以含铽铝酸盐为主的黄绿到黄的发光磷光体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例涉及以含有稀土铽（Tb)的铝酸盐为主的黄绿到黄的发光磷光 体。所述磷光体可应用于多种不同的技术领域，包括一般照明系统、以白光LED为主的白光 照明系统、信号灯、指示灯等，以及显示器应用，例如显示器背光、电浆显示面板、以LED为 主的显示面板等。
【背景技术】
[0002] 本发明的实施例涉及在由铈激活并在掺杂有稀土铽（Tb)时发射位于电磁光谱的 黄绿到黄部分中的可见光的以铝酸盐为主的磷光体。磷光体还可包括稀土镥（Lu)和/或 钆（Gd)。片语"位于电磁光谱的黄绿到黄部分中的可见光"经定义以指峰值发射波长为约 550nm到约600nm的光。所述磷光体可用于商业市场，其中白光是使用所谓的"白光LED" 产生，应注意，作为题外话，由于发光二极管发射特定单色光而非由人眼视为白色的波长的 组合，所以此术语多少为误称。但所述术语仍然盘踞在照明工业的词汇中。
[0003] 过去，曾使用YAG:Ce(经铈激活的钇铝酸盐石榴石）来供应上文所提到照明系统 中的光的黄色成份。与其它磷光体主体、尤其那些以硅酸盐、硫酸盐、次氮基硅酸盐和氧代 基-次氮基硅酸盐为主者相比，YAG:Ce在由蓝光激发时具有相对较高的吸收效率，在高温 度和湿度环境中稳定，且具有高量子效率（QE>95% )，所有白色均显示宽发射光谱。
[0004] 除在一些情况下色彩再现不充分外，使用YAG:Ce为主的磷光体的一缺点在于，此 磷光体的峰值发射太长，即朝向用作例如背光应用中的发光光源的橙色或红色太深。对 YAG:Ce的替代是掺杂铈的Lu3A15012化合物（LAG:Ce)，其具有与YAG:Ce相同的结晶结构、与 以钇为主的化合物相似的温度和湿度稳定性以及相同量子效率。尽管具有这些相似性，但 LAG:Ce呈现与其YAG对应物不同的峰值发射波长；在镥情形下，此峰值波长为约540nm。然 而，此发射波长仍不足够短以致于无法在适当情形下理想地用于某些应用，例如背光应用 和一般照明应用。
[0005] 因此，业内、尤其在与背光技术和一般照明相关的领域中需要就温度和湿度稳定 性而言与石榴石结构相当、但同时具有介于约550nm到约600nm范围内的峰值发射波长的 磷光体。根据本发明实施例，这些挑战可通过提供包括稀土铽（Tb)的以铝酸镥（Lu)为主 的磷光体来解决。磷光体还可包括稀土钆（Gd)。
【发明内容】
[0006] 本发明的实施例涉及含有铽（Tb)的以铝酸镥为主的黄绿和黄的发光磷光体，且 在一些实施例中除Tb外还含钆（Gd)。这些磷光体可用于白光LED、一般照明应用以及LED 和背光显示器中。
[0007] 在本发明的一实施例中，磷光体可包含经铈激活的包含铽（Tb)、铝（A1)和氧（0) 的以铝酸镥为主的黄绿到黄发光磷光体，其中磷光体经配置以吸收波长介于约380nm到约 480nm范围内的激发福射，且发射峰值发射波长介于约550nm到约600nm范围内的光。以 铝酸盐为主的黄绿到黄发光磷光体可通过波长介于约420nm到约480nm范围内的辐射来 激发。磷光体可具有式（LUhTblAip^Ce，其中x介于约0. 1到小于1. 0范围内，且其中 磷光体经配置以吸收波长介于约380nm到约480nm范围内的激发辐射，且发射峰值发射波 长介于约550nm到约565nm范围内的光。磷光体可进一步包括稀土元素札（Gd)且具有式 (LUh-yTt^GdyLAl^OwCe，其中x介于约0? 1到小于1. 0范围内，y大于0,且x+y〈l。此外， 含Tb磷光体在介于20°C到220°C范围内的温度内可具有对于x和y坐标二者小于0. 005的 CIE坐标位移-所述磷光体的特定实例包括（Lua61TbQ. 3CeQ.Q9) 3A15012、（Lua41TbQ. 5CeQ. Q9) 3A15012 和（Lu。. 41Gd。. 2Tb。. 3Ce。.。9) 3A15012。
[0008] 在本发明的另一实施例中，磷光体包含具有式（LUl_x_yAxCey)3B ZA15012C2^经铈激 活的以铝酸盐为主的黄绿到黄发光磷光体；其中A为Tb;B是Mg、Sr、Ca和Ba中的至少一 者；C是F、Cl、fo和I中的至少一者；0? 001彡x彡1. 0 ;0? 001彡y彡0? 2 ;且0彡z彡0? 5。 [0009] 在本发明的另一实施例中，磷光体包含由式（Lua91_xAxCeQ. Q9) 3A15012表示的经铈激 活的以铝酸盐为主的黄绿到黄发光磷光体。在此处，A为Tb，且可进一步包括Gd;且x介于 约0. 001到约1. 0范围内。
