組合以產(chǎn)生白光。重要的是識(shí)別藍(lán)色 LED晶片的色調(diào)以及所包括的磷光體對(duì)pcLED裝置的效用和最佳化來(lái)說(shuō)是重要的。因此，仍 然需要磷光體開(kāi)發(fā)以向pcLED裝置制造商提供增強(qiáng)的色調(diào)功能。
[0004] 并且，常規(guī)pcLED裝置設(shè)計(jì)中所使用的磷光體緊靠藍(lán)色LED光源。因此，在光產(chǎn)生 期間，這些磷光體經(jīng)歷高溫。由高功率LED晶片呈現(xiàn)的接合溫度典型地在100到150°C范圍 內(nèi)。在這種高溫下，磷光體的晶體處于高振動(dòng)激發(fā)態(tài)。當(dāng)處于這種高振動(dòng)激發(fā)態(tài)時(shí)，激勵(lì)能 量可通過(guò)非發(fā)光弛豫而引起產(chǎn)生額外的熱，而非產(chǎn)生來(lái)自磷光體的所需發(fā)光發(fā)射。這種熱 產(chǎn)生使情況加重，導(dǎo)致惡性循環(huán)，其促使當(dāng)前pcLED裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)用于固態(tài)照明市場(chǎng)的工 業(yè)所需效能規(guī)格。因此，用于全面照明的pcLED裝置的成功發(fā)展需要發(fā)現(xiàn)可在100到150°C 的溫度下高效操作的磷光體。
[0005] 因?yàn)榛诘锏牧坠怏w在pcLED裝置中所產(chǎn)生的高溫下的極佳發(fā)光效能，已提 出將其用于pcLED裝置中。這類基于氮化物的磷光體的實(shí)例包括基于金屬氮化硅的磷光 體。這些磷光體材料的主體晶體主要由作為的結(jié)構(gòu)主鏈的SI-N、A1-N化學(xué)鍵以及其混合鍵 組成。當(dāng)這些鍵穩(wěn)定時(shí)，硅和碳之間的化學(xué)鍵（SiC-C)具有較高鍵能，并且因此具有較高熱 量和化學(xué)穩(wěn)定性。此外，碳與許多金屬原子形成非常穩(wěn)定的化學(xué)鍵。
[0006] 碳氮化物磷光體可在主體晶體中包含碳、硅、鍺、氮、鋁、硼和其它金屬以及作為發(fā) 光活化劑的一種或多種金屬摻雜劑。這種磷光體最近作為能夠?qū)⒔黆V(nUV)或藍(lán)光轉(zhuǎn)換成 可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的其它光（例如藍(lán)光、綠光、黃光、橙光和紅光）的顏色轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)。碳氮 化物磷光體的主體晶體包含-N-Si-C-、-N-Si-N-和-C-Si-C-網(wǎng)絡(luò)，其中Si-C和Si-N的強(qiáng) 共價(jià)鍵充當(dāng)結(jié)構(gòu)的主體構(gòu)筑嵌段。
[0007] 在某些碳氮化物磷光體中，碳可增強(qiáng)而非中止磷光體的發(fā)光，尤其當(dāng)磷光體經(jīng)歷 相對(duì)高溫度（例如200°c到400°C )時(shí)。某些碳氮化硅磷光體在所需發(fā)射光譜的波長(zhǎng)范圍 內(nèi)的反射系數(shù)隨碳的量增加而增加。已報(bào)導(dǎo)這些碳氮化物磷光體呈現(xiàn)極佳的發(fā)射熱穩(wěn)定性 和高發(fā)射功效。
[0008] 被設(shè)計(jì)用于pcLED裝置中的一個(gè)基于碳氮化物的磷光體家族披露于頒予李（Li) 等人的美國(guó)專利第8, 535, 566號(hào)中。李等人描述碳氮化硅磷光體和使用其的發(fā)光裝置，其 中基于碳氮化物的磷光體的家族表示如下：
