磷光体和磷光体的制备方法以及使用所述磷光体的发光装置的制造方法
磷光体和磷光体的制备方法以及使用所述磷光体的发光装置的制造方法
【专利说明】磷光体和磷光体的制备方法以及使用所述磷光体的发光装 CP3
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请是基于先前在2014年3月3日提交的日本专利申请第2014-040761号并 要求其优先权权益，该申请完整内容通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容的实施方案涉及磷光体和使用所述磷光体的发光装置。
【背景技术】
[0004] 发白光装置包含例如蓝光LED、在蓝光激发下发红光的磷光体以及在蓝光激发下 发绿光的另一种磷光体的组合。然而，如果含有在蓝光激发下发黄光的磷光体，那么就可以 使用更少种类的磷光体来制造所述发白光装置。同时，发射暖白或白炽色光的装置可以通 过使用蓝光LED与在蓝光激发下发橙色光的磷光体的组合来制造。
【附图说明】
[0005] 图IA到图IC所示为Sr2Si7Al3ON13的晶体结构。
[0006] 图2所示为举例说明根据一个实施方案的发光装置的构造的示意性截面图。
[0007] 图3所示为举例说明根据另一个实施方案的发光装置的构造的示意性截面图。
[0008] 图4所示为由实施例1和比较例2的Sr2Si7Al 3ON13磷光体给出的XRD谱图 (profile)〇
[0009] 图5所示为由实施例1以及比较例1-a和2的磷光体给出的发射光谱。
[0010] 图6所示为根据基于蓝光LED光谱以及由实施例1和比较例Ι-b的磷光体给出的 发射光谱的模拟而计算的色度（x，y)。
【具体实施方式】
[0011] 现将参照附图解释实施方案。
[0012] 根据实施方案的磷光体在峰波长范围是250nm到500nm的光的激发下展现发射 峰在565nm到600nm波长范围内的发射光谱，并且所述发射峰的半宽度是包括两端端值的 115nm到180nm。这一磷光体具有Sr 2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。
[0013] 以下将详细地解释所述实施方案。
[0014] 由于在峰波长是250nm到500nm的光的激发下显示出峰波长是565nm到600nm 的发光，故根据所述实施方案的磷光体可以发射橙色的光。因此这种磷光体主要发射出在 橙色范围内的光，并且因此在下文中将其称为"发橙色光磷光体"。本实施方案的发橙色光 磷光体的特征在于其显示出具有较宽的半宽度的发射光谱。具体地说，当由峰波长范围是 250nm到500nm的光激发时，所述磷光体展现在565nm到600nm波长范围内的发射峰，在特 征上其具有包括两端端值的115nm到180nm的半峰宽。所述实施方案的磷光体是由Ce活 化，Ce的特性使得半宽度是115nm或更大。实际上所制备的Ce活化型磷光体倾向于显示 出更宽的发射半宽度，因为在整个磷光体中Ce浓度和基质组成常常是不均一的。然而，Ce 浓度和基质组成的不均一性可引起效率降级，因此所述半宽度优选是ISOnm或更小。此范 围内的半宽度与已知的Eu活化型磷光体的半宽度相比更宽，因此所述实施方案的磷光体 使制造显示大显色指数（color rendering index)的发光装置成为可能。为了实现大显色 指数，所述半宽度优选120nm或更大，但是170nm或更小。
[0015] 所述实施方案的发橙色光磷光体含有具有与Sr2Si7Al 3ON13S本上相同的晶体结构 的基质，并且所述基质被Ce活化。具体地说，根据所述实施方案的发橙色光磷光体是由下 式⑴表示：
[0016] (SivxCex) 2ySi10_zAlz (0, N) w (1)〇
[0017] 在该式中，x、y、z以及w分别满足以下条件：
[0018] 0.05 彡 X 彡 1，
[0019] I. Ky ^ 1. 4,
[0020] 2 彡 z 彡 3. 5,及
[0021] 13<w<15。
[0022] 如果至少0. 05摩尔％的量的Sr被Ce置换，那么磷光体可以具有足够高的发光效 率。可以将Sr完全用Ce置换（即，X可以是1)，但是如果X小于0.5,那么可以最大限度 地避免发射概率的降低（浓度淬灭）。因此，X优选是包括端点的0. 06到0. 12。所述实施 方案的磷光体以与通常已知发黄光磷光体相比呈相对大的量含有Ce作为发射中心，由此 在峰波长范围是250nm到500nm的光的激发下发射橙色光，即，具有在565nm到600nm的波 长范围内的宽的半宽度峰的发光。可存在含有并非Sr和Ce的金属元素作为无法避免的杂 质的情况，但即使在那些情况下，本实施方案的效果通常也会充分显现。
[0023] 如果y小于1. 1，晶体缺陷增加至会降低效率。另一方面，如果y大于1.4,那么过 量的碱土金属可以呈其它相的形式沉积，从而使发光性能劣化。因此，y优选是包括端点的 L 15 到 L 25。
[0024] 如果z小于2,那么过量的Si可以呈其它相形式沉积，从而使使发光性能劣化。另 一方面，如果z大于3. 5,那么过量的Al可以呈其它相形式沉积，从而使使发光性能劣化。 因此，z优选是包括端点的2. 5到3. 3。
[0025] 在该式中，w代表0和N的总数。如果w小于13或大于15,那么本实施方案的磷 光体通常无法保持晶体结构。有时，在制造过程中形成其它相，以致无法充分获得实施方案 的效果。
[0026] 由于满足了所有以上条件，故根据本实施方案的磷光体可以在峰波长范围250nm 到500nm的光的激发下，有效地发射具有宽半宽度发射光谱的橙色光。因此，该磷光体可以 提供具有优异显色特性的光。
[0027] 根据本实施方案的发橙色光磷光体是基于Sr2Si7Al 3ON13，但其构成元素 Sr、Si、A1、 〇及N可以被其它元素和/或Ce置换以与基质形成固溶体。这些变化如置换通常会改变晶 体结构。然而，其中的原子位置仅略有改变，以使得化学键不会断裂。此处，原子的位置取 决于晶体结构，取决于被其中的原子占据的位点，并取决于其原子座标。
[0028] 只要发橙色光磷光体不改变其基本晶体结构，本公开内容的实施方案就会导致目 标效应。可以存在磷光体的晶体结构在晶格常数和/或Sr-N和Sr-O化学键长度（邻近原子 间距离）方面不同于Sr2Si7Al3ON13的情况。然而，即使在这种情况下，如果基于Sr 2Si7Al30N13 的晶格常数或化学键长度（Sr-N和Sr-O)，差异在± 15%的范围内，那么晶体结构定义为相 同的。此处，晶格常数可以通过X射线衍射法或中子衍射法测定，Sr-N和Sr-O的化学键长 度（邻近原子间距离）可以由原子座标计算。
