专利名称：铈和铕掺杂的无机发光材料组合物及包含其的发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及无机发光材料(phosphor material)和包含其的发光器件。 更具体地，本发明涉及可用于用于制造暖白光的发光器件中的无机发光材料。
背景技术：
发光二极管和激光二极管是众所周知的在施加足够电压时能产生光的 固态发光元件。发光二极管和激光二极管可以一般称作发光器ft("LED")。 LED 通常包括在衬底上生长的外延层中形成的p-n结，衬底例如为蓝宝石、硅、碳化 硅、砷化镓等。由LED产生的光的波长分布通常取决于制造p-n结的材料以及 构成该器件的工作区的薄外延层的结构。LED可用于发力照明应用，例如，作为传统白炽灯和/或荧光发光的 替代c同样地，常期望的是提供产生具有相对高显色指数(color rendenng index, CRI)的白光的光源，以致于被该光照亮的物体可以显得更自然。光源的 显色指数是由所述光源产生的光精确地照亮宽范围色彩的能力的客观量度。显 色指数范围为从对于单色光源基本为零到对于白炽灯光源接近于100。另外，具体光源的色度(chromaticity)可称作该源的"色点"。对于白 色光源，色度可称作该源的"白点"。白色光源的白点通常沿着色度点的轨迹而 下降，所述色度点轨迹对应于由加热至给定温度的黑体辐射体刻寸的光的颜色。
5因此，白点可ilil光源的相关色温(correlatedcolortemperature， CCT)来识别，相
关色温是受热的黑体辐射体匹配该白色光源的颜色或色调(hue)的温度。白光 通常具有约4000至8000K的CCT。 CCT为4000的白光具有淡黄色的颜色。 CCT为8000K的白光在颜色上是更浅蓝色的，可称作'冷白"。"暖白"可用于描 述CCT为约2600K至3500K的白光，其在彦页色上是更微红色的。为了产生白光，可以使用多个发射不同颜色光的LED。由所述LED 划寸的光可组合从而产生所需强度和/或颜色的白光。例如，当红-、绿-和蓝-发 光的LED同时通电时，取决于组分红、绿和蓝光源的相对强度，所得的组合光 可呈现白色或近白色。然而，在包括红、绿和蓝LED的LED灯中，组分LED 的光谱能量分布可以相对窄(例如约10至30nm半高全宽(foll width at half maximum, FWHM))。尽管使用这样的灯有可能获得相当高的发光效能和/或 显色性，可以存在于其中难以得到高效率(例如约550nm)的波长范围。另外，通过用诸如无机发光材料颗粒的波长转换材料包围LED，可将 来自单色LED的光转换为白光。术语"无机发光材料(phosphor)"可以在本文 中用于指在一个波长处吸收光而在不同波长处再发射光的任何材料，不管吸收 和再发射之间的延迟以及不管所涉及的波长。因此，术语"无机发光材料"在本 文中可以用于指有时叫作荧光的和/或磷光的材料。 一般地，无机发光材料吸收 具有较短波长的光而再划寸具有较长波长的光。例如，由LED在第一波长划寸 的一些或全部的光可被无机发光材料颗粒吸收，该颗粒可响应性地在第二波长 划寸光。例如，单一发蓝光LED可被黄色无机发光材料例如铈掺杂的钇铝石榴 石(YAG)包围。所得的光是蓝光和黄光的组合，对观察者而言可显示为白色。然 而，产生自基于无机发光材料的固态光源的光的CRI可能不是最佳的。因此， 由所述配置产生的光源可显出白色，由于所述光所提供的光谱，由该光照明的 物体可能看起来不具有所期望的颜色。例如，由于来自被黄色无机发光材料覆 盖的蓝色LED的光在可见光谱的红色部分可能几乎没有能量，所以在物体中的 红色可能不被很好地照亮。结果，当在这样的光源下观察时，该物体可能看起 来具有不自然的颜色。因此，在所属技术领域中对于改善的无机发光材料以及对于包含其的 暖白LED有持续的需求。
发明内容
根据本发明的一些实施方案，提供式I的化合物
线QDdEe (I)
其中A包括钙(Ca)、锶《Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、钇(Y)、铪(Hf)、镧系元素和/