[0009] Sr2Si5N8 [(4x/3)+z]Cx03z/ 2:A ;
[0010] 其中 0<x 彡5,0彡Z 彡 3,并且（(4x/3)+z) < 8 ;
[0011] M(II)2Si5N8 "4x，3)+z)Cx03z， 2:A ;
[0012] 其中 0<x 彡5,0彡z 彡 3,并且（(4x/3)+z) < 8 ;
[0013] M(II)2wM(I) 2wSi5N8 ((4x/3)+z)Cx〇3z/2：A ；
[0014] 其中 0<x 彡5,0彡 w彡 0·6,0彡z 彡 3,并且（(4x/3)+z) < 8 ;
[0015] M(II)2wM(I)2wSi5nM(III)nN 8 ((4x/3)+z+m)Cx〇(3z/2)+m.A，萍口
[0016] 其中 0<x 彡5,0彡 w彡 0·6,0彡z 彡3,0彡 m< 2,并且（（4x/3)+z+m) < 8 ;
[0017] M(II)aM(I)bM(III)cDdE eCfFgHh=A ；
[0018] 其中 0<a<2,0<b<0.6,0<c<2,0<cK5,0<e<8,0<f<5，(Xg < 2. 5,并且 0 彡 h < 0· 5，
[0019] 其中M(II)是至少一種二價(jià)陽(yáng)離子；其中M(I)是至少一種單價(jià)陽(yáng)離子；M(III)是 至少一種三價(jià)陽(yáng)離子；其中D是至少一種四價(jià)陽(yáng)離子；其中E是至少一種三價(jià)陰離子；其中 F是至少一種二價(jià)陰離子；其中H是至少一種單價(jià)陰離子；并且，其中A是摻雜在晶體結(jié)構(gòu) 中的發(fā)光活化劑。
[0020] 但仍然繼續(xù)需要向PCLED裝置制造商提供增強(qiáng)的色調(diào)功能的磷光體。具體來(lái)說(shuō)， 仍然需要其它紅色磷光體用品，其呈現(xiàn)具有在600nm與660nm之間的整體發(fā)射峰值波長(zhǎng)的 可調(diào)發(fā)射光譜以及高發(fā)光功效和低熱量中止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明提供紅色磷光體，其包含：由式（1)表示的無(wú)機(jī)化合物
[0022] M(I)cM(II)aSi5NxCyO z=Eu 2+b (1)
[0023] 其中M(I)是從由以下組成的群組中選出的單價(jià)物質(zhì)：Li、Na、K、F、Cl、Br和I ;其 中M(II)是從由以下中的至少一者組成的群組中選出的二價(jià)陽(yáng)離子：Mg、Ca、Sr和Ba;其中 1.7彡a彡2;0<b<0.3;0彡c彡0.1;5彡X彡8;0彡y彡1.5;0彡z彡5 ;其中紅色 磷光體在用具有455nm波長(zhǎng)的單色光激勵(lì)時(shí)呈現(xiàn)發(fā)射光譜ES455;其中發(fā)射光譜ES 455可解析 成第一發(fā)射曲線和第二發(fā)射曲線，其中第二發(fā)射曲線的半幅值全寬FWHMP2< 100nm。
[0024] 本發(fā)明提供紅色磷光體，其包含：由式（1)表示的無(wú)機(jī)化合物
[0025] M(I)cM(II)aSi5NxCyO z=Eu 2+b (1)
[0026] 其中M(I)是從由以下組成的群組中選出的單價(jià)物質(zhì)：Li、Na、K、F、Cl、Br和I ;其 中M(II)是從由以下中的至少一者組成的群組中選出的二價(jià)陽(yáng)離子：Mg、Ca、Sr和Ba;其中 1.7彡a彡2;0<b<0.3;0彡c彡0.1;5彡X彡8;0彡y彡1.5;0彡z彡5 ;其中紅色 磷光體在用具有455nm波長(zhǎng)的單色光激勵(lì)時(shí)呈現(xiàn)發(fā)射光譜ES455;其中發(fā)射光譜ES 455可解析 成第一發(fā)射曲線和第二發(fā)射曲線，其中第二發(fā)射曲線的半幅值全寬FWHMP2< IOOnm;并且， 其中基于CIE 1931色度圖，紅色磷光體的發(fā)射光譜ES455呈現(xiàn)CIE x> 0. 637。