[0029] Sr2Si7Al3ON13晶体属于单斜晶系，尤其是属于斜方晶系，其晶格常数例如是 a= 11.70 A, b=2 1.41 A 及c=4.96 A。Sr2Si7Al3ON1^的化学键长度（Sr-N 和 Sr-O)可 以由表1中所示的原子座标计算。
[0030] 表 1
[0031]
[0032] 根据本实施方案的发橙色光磷光体需要具有以上晶体结构。如果化学键长度相对 于以上所述大大地改变，那么其可断裂以形成另一种晶体结构，并因此不能获得本实施方 案的效果。
[0033] 本实施方案的发橙色光磷光体是基于具有与Sr2Si7Al 3ON1Jg同的晶体结构的无机 化合物，但构成元素 Sr部分地被发射中心元素 Ce置换，且每种元素的量受到限制。在这些 条件下，根据本发明实施方案的磷光体具有高发光效率，并且显示出宽半宽度的发射光谱。
[0034] 图1举例说明了基于表1中的原子座标的Sr2Si7Al 3ON13的晶体结构。图I (a)、（b) 及（c)分别是晶体结构沿c轴、b轴及a轴的投影。在所述图中，301表示Sr原子，该原子 被Si原子或Al原子302以及0原子或N原子303包围。Sr 2Si7Al3ON13晶体可以通过XRD 或中子衍射法鉴别。
[0035] 本实施方案的磷光体具有由上式（1)表示的组成，并且在根据布拉格-布伦塔 诺法（Bragg-Brendano method)用Cu-Ka线福射测量的X射线衍射谱图中，在特定衍射 角（2 Θ)处显示多个峰。这意味着其XRD谱图在以下衍射角（2 Θ)下具有至少十个峰： 11.06。到11.46。、18.24。到18.64。、19.79。到20.18。、23.02。到 23.42。、24.80。 到 25.20 °、25.60 °到 26.00 °、25.90 °到 26.30 °、29.16°到 29.56 °、30.84 °到 31.24。、31.48°到31.88。、32.92°到 33.32。、33.58°到33.98。、34.34°到34.74。、 35.05。到 35.45。、36.06。到 36.46。、36.46。到 36.86。、37.15。到 37.55。、48.28。 到 48. 68° 以及 56. 62° 到 57.02°。
[0036] 根据本发明实施方案的发橙色光磷光体可以通过以下步骤制备：混合含以上元素 的原料，然后对混合 物进行烧制。
[0037] 含Sr的原料可以选自Sr的硅化物、氮化物或碳化物；含Al的原料可以选自Al的 氮化物、氧化物或碳化物；含Si的原料可以选自Si的氮化物、氧化物或碳化物；含有发射 中心Ce的原料可以选自Ce的氧化物、氮化物或碳酸盐。
[0038] 此外，氮可以由以上氮化物或由含氮的烧制氛围提供，氧可以由以上氧化物或由 以上氮化物颗粒的经氧化的表面提供。
[0039] 举例来说，将Sr3N2、AlN、Si3N 4、Al203以及AlN和CeO2按适当量混合以得到目标组 成。Sr 3N2可以被Sr 2N、SrN或其混合物代替。为了获得均一的粉末混合物，优选按重量从轻 到重的次序将呈粉末形式的原料干混。
[0040] 举例来说，在放入手套箱中的研钵中混合这些原料。将经混合的粉末放入坩埚中， 然后在特定条件下烧制以获得所述实施方案的磷光体。坩埚的材质没有特别限制，例如是 由氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳、氮化铝、SiAlON、氧化铝、钼或钨制成。
[0041] 经混合的粉末优选在不低于大气压力的压力下进行烧制。由于氮化硅易于分解， 故宜在不低于大气压力的压力下烧制该混合物。为了防止氮化硅在高温下分解，压力优选 为5atm或更高，并且烧制温度优选在1500°C到2000°C范围内。如果满足这些条件，就可以 获得目标烧制产物，而不会碰到如原料和/或产物升华等问题。烧制温度更优选在1800°C 到2000°C范围内。
[0042] 为了避免AlN氧化，烧制步骤优选是在氮气氛围中进行。
[0043] 在上述温度下进行烧制步骤0. 5到4小时之后，将烧制产物从坩埚中取出，然后进 行研磨。研磨过的产物优选在相同条件下再次烧制。如果重复烧制和研磨程序1到10次，那 么产物将具有以下优点：晶粒较少熔合，进一步说，形成的粉末的组成和晶体结构更均一。
[0044] 在烧制步骤之后，必要时，对产物进行后处理，如洗涤，以获得根据本实施方案的 磷光体。洗涤可以例如通过使用纯水或酸进行。酸的实例包括：无机酸，如硫酸、硝酸、盐酸 及氢氟酸；有机酸，如甲酸、乙酸及草酸；及其混合物。
[0045] 在用酸洗涤之后，必要时可以对产物进行退火后处理。退火后处理可以例如在含 有氮气和氢气的还原性氛围中进行，以改善结晶度和发光效率。
[0046] 根据本实施方案的发光装置包括了含有以上磷光体的发光层以及能够激发该磷 光体的发光元件。图2所示为举例说明根据本公开内容的实施方案的发光装置的示意性垂 直截面图。
[0047] 图2中所示的发光装置包括在衬底200上的引脚201，202以及包装杯203。包装 杯203和衬底200是由树脂制成的。包装杯203具有凹腔205,其中顶部开口大于底部。凹 腔205的内壁充当反射表面204。
[0048] 在凹腔205大致呈圆形的底部的中心处，用Ag糊等装配有发光元件206。发光元 件206发射出峰波长范围是250nm到500nm、优选400nm到500nm、更优选380nm到500nm 的光。发光元件206的实例包括发光二极管和激光二极管，如GaN型半导体发光芯片，但它 们绝非限制所述发光元件。
[0049] 发光元件206的p电极和η电极（图中未示）分别借助于Au等制成的粘结线207 和208连接到引脚201和202。可以适当地改变引脚201和202的位置。
[0050] 发光元件206可以属于倒装芯片（flip chip)类型，其中η电极与p电极位于同 一平面上。这一元件可以避免有关导线的问题，如导线的断开或错位以及由导线引起的光 吸收。因此，在这种情况下，可以获得可靠性与亮度都优异的半导体发光装置。另外，还可 以采用一种具有η型衬底的发光元件来制造如以下所描述构造的发光装置。在该装置中， 在η型衬底的背面上形成η电极，同时在预先铺设于该衬底上的ρ型半导体层的顶表面上 形成P电极。将η电极安装在一个引脚上，而P电极则借助于导线连接到另一个引脚。
[0051] 在包装杯203的凹腔205中，有含有根据本公开内容的实施方案的磷光体210的 发光层209。在发光层209中，磷光体210容纳于由例如5重量％到60重量％的量的有机 硅树脂制成的树脂层211中。如以上所描述，根据所述实施方案的磷光体包含Sr 2Al3Si7ON13 基质。由于此类氧氮化物具有高共价性，故所述实施方案的磷光体一般具有疏水性，使其与 所述树脂具有良好的相容性。因此，足以防止在树脂与磷光体之间界面处的散射，从而改善 光提取效率。