或碱土 (第n族)金属；
B包括Eu2+和Ce3、
C包括至少一种四面体配位的三价元素； D包括至少一种四面体配位的四价元素；
E包括N、 O、 F、 C、 S、 Cl、 Br禾口/或I，其中a+b二l， c+d=2，禾口其中 该化合物具有CaAlSiN3型晶体结构。在本发明的具体实施方案中，a为0.7至1.3; b为0.01至0.3，在一些 实施方案中，b为0.05至0.2; c为0.5至1.5; d为0.5至1.5; e为2.5至3.5。另外，根据一些实施方案，式I的化合物可以平均颗粒尺寸为约0.5)Lim 至约30,的粉末形式存在。根据-一些实施方案，无机发光材料具有500至700nm范围内的最大发 射波长。当无机发光材料用波长在约380nm至约480nm范围中的辐射进行照射 时，可产生最大发射波长。而且，在一些实施方案中，在最大发射光谱的半高 处的全宽可在约120nm至约200nm的范围内。该无机发光材料可具有约60至 约100%范围内的转换效率。根据本发明的实施方員提供的是包括无机发光材料(在一些实施方 案中是式I的化合物)和发光元件的发光器件。根据本发明的实施方案，该发光 元件可以在约380nm至约470nm范围内的波长，光，该无机发光材料可吸收 由该发光元件发射的至少一些光，并可划寸在约500nm至约700nm范围内的波 长处具有最大发射的光，其中FWHM在约120nm至约200nm的范围内。此外， 由该发光器件产生的光可具有至少80的CRI，并且可具有在约2500至约4500K 范围内的相关色温。本发明一些实施方案的发光器件还包括其他元件，例如散射层 (scattering layer)、惰性层(inert layer)禾口/或^lt层(emissive layer)。
图1描绘了 ( ) Ce3+掺杂的CaAlSiN3、 (口)Eij2+掺杂的CaAlSiN3、 (o) 03+和En2+共掺杂的CaAlSiN3的模拟发射光谱。图2、 3和4示出了根据本发明一些实施方案、可包括无机发光材料 的发光器件。
具体实施例方式下面在下文中将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明 的实施方案。然而，本发明不应解释为限制于本文中所列举的实施方案。相反 地，提供这些实施方案，以使得本公开完全和完整，以及充分地将本发明的范 围传达给所属技术领域的技术人员。在附图中，为了清楚放大了层和区域的厚 度。相同的附图标记在全文中指代相同的要素。在本文中使用的术语"和/或'包 括相关所列条目的一个或多个的任意和全部组合。在本文中使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的，而不意味着限 制本发明。如本文中所使用的，单数形式的"a"、 "an"、 "the (i勤所述)"意> 也包括复数形式，除非该内容中清楚地进行了另外指示。将进一步理解地是， 术语"包括"和/或'包含"当用于本说明书时，指定了存在已提到的特征、徵、 步骤、操作、元件和/或组分，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操 作、元件、组分和/或它们的组的存在和/或添加。将被理解的是，当提到元件例如层、区域或衬底为在另一元件"上"或 延伸到另一元件"上"时，该元件能直接在该另一元件上或直接延伸到该另一 元件上，或者也可存在中间元件。相反地，当提到元件为"直接在另一元件上" 或"直接延伸到另一元件上"时，就没有中间元件存在。将被理解的是，当提到 元件为"连接"或'耦合"到另一元件上时，该元件可直接连接或耦合至U该另一元件 上，或者可以存在中间元件。相反地，当提到元件为"直接连接"或'直接耦合" 到另一元件上时，就没有中间元件存在。相同的附图标记在说明书始终指代相 同的要素。将被理解的是，尽管术语第一、第二等在本文中可用于描述各种元件、 组分、区域、层和/或部分(section),但这些元件、组分、区域、层和/或部分不 应受到这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件、组分、区域、层和/或 部分与另一区域、层或部分相区分。因此，下面讨论的第一元件、组分、区域、
