磷光體和磷光體的制備方法以及使用所述磷光體的發光裝置的制造方法
【專利說明】磷光體和磷光體的制備方法以及使用所述磷光體的發光裝 CP3
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本申請是基于先前在2014年3月3日提交的日本專利申請第2014-040761號并 要求其優先權權益，該申請完整內容通過引用并入本文中。
技術領域
[0003] 本公開內容的實施方案涉及磷光體和使用所述磷光體的發光裝置。
【背景技術】
[0004] 發白光裝置包含例如藍光LED、在藍光激發下發紅光的磷光體以及在藍光激發下 發綠光的另一種磷光體的組合。然而，如果含有在藍光激發下發黃光的磷光體，那么就可以 使用更少種類的磷光體來制造所述發白光裝置。同時，發射暖白或白熾色光的裝置可以通 過使用藍光LED與在藍光激發下發橙色光的磷光體的組合來制造。
【附圖說明】
[0005] 圖IA到圖IC所示為Sr2Si7Al3ON13的晶體結構。
[0006] 圖2所示為舉例說明根據一個實施方案的發光裝置的構造的示意性截面圖。
[0007] 圖3所示為舉例說明根據另一個實施方案的發光裝置的構造的示意性截面圖。
[0008] 圖4所示為由實施例1和比較例2的Sr2Si7Al 3ON13磷光體給出的XRD譜圖 (profile)〇
[0009] 圖5所示為由實施例1以及比較例1-a和2的磷光體給出的發射光譜。
[0010] 圖6所示為根據基于藍光LED光譜以及由實施例1和比較例Ι-b的磷光體給出的 發射光譜的模擬而計算的色度（x，y)。
【具體實施方式】
[0011] 現將參照附圖解釋實施方案。
[0012] 根據實施方案的磷光體在峰波長范圍是250nm到500nm的光的激發下展現發射 峰在565nm到600nm波長范圍內的發射光譜，并且所述發射峰的半寬度是包括兩端端值的 115nm到180nm。這一磷光體具有Sr 2Si7Al3ON13的晶體結構，且由鈰活化。
[0013] 以下將詳細地解釋所述實施方案。
[0014] 由于在峰波長是250nm到500nm的光的激發下顯示出峰波長是565nm到600nm 的發光，故根據所述實施方案的磷光體可以發射橙色的光。因此這種磷光體主要發射出在 橙色范圍內的光，并且因此在下文中將其稱為"發橙色光磷光體"。本實施方案的發橙色光 磷光體的特征在于其顯示出具有較寬的半寬度的發射光譜。具體地說，當由峰波長范圍是 250nm到500nm的光激發時，所述磷光體展現在565nm到600nm波長范圍內的發射峰，在特 征上其具有包括兩端端值的115nm到180nm的半峰寬。所述實施方案的磷光體是由Ce活 化，Ce的特性使得半寬度是115nm或更大。實際上所制備的Ce活化型磷光體傾向于顯示 出更寬的發射半寬度，因為在整個磷光體中Ce濃度和基質組成常常是不均一的。然而，Ce 濃度和基質組成的不均一性可引起效率降級，因此所述半寬度優選是ISOnm或更小。此范 圍內的半寬度與已知的Eu活化型磷光體的半寬度相比更寬，因此所述實施方案的磷光體 使制造顯示大顯色指數（color rendering index)的發光裝置成為可能。為了實現大顯色 指數，所述半寬度優選120nm或更大，但是170nm或更小。
[0015] 所述實施方案的發橙色光磷光體含有具有與Sr2Si7Al 3ON13S本上相同的晶體結構 的基質，并且所述基質被Ce活化。具體地說，根據所述實施方案的發橙色光磷光體是由下 式⑴表示：
[0016] (SivxCex) 2ySi10_zAlz (0, N) w (1)〇
[0017] 在該式中，x、y、z以及w分別滿足以下條件：
[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摩爾％的量的Sr被Ce置換，那么磷光體可以具有足夠高的發光效 率。可以將Sr完全用Ce置換（即，X可以是1)，但是如果X小于0.5,那么可以最大限度 地避免發射概率的降低（濃度淬滅）。因此，X優選是包括端點的0. 06到0. 12。所述實施 方案的磷光體以與通常已知發黃光磷光體相比呈相對大的量含有Ce作為發射中心，由此 在峰波長范圍是250nm到500nm的光的激發下發射橙色光，即，具有在565nm到600nm的波 長范圍內的寬的半寬度峰的發光。可存在含有并非Sr和Ce的金屬元素作為無法避免的雜 質的情況，但即使在那些情況下，本實施方案的效果通常也會充分顯現。