[0052] 根据所述实施方案的发橙色光磷光体可以有效地发射具有较宽半宽度的发射光 谱的橙色光。该磷光体与发射出峰波长范围是例如400nm到500nm的光的发光元件组合使 用，由此可以提供具有优异发光特性的发光装置。
[0053] 发光元件206的大小和种类以及凹腔205的尺寸和形状可以适当地改变。
[0054] 根据本公开的实施方案的发光装置不限于图2中所示的包装杯类型，其可以自由 地适用于任何类型装置。举例来说，即使所述实施方案的磷光体是用于壳型或表面安装型 LED中，也可以获得相同的效果。
[0055] 图3所示为举例说明根据本公开的另一个实施方案的发光装置的示意性垂直截 面图。在所示装置中，P电极和η电极（图中未示）是形成于放热绝缘衬底300上的预定 位置处，并且其上安置有发光元件301。所述放热绝缘衬底是由例如AlN制成。
[0056] 在发光元件301的底部上，提供有该元件的一个电极并且该电极电连接到放热绝 缘衬底300的η电极。发光元件301的另一个电极借助于金线303连接到放热绝缘衬底 300上的ρ电极（图中未示）。发光元件301是发射出峰波长范围是400nm到500nm的光 的发光二极管。
[0057] 发光元件301上按以下次序连续地形成圆顶：内部透明树脂层304、发光层305以 及外部透明树脂层306。内部透明树脂层304和外部透明树脂层306由例如有机硅树脂制 成。在发光层305中，根据本实施方案的发橙色光磷光体307分散于由例如有机硅树脂制 成的树脂层308中。
[0058] 在图3中所示的发光装置的制造过程中，发光层305可以通过使用如真空印刷法 和滴涂法等技术由分配器容易地形成，该发光层含有所述实施方案的发橙色光磷光体。进 而，由于位于内部透明树脂层304与外部透明树脂层306之间，发光层305还具有改善提取 效率的功能。
[0059] 在形成根据所述实施方案的发光装置的发光层时，可以将磷光体颗粒按实现目标 发射颜色所需的数目逐一直接安置于发光元件上。如果要通过使用像本实施方案的发橙色 光磷光体那样的磷光体来形成发光层，那么这是特别有效的，所述磷光体常常是作为以随 后在实施例中描述的方式以实验方式制备的磷光体粉末的一部分而获得。
[0060] 所述实施方案的发光装置中的发光层不仅可以含有所述实施方案的发橙色光磷 光体，而且还可以含有在蓝光激发下发绿光的另一种磷光体以及在蓝光激发下发红光的又 一种磷光体。如果包含该发光层，那么将进一步改善所制造的发光装置的显色特性。
[0061] 即使采用峰波长范围是250nm到400nm的UV光下激发时，所述实施方案的发橙色 光磷光体也放射橙色光。因此，所述实施方案的磷光体可以与例如在UV光激发下发蓝光的 另一种磷光体以及发光元件如UV发光二极管组合，以制造发光装置。在该发光装置中，发 光层不仅可以含有本实施方案的发橙色光磷光体，而且还可以含有在UV光激发下发射另 一种峰波长范围的光的磷光体。该磷光体是例如在UV光激发下发红光的磷光体或在UV光 激发下发绿光的磷光体。
[0062] 如以上所描述，根据本实施方案的磷光体可以有效地发射具有宽半宽度的发射光 谱的橙色光。所述实施方案的发橙色光磷光体可以与发射出峰波长范围是250nm到500nm 的光的发光元件组合，由此就可以利用较少种类的磷光体制造出具有优异发光特性的发光 装置。
[0063] 根据所述实施方案的发光装置在发光层中包括以上特定的发橙色光磷光体，由此 具有优异的显色特性。这是因为所述磷光体展现出发射峰波长范围是565nm到600nm、半宽 度是包括端点的115nm到ISOnm的发射光谱。具体地说，所述实施方案的发光装置显示出 通常60或更高、优选65或更高的平均显色指数（Ra)。相比之下，包括已知Eu活化型磷光 体的常规发光装置通常显示出55或更低的平均显色指数，因此它们难以实现60或更高的 显色指数。
[0064] 以下是磷光体和发光装置的具体实施例。
[0065] 实施例
[0066] 准备31^2、〇6〇2、5"队及411作为含51'、〇6、5丨及41的原料，并且在手套箱中分 别称取2. 851g、0. 103g、5. 261g及I. 332g的掺混量。然后在玛瑙研钵中干混这些材料。 [0067] 将所得混合物放入氮化硼（BN)制成的坩埚中，然后在氮气氛围中在7. 5atm下在 1800°C下烧制2小时。将烧制的产物从坩埚中取出，然后在玛瑙研钵中研磨。将研磨过的 产物再放入坩埚中，并在1800°C下烧制2小时。再重复取出、研磨和烧制程序两次，获得磷 光体。所得磷光体呈黄色粉末形式，并且当通过黑色光激发时，观察到部分发 射橙色光。
[0068] 收集发射橙色光的部分以获得实施例1的磷光体。图5所示为实施例1的磷光体 在氙气灯的450nm光激发时给出的发射光谱。在图5中，在约450nm处的窄谱带不是归属 于磷光体的发光，而是来自激发光的反射。发射光谱显示在581nm处具有峰的强烈谱带，借 助于多通道分光光度计测量其半宽度，发现是153nm。半宽度可以被视为关于由发光装置 发射的光的显色特性的指数。一般来说，半宽度越大，那么越容易获得具有优异显色特性的 光。由于显示出具有宽的半宽度的发光，故发现本实施方案的磷光体易于提供具有优异显 色特性的光。
[0069] 同时，采用商购获得的磷光体（Ca活化型a -SiAlON磷光体）作为比较例Ι-a的 磷光体，并且以相同方式测量其发射光谱。结果发现发射峰波长和其半宽度分别是593nm 和 90nm。
[0070] 随后，使用由实施例1的磷光体给出的发射光谱来模拟展现白炽色光谱的发光装 置。假设所述磷光体与显示出峰波长范围在400nm到470nm的发射光谱的蓝光LED组合， 由此计算色温、色度以及Ra。
[0071] 结果，根据基于由实施例1的磷光体给出的光谱的模拟，估计色温、色度以及Ra分 别是3259K、（0. 430, 0.421)以及Ra = 70。另一方面，根据基于由作为类似于比较例Ι-a的 Ca活化型a -SiAlON磷光体的比较例Ι-b的磷光体给出的光谱的模拟，估计色温、色度以及 Ra分别是2843K、（0. 457, 0. 424)以及Ra = 52。图6所示为通过计算获得的每一色度，表 2显示的是计算结果。
[0072] 表 2
[0073]
[0074] 因此，将根据本实施方案的磷光体与显示出400nm到470nm的发射峰波长的蓝光 LED组合，以获得根据所述实施方案的发光装置。发现所得装置的特征是发光效率与显色特 性都是优异的。