[0027] 本發(fā)明提供紅色磷光體，其包含：由式（1)表示的無(wú)機(jī)化合物
[0028] M(I)cM(II)aSi5NxCyO z=Eu 2+b (1)
[0029] 其中M(I)是從由以下組成的群組中選出的單價(jià)物質(zhì)：Li、Na、K、F、Cl、Br和I ;其 中M(II)是從由以下中的至少一者組成的群組中選出的二價(jià)陽(yáng)離子：Mg、Ca、Sr和Ba;其 中 1. 7 彡 a 彡 2 ;0 < b 彡 0· 3 ;0 彡 c 彡 0· 1 ;5 彡 X 彡 8 ;0· 01 彡 y 彡 1. 5 ;0· 01 彡 z 彡 5 ; 并且，其中紅色磷光體在用具有455nm波長(zhǎng)的單色光激勵(lì)時(shí)呈現(xiàn)發(fā)射光譜ES455;其中發(fā)射 光譜ES 455可解析成第一發(fā)射曲線和第二發(fā)射曲線，其中第二發(fā)射曲線的半幅值全寬FWHMp2 < 100nm〇
[0030] 本發(fā)明提供紅色磷光體，其包含：由式（1)表示的無(wú)機(jī)化合物
[0031] M(I)cM(II)aSi5NxCyO z=Eu 2+b (1)
[0032] 其中M(I)是從由以下組成的群組中選出的單價(jià)物質(zhì)：Li、Na、K、F、Cl、Br和I ;其 中 M(II)是 Sr ;其中 1.7彡a彡 2 ;0<b<0.3 ;0彡 c彡0· 1 ;5彡X彡8 ;0.01 彡y 彡 1.5 ; 0. 01彡z彡5 ;并且y辛z ;其中紅色磷光體在用具有455nm波長(zhǎng)的單色光激勵(lì)時(shí)呈現(xiàn)發(fā)射 光譜ES455;其中發(fā)射光譜ES 455可解析成第一發(fā)射曲線和第二發(fā)射曲線，其中第二發(fā)射曲線 的半幅值全寬FWHMp2< 100 ηηι。
[0033] 本發(fā)明提供紅色磷光體，其包含：由式（1)表示的無(wú)機(jī)化合物
[0034] M(I)cM(II)aSi5NxCyO z=Eu 2+b (1)
[0035] 其中M(I)是從由以下組成的群組中選出的單價(jià)物質(zhì)：Li、Na、K、F、Cl、Br和I ;其 中M(II)是從由以下中的至少一者組成的群組中選出的二價(jià)陽(yáng)離子：Mg、Ca、Sr和Ba;其 中 1. 7 彡 a 彡 2 ;0 < b 彡 0· 3 ;0 彡 c 彡 0· 1 ;5 彡 X 彡 8 ;0· 01 彡 y 彡 1. 5 ;0· 01 彡 z 彡 5 ; 并且y辛z ;其中紅色磷光體在用具有455nm波長(zhǎng)的單色光激勵(lì)時(shí)呈現(xiàn)發(fā)射光譜ES455; 其中發(fā)射光譜可解析成第一發(fā)射曲線和第二發(fā)射曲線，其中第二發(fā)射曲線的半幅值全 寬FWHM P2< IOOnm;并且，其中基于CIE 1931色度圖，紅色磷光體的發(fā)射光譜ES頓呈現(xiàn) CIEx^ 0. 637〇
[0036] 本發(fā)明提供紅色磷光體，其包含：由式（1)表示的無(wú)機(jī)化合物
[0037] M(I)cM(II)aSi5NxCyO z=Eu 2+b (1)
[0038] 其中M(I)是從由以下組成的群組中選出的單價(jià)物質(zhì)：Li、Na、K、F、Cl、Br和I ;其 中M(II)是從由以下中的至少一者組成的群組中選出的二價(jià)陽(yáng)離子：Mg、Ca、Sr和Ba;其中 1. 7彡a彡2 ;0 < b彡0· 3 ;0彡c彡0· 1 ;5彡X彡8 ;0· 01彡y彡1. 5