[0023] 如果y小于1. 1，晶體缺陷增加至會降低效率。另一方面，如果y大于1.4,那么過 量的堿土金屬可以呈其它相的形式沉積，從而使發光性能劣化。因此，y優選是包括端點的 L 15 到 L 25。
[0024] 如果z小于2,那么過量的Si可以呈其它相形式沉積，從而使使發光性能劣化。另 一方面，如果z大于3. 5,那么過量的Al可以呈其它相形式沉積，從而使使發光性能劣化。 因此，z優選是包括端點的2. 5到3. 3。
[0025] 在該式中，w代表0和N的總數。如果w小于13或大于15,那么本實施方案的磷 光體通常無法保持晶體結構。有時，在制造過程中形成其它相，以致無法充分獲得實施方案 的效果。
[0026] 由于滿足了所有以上條件，故根據本實施方案的磷光體可以在峰波長范圍250nm 到500nm的光的激發下，有效地發射具有寬半寬度發射光譜的橙色光。因此，該磷光體可以 提供具有優異顯色特性的光。
[0027] 根據本實施方案的發橙色光磷光體是基于Sr2Si7Al 3ON13，但其構成元素 Sr、Si、A1、 〇及N可以被其它元素和/或Ce置換以與基質形成固溶體。這些變化如置換通常會改變晶 體結構。然而，其中的原子位置僅略有改變，以使得化學鍵不會斷裂。此處，原子的位置取 決于晶體結構，取決于被其中的原子占據的位點，并取決于其原子座標。
[0028] 只要發橙色光磷光體不改變其基本晶體結構，本公開內容的實施方案就會導致目 標效應。可以存在磷光體的晶體結構在晶格常數和/或Sr-N和Sr-O化學鍵長度（鄰近原子 間距離）方面不同于Sr2Si7Al3ON13的情況。然而，即使在這種情況下，如果基于Sr 2Si7Al30N13 的晶格常數或化學鍵長度（Sr-N和Sr-O)，差異在± 15%的范圍內，那么晶體結構定義為相 同的。此處，晶格常數可以通過X射線衍射法或中子衍射法測定，Sr-N和Sr-O的化學鍵長 度（鄰近原子間距離）可以由原子座標計算。
[0029] Sr2Si7Al3ON13晶體屬于單斜晶系，尤其是屬于斜方晶系，其晶格常數例如是 a= 11.70 A, b=2 1.41 A 及c=4.96 A。Sr2Si7Al3ON1^的化學鍵長度（Sr-N 和 Sr-O)可 以由表1中所示的原子座標計算。
[0030] 表 1
[0031]
[0032] 根據本實施方案的發橙色光磷光體需要具有以上晶體結構。如果化學鍵長度相對 于以上所述大大地改變，那么其可斷裂以形成另一種晶體結構，并因此不能獲得本實施方 案的效果。
[0033] 本實施方案的發橙色光磷光體是基于具有與Sr2Si7Al 3ON1Jg同的晶體結構的無機 化合物，但構成元素 Sr部分地被發射中心元素 Ce置換，且每種元素的量受到限制。在這些 條件下，根據本發明實施方案的磷光體具有高發光效率，并且顯示出寬半寬度的發射光譜。
[0034] 圖1舉例說明了基于表1中的原子座標的Sr2Si7Al 3ON13的晶體結構。圖I (a)、（b) 及（c)分別是晶體結構沿c軸、b軸及a軸的投影。在所述圖中，301表示Sr原子，該原子 被Si原子或Al原子302以及0原子或N原子303包圍。Sr 2Si7Al3ON13晶體可以通過XRD 或中子衍射法鑒別。
[0035] 本實施方案的磷光體具有由上式（1)表示的組成，并且在根據布拉格-布倫塔 諾法（Bragg-Brendano method)用Cu-Ka線福射測量的X射線衍射譜圖中，在特定衍射 角（2 Θ)處顯示多個峰。這意味著其XRD譜圖在以下衍射角（2 Θ)下具有至少十個峰： 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] 根據本發明實施方案的發橙色光磷光體可以通過以下步驟制備：混合含以上元素 的原料，然后對混合