[0075] 借助于用于薄膜的X射线衍射仪（D8 Discover Gadds，Vantec-2000 [商标]，由 Bruker AXS制造）对实施例1的磷光体进行微焦点X射线衍射（μ XRD)测量。结果显示 为图4中的实线。图4中的XRD谱图是通过根据布拉格-布伦塔诺法用Cu-Κα线辐射进 行的X射线衍射测量来获得。如图4中所示，在以下衍射角（2Θ)下存在峰：11. 06°到 11.46。、18. 24。到 18. 64。、19. 79。到 20. 18。、23· 02° 到 23. 42。、24· 80° 到 25. 20。、 25.60。到 26.00。、25.90。到 26.30。、29.16。到 29.56。、30.84。到31.24。、31.48。 到31.88°、32.92 °到 33.32 °、33.58 °到 33.98 °、34.34 °到 34.74 °、35.05 °到 35.45°、36.06°到 36.46。、36.46°到 36.86。、37.15°到 37.55。、48.28°到 48.68。 以及 56. 62° 到 57. 02°。
[0076] 图4中的虚线显示由具有Sr2Si7Al3ON 13的晶体结构的Ce活化型发黄光磷光体（比 较例2)给出的XRD谱图（XRD粉末图样）。
[0077] 表3显示图4中的峰的相对强度。
[0078] 表 3
[0079]
[0080] 晶格常数是由XRD谱图计算，因此，发现比较例2和实施例1的晶格常数分别是 3=11.69人，匕=21.38人，〇=4.96人和玨=11.69入，匕=21.34人，。=4.95人。
[0081] 另外，从实施例1的磷光体拾取三个颗粒，并借助于电子探针显微分析仪（EPMA， JXA-8100[商标]，由JEOL Ltd.制造）对其进行组成分析。为进行比较，也以相同方式对 具有Sr2Si7Al 3ON13的晶体结构的Ce活化型发黄光磷光体（比较例2)进行组成分析。结果 显示于表4中。
[0082] 表 4
[0083]
[0084] 本公开内容的实施方案提供了一种能够高度有效地发射具有宽半宽度发射光谱 的橙色光的磷光体。如果所述实施方案的发橙色光磷光体与蓝光LED组合，将能够获得显 色特性与发光性能均优异的发光装置。
[0085] 尽管已经描述某些实施方案，但这些实施方案只是作为实例提供，并且不打算限 制本发明的范围。事实上，本文描述的新颖方法和系统可以按多种其它形式实施；此外，在 不偏离本发明的精神的情况下，可以对本文所描述的方法和系统的形式作出各种省略、取 代和改变。所附权利要求书和其等效内容意图涵盖在本发明的保护范围和精神内的这些形 式或修改。
【主权项】
1. 一种磷光体，其在峰波长范围是250nm到500nm的光激发下展现发射峰波长在 565nm到600nm范围内的发射光谱，前提条件是所述发射峰的半宽度是包括两端端值的 115nm到180nm，所述磷光体具有Sr2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。2. 根据权利要求1所述的磷光体，其由下式（1)表示： (SivxCex) 2ySi10_zAlz(0，N)w (1) 其中x、y、z及w分别满足以下条件： 0? 06 彡X彡 1， I.Ky^ 1. 25, 2彡z彡3. 5,及 13 <w< 15。3. 根据权利要求1所述的磷光体，其中所述晶体结构的晶格常数与Sr2Si7Al30N13的晶 格常数的差异在±15%的范围内。4. 根据权利要求1所述的磷光体，其中所述晶体结构的Sr-N及Sr-O的化学键长度与 Sr2Si7Al3ON1^Sr-N及Sr-O的化学键长度的差异在± 15%的范围内。5. 根据权利要求1所述的磷光体，其在根据布拉格-布伦塔诺法用Cu-Ka线辐射进行 的X射线衍射测量中在以下衍射角（2 0 )显示出至少十个峰：11. 06°到11. 46°、18. 24° 到18.64°、19.79°到20.18°、23.02 °到 23.42 °、24.80 °到 25.20 °、25.60 °到 26.00°、25.90°到26.30。、29.16°到29.56。、30.84°到31.24。、31.48°到31.88。、 32.92。到 33.32。、33.58。到 33.98。、34.34。到 34.74。、35.05。到 35.45。、36.06。 到 36.46。、36. 46° 到 36.86。、37. 15° 到 37.55。、48. 28° 到 48. 68。以及 56. 62。到 57.02。。6. 根据权利要求1所述的磷光体，其通过以下步骤制备： 混合以下组分以制备混合物： 含Sr的原料，所述原料选自Sr的硅化物、氮化物或碳化物， 含Al的原料，所述原料选自Al的氮化物、氧化物或碳化物， 含Si的原料，所述原料选自Si的氮化物、氧化物或碳化物，及 含Ce的原料，所述原料选自Ce的氧化物、氮化物或碳酸盐， 然后 对所述混合物进行烧制。7. 根据权利要求6所述的磷光体，其中原料的所述混合物是在氮气氛围中在1到10倍 的增加的压力下进行烧制，然后在氮气和氢气氛围中在大气压力下进一步进行烧制。8. -种发光装置，其包括 发光元件，所述发光元件发射出峰波长范围是250nm到500nm的光，以及 发光层，所述发光层含有根据权利要求1所述的磷光体。9. 根据权利要求8所述的装置，其显示60或更高的平均显色指数（Ra)。10. -种用于制备根据权利要求1所述的磷光体的方法，其包括以下步骤： 混合以下组分以制备混合物： 含Sr的原料，所述原料选自Sr的硅化物、氮化物或碳化物， 含Al的原料，所述原料选自Al的氮化物、氧化物或碳化物， 含Si的原料，所述原料选自Si的氮化物、氧化物或碳化物，及 含Ce的原料，所述原料选自Ce的氧化物、氮化物或碳酸盐， 然后 对所述混合物进行烧制。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述混合物是通过按照从重量较轻到较重的次 序干混呈粉末形式的所述原料来制备。12. 根据权利要求10所述的方法，其中所述烧制步骤是根据单阶段烧制在5atm或更高 压力下在1500°C到2000°C的温度下进行。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述烧制步骤是在氮气氛围中进行。14. 根据权利要求13所述的方法，其中在所述烧制之后，对经烧制过的混合物在氮气 和氢气氛围中进行烧制。
【专利摘要】本公开内容的实施方案提供了一种在峰波长范围是250nm到500nm的光激发下展现在565nm到600nm波长范围内的发射峰的磷光体。所述发射峰的半宽度是包括两端端值的115nm到180nm。这一磷光体具有Sr2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。
【IPC分类】H01L33/50, C09K11/64
【公开号】CN104893719
【申请号】CN201510092361
【发明人】阿尔贝萨惠子, 福田由美, 石田邦夫, 三石严, 冈田葵, 服部靖, 平松亮介, 加藤雅礼
【申请人】株式会社东芝
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】EP2915862A1, US20150247085