[0010] 根据本发明的其它实施例，白光照明系统可包含：发射波长在200nm到480nm范 围内的激发源；发红光磷光体或发绿光磷光体中的至少一者；和经铈激活的以含铽铝酸镥 为主的黄绿到黄发光磷光体，其中磷光体经配置以发射峰值发射波长介于约550nm到约 565nm范围内的光。经铈激活的以铝酸镥为主的黄绿到黄发光磷光体可经配置以吸收波长 介于约380nm到约480nm范围内的激发福射。经铺激活的以错酸镥为主的黄绿到黄发光磷 光体可进一步包含钆。
【附图说明】
[0011] 在结合附图审阅对本发明的特定实施例的以下描述后，那些所属领域技术人员将 明了本发明的这些和其它方面和特征。
[0012] 图1展示具有不同MgF2添加剂浓度的Lu2.91(^.，15012的SEM形貌，其图解说明随 18?2添加剂的量增加，粒径变大且更均匀；
[0013] 图2是一系列具有不同MgF2添加剂浓度的实例性Y2.91(^.，15012磷光体的x射线 衍射（XRD)图案；
[0014] 图3是一系列具有不同MgF2添加剂浓度的实例性Lu 光体的x射 线衍射（XRD)图案；
[0015] 图4是一系列具有5wt%MgF^加剂和5wt%SrF2添加剂的实例性 Lu^Ce^AlA^光体的x射线衍射（XRD)图案；
[0016] 图5是一系列具有不同MgF2添加剂含量的实例性光体的发射光 谱，所述发射光谱是通过用蓝光LED激发磷光体获得；
[0017] 图6是在蓝光LED激发下一系列具有不同MgF2添加剂浓度的实例性 Lu2.91Cea 磷光体的正规化发射光谱；
[0018] 图7是在蓝光LED激发下具有不同MgF2添加剂浓度的Lu 光体的 发射光谱；
[0019] 图8是在蓝光LED激发下具有不同MgF2添加剂含量的Lu 光体的 正规化发射光谱；结果展示利用某一量的1§&添加剂，Lu2.91Cea(l9Al5012的发射峰移位到较 短波长，且1@?2添加剂的量越大，发射峰波长越短；
[0020] 图9是具有5wt%MgFjP5wt% 5冲2添加剂的Lu2.91CeQ.Q9Al5012磷光体的正规化发 射光谱，其中磷光体已经蓝光LED激发；比较所述结果与不含卤化盐添加剂的对照样品；结 果说明]\%?2合成化合物的发射峰移位到比SrF2合成化合物的发射峰短的波长；
[0021] 图10展示随SrF2添加剂的浓度增加，一系列实例性Lu2.91CeQ.Q9Al5012磷光体的发 射波长如何减小；
[0022] 图11是一系列具有不同MgF2添加剂浓度的实例性Lu2.91CeQ.Q9Al5012磷光体的正规 化激发光谱，其展示在MgF2添加剂浓度增加时，激发光谱变更窄；
[0023] 图12展示与商业Ce:YAG磷光体相比，含有5wt% 1%&添加剂的实例性 光体的温度依赖性；
[0024] 图13展示包括实例性以铝酸盐为主的发绿光磷光体的白光LED的光谱，所述发 绿光磷光体具有式Lu2.91Cea(l9Al5012且含有5wt% 5冲2添加剂；所述白光LED还包括具有式 (Caa2Sra8)AlSiN3:Eu2+的红光磷光体，且在用发射蓝光的InGaNLED激发绿光和红光磷光 体二者时，所得白光具有色彩性质CIEx= 0. 24,且CIEy= 0. 20 ;
[0025] 图14是具有以下组份的白光LED的光谱：蓝光InGaNLED、分别具有3wt%或 5wt% 1%&或SrF2添加剂且具有式Lu2.91CeQ.Q9A15012的绿光石榴石、具有式（CaQ. 2Sr。. 8) AlSiN3:Eu2+的红光氮化物或具有式（SruBauhSiO^Ei^的硅酸盐，其中白光具有色坐标 CIE(x= 0. 3,y= 0. 3)；
[0026] 图15是图14的白光LED系统的光谱，此情况是在3, 000K下测量；
[0027] 图16A-B展示，这些卤化铝酸盐的峰值发射波长随Gd含量增加而总体介于约 550nm到约580nm范围内，其中对于Ba系列，Ba含量按化学计量固定在0. 15,且其中Sr含 量按化学计量固定在0.34;
[0028] 图17A-B是Ba系列和Sr系列磷光体二者的x射线衍射图案，其发光度数据绘示 于图16A-B中；
[0029] 图18-20是根据本发明实施例由蓝光光源激发的代表性含Tb和/或含Gd磷光体 的光发射光谱；