8层或部分能叫做第二元件、组分、区域、层或部分，而不脱离本发明的教导。此外，如图中描绘的那样，相关性的术语例如"劍氏的'或"底部'以及
"较高的"或'顶^'在本文中可用于描述一个元件与另一个元件的关系。要理解的 是，相关性的术语旨在包括该器件的除了在图中示出的定位之外的不同定位。
例如，假如在图中器fMS转，描述为在其它元件"较低"侧上的元件于是会定位
在所述其它元件的"较高的"侧上。因此，取决于图的具体定位，示例性的术语"较 低的"可包括"较低的"和"较高的"两种定位。相似地，假如在一个图中的器fM羽 转，描述为在其它元件"下面"或"之下"的元件于是会定位在所述其它元件 的"上方"。因此，示例性的术谱'在......下面"或'在......之下"能包括上方和下方
的两种定位。参考示意性示出本发明理想实施方案的横截面示意图，在本文中描绘 本发明的实施方案。同样地，作为例如制造技賴B/或公差的结果，和所示微 不同是可预期的。因此，本发明实施方案不应解释为限制为本文中示出的区域 的具体形状，而是包括由例如制造产生的形状中的偏差。例如，图示或描绘为 矩形的蚀刻区域通常将具有圆的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域本质 上是示意性的，并且它们的形状并不旨在示出器件的区域的精确皿，而且不 旨在限制本发明的范围。除非另有定义，在本文中使用的所有的术语(包括技术的和科学的术 语)具有与由本发明属于的所属技术领域的普通技术人员普遍理解的相同含义。
还将被理解的是，术语，例如在普遍使用的字典中定义的那些术语，应解释为 具有与它们在本说明书上下文和相关技术中的含义相一致的意义，而不解释为 理想的或过度正式的含义，除一瞎本文中特意如此定义了。根据本发明的一些实施方案，提供了可用作无机发光材料的新颖化合 物。特别地，本发明的一些实施方案提供了可用于暖白固态发光器件的无机发 光材料。如上所述，已知单一发蓝光LED可用黄色无机发光材料包围，蓝光 和黄光的组合对观察者可显示为白色。也可添加发红光的无机发光材料颗粒从 而提高光的显色性能，也就是使得光显得更"暖"。例如，典型地分别在520至 580nm和590至640nm范围内具有最大发射波长的黄色和红色无机发光材料， 可混合在浆料中并沉积至IJ芯片上，或者通过电泳沉积来共沉积至U芯片上。例如，欧洲专利公开No.1696016描述了 Eu,参杂的CaAlSiN3无机发光材料可生产具 有约600至约640nm范围的发射光谱的红色无机发光材.料。另外，名称为A^nA
^7/7/,c加ora (发明者Ronan P. Le Toquin禾B Anthony K. Cheetham)的美国专利 申请公开No.2007/0075629描述了 Ce",的CaAlSiN3无机发光材料可产生具 有约500至约700nrn范围的发射光谱的黄光。因而，例如，为了产生暖白光， ，两禾中无机发光材料的粉末可物理混合并包括在LED中。然而，黄色和红色无机发光材料颗粒的混合物也可存在着挑战。具体 地，与仅使用一类无机发光材料时的转换效率相比，基于两种无机发光材料的 累积损失确定的无机发光材料的转换效率可降低。另外，该较高划寸波长的无 机发光材料的激发曲线(excitation curve)可以是宽的，并且可与该劍氐划寸波 长的无机发光材料的发射曲线(emissK)ncurve)相重合，导致再吸收。在本文中提供的是可用作无机发光材料并可降低或消除一些前述挑 战的化合物。在本发明的一些实施方案中，提供的是+2氧化态的铕(Ev^和+3 氧化态的铈(Ce,共掺杂的CaAlSiN3无机发光材料。如在图1中提供的模拟刻寸 光谱所图示的那样，Ce和Eu划寸体对CaAlSiN3的共掺杂可提供具有能为约 500至约700nm范围的发射带的无机发光材料。另外，可实现在CaAlSiN3晶体 结构中原子的取代，以致于在本文中公开的其他无机化合物也产生在约500至 约700nm范围内的光，于是当用于包括蓝光，固态管芯(die)的LED中时 可产生暖白光。根据本发明的一些实施方案，提供的是式I的化合物