【专利说明】磷光体和磷光体的制备方法以及使用所述磷光体的发光装 CP3
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请是基于先前在2014年3月3日提交的日本专利申请第2014-040761号并 要求其优先权权益，该申请完整内容通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容的实施方案涉及磷光体和使用所述磷光体的发光装置。
【背景技术】
[0004] 发白光装置包含例如蓝光LED、在蓝光激发下发红光的磷光体以及在蓝光激发下 发绿光的另一种磷光体的组合。然而，如果含有在蓝光激发下发黄光的磷光体，那么就可以 使用更少种类的磷光体来制造所述发白光装置。同时，发射暖白或白炽色光的装置可以通 过使用蓝光LED与在蓝光激发下发橙色光的磷光体的组合来制造。
【附图说明】
[0005] 图IA到图IC所示为Sr2Si7Al3ON13的晶体结构。
[0006] 图2所示为举例说明根据一个实施方案的发光装置的构造的示意性截面图。
[0007] 图3所示为举例说明根据另一个实施方案的发光装置的构造的示意性截面图。
[0008] 图4所示为由实施例1和比较例2的Sr2Si7Al 3ON13磷光体给出的XRD谱图 (profile)〇
[0009] 图5所示为由实施例1以及比较例1-a和2的磷光体给出的发射光谱。
[0010] 图6所示为根据基于蓝光LED光谱以及由实施例1和比较例Ι-b的磷光体给出的 发射光谱的模拟而计算的色度（x，y)。
【具体实施方式】
[0011] 现将参照附图解释实施方案。
[0012] 根据实施方案的磷光体在峰波长范围是250nm到500nm的光的激发下展现发射 峰在565nm到600nm波长范围内的发射光谱，并且所述发射峰的半宽度是包括两端端值的 115nm到180nm。这一磷光体具有Sr 2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。
[0013] 以下将详细地解释所述实施方案。
[0014] 由于在峰波长是250nm到500nm的光的激发下显示出峰波长是565nm到600nm 的发光，故根据所述实施方案的磷光体可以发射橙色的光。因此这种磷光体主要发射出在 橙色范围内的光，并且因此在下文中将其称为"发橙色光磷光体"。本实施方案的发橙色光 磷光体的特征在于其显示出具有较宽的半宽度的发射光谱。具体地说，当由峰波长范围是 250nm到500nm的光激发时，所述磷光体展现在565nm到600nm波长范围内的发射峰，在特 征上其具有包括两端端值的115nm到180nm的半峰宽。所述实施方案的磷光体是由Ce活 化，Ce的特性使得半宽度是115nm或更大。实际上所制备的Ce活化型磷光体倾向于显示 出更宽的发射半宽度，因为在整个磷光体中Ce浓度和基质组成常常是不均一的。然而，Ce 浓度和基质组成的不均一性可引起效率降级，因此所述半宽度优选是ISOnm或更小。此范 围内的半宽度与已知的Eu活化型磷光体的半宽度相比更宽，因此所述实施方案的磷光体 使制造显示大显色指数（color rendering index)的发光装置成为可能。为了实现大显色 指数，所述半宽度优选120nm或更大，但是170nm或更小。
[0015] 所述实施方案的发橙色光磷光体含有具有与Sr2Si7Al 3ON13S本上相同的晶体结构 的基质，并且所述基质被Ce活化。具体地说，根据所述实施方案的发橙色光磷光体是由下 式⑴表示：
[0016] (SivxCex) 2ySi10_zAlz (0, N) w (1)〇
[0017] 在该式中，x、y、z以及w分别满足以下条件：
[0018] 0.05 彡 X 彡 1，
[0019] I. Ky ^ 1. 4,
[0020] 2 彡 z 彡 3. 5,及
[0021] 13<w<15。
[0022] 如果至少0. 05摩尔％的量的Sr被Ce置换，那么磷光体可以具有足够高的发光效 率。可以将Sr完全用Ce置换（即，X可以是1)，但是如果X小于0.5,那么可以最大限度 地避免发射概率的降低（浓度淬灭）。因此，X优选是包括端点的0. 06到0. 12。所述实施 方案的磷光体以与通常已知发黄光磷光体相比呈相对大的量含有Ce作为发射中心，由此 在峰波长范围是250nm到500nm的光的激发下发射橙色光，即，具有在565nm到600nm的波 长范围内的宽的半宽度峰的发光。可存在含有并非Sr和Ce的金属元素作为无法避免的杂 质的情况，但即使在那些情况下，本实施方案的效果通常也会充分显现。
[0023] 如果y小于1. 1，晶体缺陷增加至会降低效率。另一方面，如果y大于1.4,那么过 量的碱土金属可以呈其它相的形式沉积，从而使发光性能劣化。因此，y优选是包括端点的 L 15 到 L 25。
[0024] 如果z小于2,那么过量的Si可以呈其它相形式沉积，从而使使发光性能劣化。另 一方面，如果z大于3. 5,那么过量的Al可以呈其它相形式沉积，从而使使发光性能劣化。 因此，z优选是包括端点的2. 5到3. 3。
[0025] 在该式中，w代表0和N的总数。如果w小于13或大于15,那么本实施方案的磷 光体通常无法保持晶体结构。有时，在制造过程中形成其它相，以致无法充分获得实施方案 的效果。
[0026] 由于满足了所有以上条件，故根据本实施方案的磷光体可以在峰波长范围250nm 到500nm的光的激发下，有效地发射具有宽半宽度发射光谱的橙色光。因此，该磷光体可以 提供具有优异显色特性的光。
[0027] 根据本实施方案的发橙色光磷光体是基于Sr2Si7Al 3ON13，但其构成元素 Sr、Si、A1、 〇及N可以被其它元素和/或Ce置换以与基质形成固溶体。这些变化如置换通常会改变晶 体结构。然而，其中的原子位置仅略有改变，以使得化学键不会断裂。此处，原子的位置取 决于晶体结构，取决于被其中的原子占据的位点，并取决于其原子座标。
[0028] 只要发橙色光磷光体不改变其基本晶体结构，本公开内容的实施方案就会导致目 标效应。可以存在磷光体的晶体结构在晶格常数和/或Sr-N和Sr-O化学键长度（邻近原子 间距离）方面不同于Sr2Si7Al3ON13的情况。然而，即使在这种情况下，如果基于Sr 2Si7Al30N13 的晶格常数或化学键长度（Sr-N和Sr-O)，差异在± 15%的范围内，那么晶体结构定义为相 同的。此处，晶格常数可以通过X射线衍射法或中子衍射法测定，Sr-N和Sr-O的化学键长 度（邻近原子间距离）可以由原子座标计算。
[0029] Sr2Si7Al3ON13晶体属于单斜晶系，尤其是属于斜方晶系，其晶格常数例如是 a= 11.70 A, b=2 1.41 A 及c=4.96 A。Sr2Si7Al3ON1^的化学键长度（Sr-N 和 Sr-O)可 以由表1中所示的原子座标计算。
[0030] 表 1
[0031]
[0032] 根据本实施方案的发橙色光磷光体需要具有以上晶体结构。如果化学键长度相对 于以上所述大大地改变，那么其可断裂以形成另一种晶体结构，并因此不能获得本实施方 案的效果。
[0033] 本实施方案的发橙色光磷光体是基于具有与Sr2Si7Al 3ON1Jg同的晶体结构的无机 化合物，但构成元素 Sr部分地被发射中心元素 Ce置换，且每种元素的量受到限制。在这些 条件下，根据本发明实施方案的磷光体具有高发光效率，并且显示出宽半宽度的发射光谱。
[0034] 图1举例说明了基于表1中的原子座标的Sr2Si7Al 3ON13的晶体结构。图I (a)、（b) 及（c)分别是晶体结构沿c轴、b轴及a轴的投影。在所述图中，301表示Sr原子，该原子 被Si原子或Al原子302以及0原子或N原子303包围。Sr 2Si7Al3ON13晶体可以通过XRD 或中子衍射法鉴别。
[0035] 本实施方案的磷光体具有由上式（1)表示的组成，并且在根据布拉格-布伦塔 诺法（Bragg-Brendano method)用Cu-Ka线福射测量的X射线衍射谱图中，在特定衍射 角（2 Θ)处显示多个峰。这意味着其XRD谱图在以下衍射角（2 Θ)下具有至少十个峰： 11.06。到11.46。、18.24。到18.64。、19.79。到20.18。、23.02。到 23.42。、24.80。 到 25.20 °、25.60 °到 26.00 °、25.90 °到 26.30 °、29.16°到 29.56 °、30.84 °到 31.24。、31.48°到31.88。、32.92°到 33.32。、33.58°到33.98。、34.34°到34.74。、 35.05。到 35.45。、36.06。到 36.46。、36.46。到 36.86。、37.15。到 37.55。、48.28。 到 48. 68° 以及 56. 62° 到 57.02°。
[0036] 根据本发明实施方案的发橙色光磷光体可以通过以下步骤制备：混合含以上元素 的原料，然后对混合 物进行烧制。
[0037] 含Sr的原料可以选自Sr的硅化物、氮化物或碳化物；含Al的原料可以选自Al的 氮化物、氧化物或碳化物；含Si的原料可以选自Si的氮化物、氧化物或碳化物；含有发射 中心Ce的原料可以选自Ce的氧化物、氮化物或碳酸盐。
[0038] 此外，氮可以由以上氮化物或由含氮的烧制氛围提供，氧可以由以上氧化物或由 以上氮化物颗粒的经氧化的表面提供。
[0039] 举例来说，将Sr3N2、AlN、Si3N 4、Al203以及AlN和CeO2按适当量混合以得到目标组 成。Sr 3N2可以被Sr 2N、SrN或其混合物代替。为了获得均一的粉末混合物，优选按重量从轻 到重的次序将呈粉末形式的原料干混。
[0040] 举例来说，在放入手套箱中的研钵中混合这些原料。将经混合的粉末放入坩埚中， 然后在特定条件下烧制以获得所述实施方案的磷光体。坩埚的材质没有特别限制，例如是 由氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳、氮化铝、SiAlON、氧化铝、钼或钨制成。
[0041] 经混合的粉末优选在不低于大气压力的压力下进行烧制。由于氮化硅易于分解， 故宜在不低于大气压力的压力下烧制该混合物。为了防止氮化硅在高温下分解，压力优选 为5atm或更高，并且烧制温度优选在1500°C到2000°C范围内。如果满足这些条件，就可以 获得目标烧制产物，而不会碰到如原料和/或产物升华等问题。烧制温度更优选在1800°C 到2000°C范围内。
[0042] 为了避免AlN氧化，烧制步骤优选是在氮气氛围中进行。
[0043] 在上述温度下进行烧制步骤0. 5到4小时之后，将烧制产物从坩埚中取出，然后进 行研磨。研磨过的产物优选在相同条件下再次烧制。如果重复烧制和研磨程序1到10次，那 么产物将具有以下优点：晶粒较少熔合，进一步说，形成的粉末的组成和晶体结构更均一。
[0044] 在烧制步骤之后，必要时，对产物进行后处理，如洗涤，以获得根据本实施方案的 磷光体。洗涤可以例如通过使用纯水或酸进行。酸的实例包括：无机酸，如硫酸、硝酸、盐酸 及氢氟酸；有机酸，如甲酸、乙酸及草酸；及其混合物。
[0045] 在用酸洗涤之后，必要时可以对产物进行退火后处理。退火后处理可以例如在含 有氮气和氢气的还原性氛围中进行，以改善结晶度和发光效率。
[0046] 根据本实施方案的发光装置包括了含有以上磷光体的发光层以及能够激发该磷 光体的发光元件。图2所示为举例说明根据本公开内容的实施方案的发光装置的示意性垂 直截面图。
[0047] 图2中所示的发光装置包括在衬底200上的引脚201，202以及包装杯203。包装 杯203和衬底200是由树脂制成的。包装杯203具有凹腔205,其中顶部开口大于底部。凹 腔205的内壁充当反射表面204。
[0048] 在凹腔205大致呈圆形的底部的中心处，用Ag糊等装配有发光元件206。发光元 件206发射出峰波长范围是250nm到500nm、优选400nm到500nm、更优选380nm到500nm 的光。发光元件206的实例包括发光二极管和激光二极管，如GaN型半导体发光芯片，但它 们绝非限制所述发光元件。
[0049] 发光元件206的p电极和η电极（图中未示）分别借助于Au等制成的粘结线207 和208连接到引脚201和202。可以适当地改变引脚201和202的位置。
[0050] 发光元件206可以属于倒装芯片（flip chip)类型，其中η电极与p电极位于同 一平面上。这一元件可以避免有关导线的问题，如导线的断开或错位以及由导线引起的光 吸收。因此，在这种情况下，可以获得可靠性与亮度都优异的半导体发光装置。另外，还可 以采用一种具有η型衬底的发光元件来制造如以下所描述构造的发光装置。在该装置中， 在η型衬底的背面上形成η电极，同时在预先铺设于该衬底上的ρ型半导体层的顶表面上 形成P电极。将η电极安装在一个引脚上，而P电极则借助于导线连接到另一个引脚。
[0051] 在包装杯203的凹腔205中，有含有根据本公开内容的实施方案的磷光体210的 发光层209。在发光层209中，磷光体210容纳于由例如5重量％到60重量％的量的有机 硅树脂制成的树脂层211中。如以上所描述，根据所述实施方案的磷光体包含Sr 2Al3Si7ON13 基质。由于此类氧氮化物具有高共价性，故所述实施方案的磷光体一般具有疏水性，使其与 所述树脂具有良好的相容性。因此，足以防止在树脂与磷光体之间界面处的散射，从而改善 光提取效率。
[0052] 根据所述实施方案的发橙色光磷光体可以有效地发射具有较宽半宽度的发射光 谱的橙色光。该磷光体与发射出峰波长范围是例如400nm到500nm的光的发光元件组合使 用，由此可以提供具有优异发光特性的发光装置。