线QAiEe (I)
其中A包括l丐(Ca)、锶《Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、紀(Y)、铪(Hf)、镧系元素和/
或碱土 (第n族)金属；
B包括Eu2+和Ce3、
C包括至少一种四面体配位的三价元素； D包括至少一种四面体配位的四价元素；
E包括N、 0、 F、 C、 S、 Cl、 Br和/或I，其中a+b二l， c+d=2，和其中 该化合物具有CaAlSiN3型晶体结构。在本发明的一些实施方案中，a为0.7至1.3; b为0.01至0.3，在一些
10实施方案中，b为0.05至0.2; c为0.5至1.5; d为0.5至1.5; e为2.5至3.5。在具体实施方案中，每一组A、 B、 C、 D和/或E中的元素可选自更 具体的元素组。例如，根据本发明的一些实施方案，A可包括Mg、 Ba、 Sr和/ 或Ca，在具体实施方案中，A可包括Ca。此外，在具体实施方案中，A可包括 Sr和Ca， Sr和Ca的比例使執Sr的摩尔分数)+(Ca的摩尔分数)等于1 ，或者x(Sr) +X(Ca)=l。作为附加的例子，在本发明的一些实施方案中，C可包括A1、 B、 Ga、 P、 In、 Sc、 Y、 Gd、 Lu禾口/或Zr，在具体实施方案中，C可包括A1。在又 另一例子中，根据本发明的一些实施方案，D可包括Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Zr和/ 或Hf，在一些实施方案中，D可包括Si，以及在具体实施方案中，C可包括AJ 而D可包括Si，其中c+d二2。另外，在一些实施方案中，E可包括N、 C、 S、 Cl、 Br、 I和/或F，在一些实施方案中，E可包括N，以及在具体实施方案中， E可以包括处于一定比例的O和N，其中(O的摩尔分数)+(N的摩尔分数)等于 3，或者x(0)+x,3。根据本发明的一些实施方案，无机发光材料是掺杂浓度为约O.l至约 20%，在一些实施方案中为约0.5至约20%，的Eu和Ce的CaAlSiN3。如所属技术领域的技术人员将理解的，j顿的短语"CaMSiN3型"意思 尉旨具有与CaAlS叫的基础结构、配位和晶格参数相同的晶体结构，但其中， 在一些实施发方案中，其他元素可取代i3A铐、铝、硅和/或氮的位置，使得在 式I中，A组和B组的元素可在钙的晶体学位置取代转，C组的元素可在铝的 晶体学晶格位置取代铝，D组的元素可在硅的晶体学晶格位置取代硅，以及E 组的元素可在氮的晶体学位置取代氮。在一些实施方案中，式I的化合物结晶为 斜方晶系，具有Cmc2,空间群，以及具有大约为a=9.80A、b=5.65A和c=5.06A 的晶胞参数。式I的化合物可以多晶态颗粒形式存在，在本发明的一些实施方案中， 式I中至少一种化合物可以以平均颗粒尺寸在约0.5拜至约30mhi范围内的粉末 形式存在。在另外的实施方案中，式I中的化合物可以以单晶材料形式存在，并 可以使用，例如，用于在2007年5月16日申请、名称为&"映C，to/ L妙f Cb veraw 5ifrwcft^es For丄g/^五m故勿gZ)ew'cas(发日月者Ronan P. Le Toquin, Nick Medendoip, Bemd Keller和Arpan Chakraborty)的美国申请No. 11/749258描述的
发光器件中，在此全文M引用结合进来。
如上所述，在本发明的一些实施方案中，无机发光材料可以具有在约 500nm至约700nm范围内的最大^J寸波长。此外，在一些实施方案中，当无机 发光材料用波长在约380nm至约470nm范围中的辐射进行照射时，产生最大发 射波长。另外，在一些实施方案中，最大发射光谱的FWHM小于约200nm。因此，当和蓝色鄉光源一起j柳时，本发明一些实施方案的无机发 光材料可提供暖白光，该暖白光具有相当高的CRI(例如大于80)、改善的转换效 辨例如，至约60%至约100%的范围)以及降低的再吸收。另外，在本发明的实 施方案中，可提供具有在2500至约4500K范围内的CCT的暖白光。此外，这 样的无机发光材料可提供制造益处，如仅使用一类无机发光材料那样，并且因 此在不同无机发光材料之间的颗粒尺寸匹配不是必需的了。根据本发明的实施方案提供的无机发光材料可通过任何合适的方法 来合成。例如，在一些实施方案中，可以称量化学计量量的金属元素例如Ca、 Sr、 Al和/或Si，与Ce和Eu源混合，并在惰性气氛下研磨以最小ifc/防止卩絲军 (degradation),例如氧化或水解。该混合物可以随后在氮气(N2)、氮，氢气混合 物(N2/H2)禾口/或氨(NH3)气流下加热至例如约145(TC至160(TC范围内的温度。在 其他实施方案中，除了使用金属氮化物例如Sr2N、 Ca3N2、 A1N、 Si3N4、 Si2N2(NH)、 Si2N20和Si(NH)2代替JlM金属外，可使用相似工序。此外，在一些实施方案 中，可使用金属和金属氮化物的混合物。在仍旧其他实施方案中，式I化合物的单晶可M任一合适的方法形 成。例如，在一些实施方案中，可MCzochralski生长方法来形成。Czochralski 方法是通过以下来步骤制备大单晶或晶块(boule)的方法将无机材料的小籽 晶(seedciystal)插A^t真有熔融的相似材料的坩埚中，接着在旋转它的同时缓 '斷人熔体中拉起该籽晶。在一些实施方案中，单晶可M诸如MOCVD、 MBE 等的单晶薄膜沉积技术而形成。根据本发明的一些实施方案还提供的是包括至少一式I的化合物以及
发光源的发光器件。发光源可包括发光二极管、激光二极管和/或包含一个或多个半导体 层、衬底和一个或多个接触层(contact layer)的其他半导皿件，所述半导体 层可包括硅、碳化硅、氮化W卩/或其他半导体材料，所述衬底可包括蓝宝石、 硅、碳化硅和/或其他微电子衬底，所述接触层可包括金属和减其他导电层。半
12导体发光器件的设计和制造对具备所属技术领域技术的人员来说是公知的，因 而无需在本文中详细描述。例如，本发明的一些实施方案的发光器件可包括结构，例如基于氮化
镓的LED和/或在碳化硅衬底上制造的激光器结构，例如由北卡罗来纳州， Durham的Cree， Inc.制造和销售的那些器件。本发明可适合与LED禾n/或提供工 作区(active region)的激光器结构一起使用，后者例如在美国专利Nos.6201262、 6187606、 6120600、 5912477、 5739554、 5631190、 5604135、 5523589、 5416342、 5393993、 5338944、 5210051、 5027168、 5027168、 4966862和/或4918497中描 述的，它们的公开全文在本文中通过引用结合进来，如同在本文中对其充分描 述了一样。在于2003年1月9日公开的名称为/// M r油丄/g/^ 五附/故"g Z)/oflfe Sracft/re5 ff^/z a (^wowfwm呢//朋d 5"w/ e厂A7 rice, Grawp i77 iVzfr/^fe
公开美国专利申请公开No.2003/0006418Al中，以及名称为Dg紐五m故/"gD/o6fo
美国专利申请公开No.2002/0123164Al描述了其他合适的LED禾B/或激光器结构, 它们的公开全文在本文中通过弓l用结合进来，正如在本文中对其充分描述了一 样。此外，无机发光材料涂覆的LED也可适合用于本发明的一些实施方案中， 例如在名称为尸/ ayp/2。r-C。atoi Zig似5m故/"g D/ofifey /"c/wdwg 7^pemi 朋d Fa/wc加'朋Mef/ o必7fen /w、于2003年9月9日申请的美国申请系列 No.10/659241中描述的那些，其公开全文在本文中3131引用结合进来，就好像 在本文中对其充分说明了一样。LED和/或激光器可以经构造以操作使得发生穿 过衬底的光发射。