[0053] 发光元件206的大小和种类以及凹腔205的尺寸和形状可以适当地改变。
[0054] 根据本公开的实施方案的发光装置不限于图2中所示的包装杯类型，其可以自由 地适用于任何类型装置。举例来说，即使所述实施方案的磷光体是用于壳型或表面安装型 LED中，也可以获得相同的效果。
[0055] 图3所示为举例说明根据本公开的另一个实施方案的发光装置的示意性垂直截 面图。在所示装置中，P电极和η电极（图中未示）是形成于放热绝缘衬底300上的预定 位置处，并且其上安置有发光元件301。所述放热绝缘衬底是由例如AlN制成。
[0056] 在发光元件301的底部上，提供有该元件的一个电极并且该电极电连接到放热绝 缘衬底300的η电极。发光元件301的另一个电极借助于金线303连接到放热绝缘衬底 300上的ρ电极（图中未示）。发光元件301是发射出峰波长范围是400nm到500nm的光 的发光二极管。
[0057] 发光元件301上按以下次序连续地形成圆顶：内部透明树脂层304、发光层305以 及外部透明树脂层306。内部透明树脂层304和外部透明树脂层306由例如有机硅树脂制 成。在发光层305中，根据本实施方案的发橙色光磷光体307分散于由例如有机硅树脂制 成的树脂层308中。
[0058] 在图3中所示的发光装置的制造过程中，发光层305可以通过使用如真空印刷法 和滴涂法等技术由分配器容易地形成，该发光层含有所述实施方案的发橙色光磷光体。进 而，由于位于内部透明树脂层304与外部透明树脂层306之间，发光层305还具有改善提取 效率的功能。
[0059] 在形成根据所述实施方案的发光装置的发光层时，可以将磷光体颗粒按实现目标 发射颜色所需的数目逐一直接安置于发光元件上。如果要通过使用像本实施方案的发橙色 光磷光体那样的磷光体来形成发光层，那么这是特别有效的，所述磷光体常常是作为以随 后在实施例中描述的方式以实验方式制备的磷光体粉末的一部分而获得。
[0060] 所述实施方案的发光装置中的发光层不仅可以含有所述实施方案的发橙色光磷 光体，而且还可以含有在蓝光激发下发绿光的另一种磷光体以及在蓝光激发下发红光的又 一种磷光体。如果包含该发光层，那么将进一步改善所制造的发光装置的显色特性。
[0061] 即使采用峰波长范围是250nm到400nm的UV光下激发时，所述实施方案的发橙色 光磷光体也放射橙色光。因此，所述实施方案的磷光体可以与例如在UV光激发下发蓝光的 另一种磷光体以及发光元件如UV发光二极管组合，以制造发光装置。在该发光装置中，发 光层不仅可以含有本实施方案的发橙色光磷光体，而且还可以含有在UV光激发下发射另 一种峰波长范围的光的磷光体。该磷光体是例如在UV光激发下发红光的磷光体或在UV光 激发下发绿光的磷光体。
[0062] 如以上所描述，根据本实施方案的磷光体可以有效地发射具有宽半宽度的发射光 谱的橙色光。所述实施方案的发橙色光磷光体可以与发射出峰波长范围是250nm到500nm 的光的发光元件组合，由此就可以利用较少种类的磷光体制造出具有优异发光特性的发光 装置。
[0063] 根据所述实施方案的发光装置在发光层中包括以上特定的发橙色光磷光体，由此 具有优异的显色特性。这是因为所述磷光体展现出发射峰波长范围是565nm到600nm、半宽 度是包括端点的115nm到ISOnm的发射光谱。具体地说，所述实施方案的发光装置显示出 通常60或更高、优选65或更高的平均显色指数（Ra)。相比之下，包括已知Eu活化型磷光 体的常规发光装置通常显示出55或更低的平均显色指数，因此它们难以实现60或更高的 显色指数。
[0064] 以下是磷光体和发光装置的具体实施例。
[0065] 实施例
[0066] 准备31^2、〇6〇2、5"队及411作为含51'、〇6、5丨及41的原料，并且在手套箱中分 别称取2. 851g、0. 103g、5. 261g及I. 332g的掺混量。然后在玛瑙研钵中干混这些材料。 [0067] 将所得混合物放入氮化硼（BN)制成的坩埚中，然后在氮气氛围中在7. 5atm下在 1800°C下烧制2小时。将烧制的产物从坩埚中取出，然后在玛瑙研钵中研磨。将研磨过的 产物再放入坩埚中，并在1800°C下烧制2小时。再重复取出、研磨和烧制程序两次，获得磷 光体。所得磷光体呈黄色粉末形式，并且当通过黑色光激发时，观察到部分发 射橙色光。
[0068] 收集发射橙色光的部分以获得实施例1的磷光体。图5所示为实施例1的磷光体 在氙气灯的450nm光激发时给出的发射光谱。在图5中，在约450nm处的窄谱带不是归属 于磷光体的发光，而是来自激发光的反射。发射光谱显示在581nm处具有峰的强烈谱带，借 助于多通道分光光度计测量其半宽度，发现是153nm。半宽度可以被视为关于由发光装置 发射的光的显色特性的指数。一般来说，半宽度越大，那么越容易获得具有优异显色特性的 光。由于显示出具有宽的半宽度的发光，故发现本实施方案的磷光体易于提供具有优异显 色特性的光。
[0069] 同时，采用商购获得的磷光体（Ca活化型a -SiAlON磷光体）作为比较例Ι-a的 磷光体，并且以相同方式测量其发射光谱。结果发现发射峰波长和其半宽度分别是593nm 和 90nm。
[0070] 随后，使用由实施例1的磷光体给出的发射光谱来模拟展现白炽色光谱的发光装 置。假设所述磷光体与显示出峰波长范围在400nm到470nm的发射光谱的蓝光LED组合， 由此计算色温、色度以及Ra。
[0071] 结果，根据基于由实施例1的磷光体给出的光谱的模拟，估计色温、色度以及Ra分 别是3259K、（0. 430, 0.421)以及Ra = 70。另一方面，根据基于由作为类似于比较例Ι-a的 Ca活化型a -SiAlON磷光体的比较例Ι-b的磷光体给出的光谱的模拟，估计色温、色度以及 Ra分别是2843K、（0. 457, 0. 424)以及Ra = 52。图6所示为通过计算获得的每一色度，表 2显示的是计算结果。
[0072] 表 2
[0073]
[0074] 因此，将根据本实施方案的磷光体与显示出400nm到470nm的发射峰波长的蓝光 LED组合，以获得根据所述实施方案的发光装置。发现所得装置的特征是发光效率与显色特 性都是优异的。