在这样的实施方案中，衬底可图案化以致于提高器件的光输 出，例如在上面引用的美国专利申请公开No,2002/0123164Al中描述的那样。 另外，根据本发明一些实施方案，式I的化合物可用于LED中，LED是如上引 证的在2007年5月16日申请、名称为S&gfe Co^to/ Lz'g/zf Co"vera'o" Sirwcft^es R^Z^/^五w她"gZ)ev/c^的美国申请No.11/749258，以及名称为C^/ca/尸e《oww 々r So/W Stofe 五w/故wg A/e^(%&朋d 》r F"6hcari;ig朋(i
的美国专利申请系列No. 11/563840中所描述的。
图2是根据本发明一些实施方案的固态发光器件的横截面图。如图2 中所示，预制体100，其可包括式I的无机发光材料化合物，经构造以使得至少一些从固态发光管芯110 SJ寸的光能从中透过。换而言之，该预制体对来自固
态发光管芯110的辐射是透明的。也可在预制体100上和/或在管芯110上-提供 层140，例如粘合层，该层将预制体訓与固态发光管芯110彼此相附着，例如 粘合性附着，以及还将预制体100和固态发光管芯110彼此光学耦合。在一些 实施方案中，式I的无机发光材料化合物以分散于柔性或非柔性基质中的颗粒形 式存在于预制体100中。如下面进一步的描述，根据本发明的其他实施方案也 可提供其他光学元件。如上所述，预制体100可包括柔性或非柔性材料。柔性材料的例子为 基于硅酮的室温硫化(RTV)橡胶材料和/或基于硅酮的聚合物材料，其可广泛得 至ij，例如来自DowCorning、 Shin-Etsu、 NuSil、 GE以及其他。非柔性材料的例 子为玻璃。层140可为透明环氧树脂，例如得自DowComing、 Shin-Etsu、 NuSil、 GE以及其他的热固性硅酮凝胶或橡胶，和/或任何其他透明环氧树脂。在一些 实施方案中，预制体可为LED管芯的面的大概尺寸，例如约1000nmx1000,， 并可以具有约15拜至约75,的厚度。然而，在其他实施方案中可以提供其他 尺寸。同样如图2中所示，固态发光管芯可包括接触垫(contactpad)，例如 阴极120a，预制体100在一些实施方案中(未示出)可包括经构造以使得该外 部接触垫C暴露的缺口、洞和/或其他空隙。然而，如图2中所示的那样，在一 些实施方案中，使用不穿过预制体自身100而是穿过层140的低轮廓引线接合 130 (lowprofile雷ebond)。在这些实施方案中，在将该粘合/耦合层140和预制 体100放置到管芯110上之前，引线130可接合到阳极120b或阴极120a上。 低轮廓引线接合实施方案可消除在预制体100中进行剪切的需要，这能使得在 组装期间预制体更容易对齐。此外，根据本发明的一些实施方案，发光器件包括施加至顾制体表面 上的翻寸层。在一些实施方案中，Mt层包括ZnO、 Ti02、 A1203、 SrO2禾口/或 Zr02。另外，如所属技术领域的技术人员将理解的，用于LED中的其他元件例 如反射器、惰性层和/或发射层，可用于根据本发明实施方案的发光器件中。根据一些实施方案的包装的发光器件(packaged light emitting device) 200图示于图3中。LED包装还包括用于将LED包装电连接到外部线路上的电 导线、电接触或迹线。在如图3图示的LED包装200中，LED芯片212 ffiil钎
14焊结合(solder bonder)或导电环氧树脂安装到反射杯213上。 一根或多根引线 接合(wirebond) 211将LED芯片212的欧姆接触连接到导线215A禾口/或215B 上，其可附着到反射杯213上或与反射杯213成一整体。反射杯可用密封剂材料216填充，密封剂材料例如为环氧树脂，含有 诸如无机发光材料的波长转换材料，所述波长转换材料具有式I的化合物。至少 一些由LED发射的光(初级光)可被所述无机发光材料吸收，该材料可响应性 地发出二级光。由LED芯片212划寸的初级光和由所述无机发光材料颗粒Mt 的二级光可组合以产生具有多个波长的光，所述光可被观察者察觉为具有不同 于所述初级光或所述二级光的颜色。