[0075] 借助于用于薄膜的X射线衍射仪（D8 Discover Gadds，Vantec-2000 [商标]，由 Bruker AXS制造）对实施例1的磷光体进行微焦点X射线衍射（μ XRD)测量。结果显示 为图4中的实线。图4中的XRD谱图是通过根据布拉格-布伦塔诺法用Cu-Κα线辐射进 行的X射线衍射测量来获得。如图4中所示，在以下衍射角（2Θ)下存在峰：11. 06°到 11.46。、18. 24。到 18. 64。、19. 79。到 20. 18。、23· 02° 到 23. 42。、24· 80° 到 25. 20。、 25.60。到 26.00。、25.90。到 26.30。、29.16。到 29.56。、30.84。到31.24。、31.48。 到31.88°、32.92 °到 33.32 °、33.58 °到 33.98 °、34.34 °到 34.74 °、35.05 °到 35.45°、36.06°到 36.46。、36.46°到 36.86。、37.15°到 37.55。、48.28°到 48.68。 以及 56. 62° 到 57. 02°。
[0076] 图4中的虚线显示由具有Sr2Si7Al3ON 13的晶体结构的Ce活化型发黄光磷光体（比 较例2)给出的XRD谱图（XRD粉末图样）。
[0077] 表3显示图4中的峰的相对强度。
[0078] 表 3
[0079]
[0080] 晶格常数是由XRD谱图计算，因此，发现比较例2和实施例1的晶格常数分别是 3=11.69人，匕=21.38人，〇=4.96人和玨=11.69入，匕=21.34人，。=4.95人。
[0081] 另外，从实施例1的磷光体拾取三个颗粒，并借助于电子探针显微分析仪（EPMA， JXA-8100[商标]，由JEOL Ltd.制造）对其进行组成分析。为进行比较，也以相同方式对 具有Sr2Si7Al 3ON13的晶体结构的Ce活化型发黄光磷光体（比较例2)进行组成分析。结果 显示于表4中。
[0082] 表 4
[0083]
[0084] 本公开内容的实施方案提供了一种能够高度有效地发射具有宽半宽度发射光谱 的橙色光的磷光体。如果所述实施方案的发橙色光磷光体与蓝光LED组合，将能够获得显 色特性与发光性能均优异的发光装置。
[0085] 尽管已经描述某些实施方案，但这些实施方案只是作为实例提供，并且不打算限 制本发明的范围。事实上，本文描述的新颖方法和系统可以按多种其它形式实施；此外，在 不偏离本发明的精神的情况下，可以对本文所描述的方法和系统的形式作出各种省略、取 代和改变。所附权利要求书和其等效内容意图涵盖在本发明的保护范围和精神内的这些形 式或修改。
【主权项】
1. 一种磷光体，其在峰波长范围是250nm到500nm的光激发下展现发射峰波长在 565nm到600nm范围内的发射光谱，前提条件是所述发射峰的半宽度是包括两端端值的 115nm到180nm，所述磷光体具有Sr2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。2. 根据权利要求1所述的磷光体，其由下式（1)表示： (SivxCex) 2ySi10_zAlz(0，N)w (1) 其中x、y、z及w分别满足以下条件： 0? 06 彡X彡 1， I.Ky^ 1. 25, 2彡z彡3. 5,及 13 <w< 15。3. 根据权利要求1所述的磷光体，其中所述晶体结构的晶格常数与Sr2Si7Al30N13的晶 格常数的差异在±15%的范围内。4. 根据权利要求1所述的磷光体，其中所述晶体结构的Sr-N及Sr-O的化学键长度与 Sr2Si7Al3ON1^Sr-N及Sr-O的化学键长度的差异在± 15%的范围内。5. 根据权利要求1所述的磷光体，其在根据布拉格-布伦塔诺法用Cu-Ka线辐射进行 的X射线衍射测量中在以下衍射角（2 0 )显示出至少十个峰：11. 06°到11. 46°、18. 24° 到18.64°、19.79°到20.18°、23.02 °到 23.42 °、24.80 °到 25.20 °、25.60 °到 26.00°、25.90°到26.30。、29.16°到29.56。、30.84°到31.24。、31.48°到31.88。、 32.92。到 33.32。、33.58。到 33.98。、34.34。到 34.74。、35.05。到 35.45。、36.06。 到 36.46。、36. 46° 到 36.86。、37. 15° 到 37.55。、48. 28° 到 48. 68。以及 56. 62。到 57.02。。6. 根据权利要求1所述的磷光体，其通过以下步骤制备： 混合以下组分以制备混合物： 含Sr的原料，所述原料选自Sr的硅化物、氮化物或碳化物， 含Al的原料，所述原料选自Al的氮化物、氧化物或碳化物， 含Si的原料，所述原料选自Si的氮化物、氧化物或碳化物，及 含Ce的原料，所述原料选自Ce的氧化物、氮化物或碳酸盐， 然后 对所述混合物进行烧制。7. 根据权利要求6所述的磷光体，其中原料的所述混合物是在氮气氛围中在1到10倍 的增加的压力下进行烧制，然后在氮气和氢气氛围中在大气压力下进一步进行烧制。8. -种发光装置，其包括 发光元件，所述发光元件发射出峰波长范围是250nm到500nm的光，以及 发光层，所述发光层含有根据权利要求1所述的磷光体。9. 根据权利要求8所述的装置，其显示60或更高的平均显色指数（Ra)。10. -种用于制备根据权利要求1所述的磷光体的方法，其包括以下步骤： 混合以下组分以制备混合物： 含Sr的原料，所述原料选自Sr的硅化物、氮化物或碳化物， 含Al的原料，所述原料选自Al的氮化物、氧化物或碳化物， 含Si的原料，所述原料选自Si的氮化物、氧化物或碳化物，及 含Ce的原料，所述原料选自Ce的氧化物、氮化物或碳酸盐， 然后 对所述混合物进行烧制。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述混合物是通过按照从重量较轻到较重的次 序干混呈粉末形式的所述原料来制备。12. 根据权利要求10所述的方法，其中所述烧制步骤是根据单阶段烧制在5atm或更高 压力下在1500°C到2000°C的温度下进行。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述烧制步骤是在氮气氛围中进行。14. 根据权利要求13所述的方法，其中在所述烧制之后，对经烧制过的混合物在氮气 和氢气氛围中进行烧制。
【专利摘要】本公开内容的实施方案提供了一种在峰波长范围是250nm到500nm的光激发下展现在565nm到600nm波长范围内的发射峰的磷光体。所述发射峰的半宽度是包括两端端值的115nm到180nm。这一磷光体具有Sr2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。
【IPC分类】H01L33/50, C09K11/64
【公开号】CN104893719
【申请号】CN201510092361
【发明人】阿尔贝萨惠子, 福田由美, 石田邦夫, 三石严, 冈田葵, 服部靖, 平松亮介, 加藤雅礼
【申请人】株式会社东芝
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】EP2915862A1, US20150247085
最新回复(0)