整个组件可封装在清澈的保护性树脂214中，该树脂可模塑成透镜的 糊犬，从而校准由LED芯片212和/或在密封齐附料216中的无机发光材料颗粒 发出的光。在图4中示出了另一LED包装(package) 300。图4的包装可更适合 于可产生更多热量的高功率操作。在LED包装300中， 一个或多个LED芯片 322安装到载体例如印刷电路板(PCB)载体323上。金属反射体324 M31环氧 树脂或钎焊结合而安装在载体323上。金属则t体324包围LED芯片322，反 射由LED芯片322划寸的光而远离包装300。反射体324 LED芯片322 提供机械保护。在LED芯片322上的欧姆接触与在载体323上的电迹线325A、 325B之间形成一个或多个弓l线接合连接311 。安装好的LED芯片322随后用密 封剂326覆盖，密封剂例如为环氧树脂和/或硅酮，可对芯片提供环境和机械保 护同时还用作透镜。密封剂材料326进一步包括用作波长转换的、具有式I的化 合物的无机发光材料。根据本发明的一些实施方案也是包括发光元件和无机发光材料的发 光器件，所述发光元件经构造以发射在约380nm至约470nm范围内的波长的光; 所述无机发光材料经构造以吸收至少一些由所述发光元件发射的光，其中所述 无机发光材料发射在约500nm至约700nm的范围内有最大，波长的光；其中 由所述无机发光材料发射的光的FWHM在约120至约200nm的范围内。在一 些实施方案中，所述无机发光材料可为式I的化合物。在一些实施方案中，所述 无机发光材料可提供CRI大于约80的暖白光并具有在约60%至约100%范围内 的转换效率。另外，在本发明的一些实施方案中，可提供CCT在2500至约4500K范围内的暖白光。与上述说明和附图相结合，在本文中已公开了许多不同实施方案。将
可理解的是，对于这些实施方案的每一组合和子组合的字面上描述以及说明将 是过度地重复以及让人困惑的。因此，本说明书(包括附图)将解释为构成对 在本文中描述的实施方案的所有组合和子组合、以及制备和使用它们的方式和 过程的完全的书面描述，并且将支持对任一这样组合或子组合的权利要求。
P)52]在附图和说明书中，已经公开了本发明的实施方案，尽管采用了特殊 的术语，但是它们仅以一般的和描述性的意义使用，而不用于限制的目的，本 发明的范围将在下列的权利要求中阐明。
权利要求
1. 无机发光材料，其包括式I的化合物AaBbCcDdEe (I)其中A包括选自由Ca、Sr、Ba、Mg、Y、Hf、镧系元素和碱金属组成的组的一种或多种元素；B包括Eu和Ce；C包括一种或多种四面体配位的三价元素；D包括一种或多种四面体配位的四价元素；E包括选自由N、O、F、C、S、Cl、Br和I组成的组的一种或多种元素，其中a+b＝1和c+d＝2；其中该化合物具有CaAlSiN3型晶体结构。
2. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中a、 b、 c、 d和e满足以下 要求a为0.7至1.3; b为0.01至0.3; c为0.5至1.5; d为0.5至1.5; e为2.5至3.5。
3. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中b为0.05至0.2。
4. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中A包括选自Mg、 Ba、 Sr 和Ca的一种或多种元素。
5. 根据权利要求4所述的无机发光材料，其中A包括Ca。
6. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中C包括选自A1、 B、 Ga、 P、 In、 Sc、 Y、 Gd、 Lu和Zr的一种或多种元素。
7. 根据权利要求6所述的无机发光材料，其中C包括A1。
8. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中D包括选自Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Zr和Hf^J—种或多种元素。
9. 根据权利要求8所述的无机发光材料，其中D包括Si。
10. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中E包括N、 C、 S、 Cl、 Br、I和/弥。
11. 根据权利要求10所述的无机发光材料，其中E包括N。
12. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中A包括Sr和Ca，其中x(Sr) 十X(Ca)二l。
13. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中C包括A1， D包括Si，其中c +d=2。
14. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中E包膨禾眼，x(0)+5C(N)=3。
15. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中式I的所述化合物以平均颗 粒尺寸在约0.5,至约30^m范围内的粉末存在。
16. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其中铈和铕以约0.1重量％至约 20重量％范围内的浓度共同存在于所述化合物中。
17. 根据权利要求1所述的无机发光材料，其最大发射波长在范围500至 700nm内。
18. 根据权利要求17所述的无机发光材料，其中当所述无机发光材料用在 约380nm至约480nm范围内的辐射照射时，产生所述最大发射波长。
19. 根据权利要求18所述的无机发光材料，其中半高全宽小于约200nm。
20. 发光器件，其包括 根据权利要求1所述的无机发光材料；和 发光源。
21. 权禾腰求20的发光器件，其中所述无机发光材料分散于硅树脂密封剂中。
22. 根据权利要求20所述的发光器件，其中所述发光源发射在约380nm至 约470nm范围内的波长处具有最大^l寸的辐射，和其中所述无机发光材料吸收 至少一些由所述发光源发射的光，并，在约500至约700nm的范围内的波长 处具有最大发射的光。
23. 根据权利要求22所述的发光器件，其中由所述无机发光材料发射的光 的所述半高全宽在约120至约200nm范围内。
24. 根据权利要求20所述的发光器件，其具有至少80的显色指数(CRI)。
25. 根据权利要求20所述的发光fl件，其具有约2500至约4500K的相关色温。
26. 根据权利要求20所述的发光器件，其具有约60至约100%的转换效率。
27. 根据权利要求20所述的发光器件，其进一步包括施加到所述无机发光材料的表面的翻寸层。
28. 根据权利要求27所述的发光器件，其中所述fy寸层包括ZnO、 7102、 A1203、 Sr02禾口/淑r02。
29. 根据权利要求20所述的发光器件，其进一步包括施加到所述无机发光 材料的表面的惰性或发射层。
30. 发光器件，其包括-经构造以^l才波长在约380nm至约470nm的范围内的光的发光元件； 经构造以吸收至少一些由所述发光元件发射的光的无机发光材料，其中所 述无机发光材料^l寸在约500nm至约700nm范围内具有最大划寸波长的光； 其中由所述无机发光材料^l寸的光的半高全宽在约120至约200nm的范围内。
31. 根据权利要求30的发光器件，其中所述无机发光材料的转换效率在约 60%至约100%的范围内。
全文摘要
本发明涉及铈和铀掺杂的无机发光材料组合物以及包括所述无机发光材料组合物的发光器件。包括铈和铕的式I的化合物可用作在固态发光器件中的无机发光材料。包括这种无机发光材料的发光器件可发射暖白光。
文档编号C09K11/80GK101451063SQ20081019119
公开日2009年6月10日 申请日期2008年11月14日 优先权日2007年11月14日
发明者R·P·勒托奎因 申请人:克里公司