颜色稳定的锰掺杂的磷光体的制作方法_2

文档序号:8917357阅读:来源:国知局
2 [MnF6]。
[0034] 24. 20的发光设备,其中所述式III的化合物为(NH4)2SiF6,而所述式IV的化合 物为 K2MnF6。
【附图说明】
[0035] 当阅读以下详述并参考附图时,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更 好理解,其中相同的附图标记在附图中始终代表相同的部分,其中: 图1为根据本发明的一个实施方案,发光设备的示意性横截面图; 图2为根据本发明的另一实施方案,发光设备的示意性横截面图; 图3为根据本发明的又一实施方案,发光设备的示意性横截面图; 图4为根根据本发明的一个实施方案,发光设备的剖视侧透视图; 图5为表面安装装置(SMD)背光LED的示意性透视图。
【具体实施方式】
[0036] 在水存在下,Mn+4掺杂的磷光体中的锰的氧化可导致形成锰的氧化物/氢氧化物 褐色主体,降低磷光体的发光效率。虽然发明人不希望受限于任何具体的理论,但是相信本 发明的方法从磷光体颗粒的表面除去至少一些锰,使得在发光设备中在操作条件下Mn+ 4与 水的接触最小化。
[0037] 式 I 的颜色稳定的磷光体的实例包括 K2[SiF6] :Mn4+、K2[TiF6] :Mn4+、K2[SnF6] :Mn4+、 Cs2 [TiF6]、Rb2 [TiF6]、Cs2 [SiF6]、Rb2 [SiF6]、Na2 [TiF6] :Mn4+、Na2 [ZrF6] :Mn4+、K3 [ZrF7] :Mn4+、 K3 [BiF6] :Mn4+、K3 [YF6] :Mn4+、K3 [LaF6] :Mn4+、K3 [GdF6] :Mn4+、K3 [NbF7] :Mn4+、K3 [TaF7] :Μη4+。特 别是,式1的此+4掺杂的磷光体为1(與?6量 +4,而式11的组合物为1(與?6。
[0038] 在式I的Mn+4掺杂的磷光体中锰的标称量通常在约1摩尔%-约16摩尔%范围,基 于磷光体的总摩尔数,特别是约2摩尔%-约12摩尔%,更特别是约8摩尔%-约12摩尔%。 "标称量"是指用于制备磷光体的锰的量。掺入到磷光体中的锰的实际量可低于标称量,通 常在约1摩尔%-约6摩尔%范围,特别是约2摩尔%-约6摩尔%。例如,使用8摩尔%标 称量的锰制备的K 2[SiF6] =Mn4+(PFS)磷光体可实际上含有仅约2摩尔%锰。通过调节标称 量,可调节锰的实际量,直至实现磷光体的期望的性质。
[0039] 在本发明的方法中,颗粒形式的磷光体与式II的组合物的饱和溶液接触的温度 可在约20°C -约50°C范围。产生颜色稳定的磷光体所需的时间段在约1分钟-约5小时 范围,特别是约5分钟-约1小时。
[0040] 在用于本发明的方法的水性溶液中,氢氟酸的浓度通常在约20%重量/重量-约 70%重量/重量范围,特别是约40%重量/重量-约70%重量/重量。较少浓缩的溶液可 导致磷光体的较低收率。
[0041] 用于连同式II的组合物的饱和溶液处理的Mn+4掺杂的磷光体可通过任何合适的 方法制备。例如,美国专利号7, 497,973和7, 648, 649描述了式I的若干磷光体的合成。在 本发明的一些实施方案中,通过以下制备磷光体:在大于约60°C的温度下提供式I的磷光 体在水性氢氟酸中的溶液,和将溶液冷却至低于约30°C的温度,引起磷光体沉淀。在其它 实施方案中,通过以下制备磷光体:保持磷光体在水性氢氟酸中的溶液在约25°C -约120°C 范围的温度下,同时蒸发溶液的溶剂。如果期望,其它溶剂可包括在溶液中,例如醇或丙酮。 在一些实施方案中,在室温(约20-25°C )下进行蒸发。
[0042] 在另一实施方案中,通过以下制备磷光体:提供包含式III的化合物和式IV的化 合物的第一水性氢氟酸溶液。 (NR4)JMF,] A,lMnF,;J III IV
[0043] 将该溶液与含有过量A+离子的第二水性氢氟酸溶液组合。术语"过量A+离子"是 指大于A +离子的化学计量量,或者,换言之,比磷光体100%产率所必需的A +离子的量更大。 在一些实施方案中,可使用500%的过量,但是可使用更大或更少的量。A+离子的高浓度导 致形成式II的主体材料和同时沉淀磷光体。由于过量的A +离子通过"常见的离子效应"抑 制溶解度,所以两种盐变得过饱和。在具体的实施方案中,A为K、Na或它们的组合。在一 些实施方案中,式III的化合物为(NR 4)2[MF6],而式IV的化合物为A2 [MnF6]。更特别是,A 为K,Mn+4掺杂的磷光体SK2SiF6 = Mn+4,且式III的化合物为(NH4)2SiF6,而式IV的化合物为 K2MnF6 〇
[0044] 根据本发明的一个实施方案的发光设备或发光组件或灯10示于图1。发光设备 10包括半导体辐射源(作为发光二极管(LED)芯片12显示)和与LED芯片电连接的导线 14。导线14可为被较厚的导线框16支撑的薄的金属丝,或者导线可为自支撑的电极,并且 可省略导线框。导线14为LED芯片12提供电流,因此引致其发射辐射。
[0045] 灯可包括当将其发射的辐射引向磷光体上时能产生白光的任何半导体蓝色或UV 光源。在一个实施方案中,半导体光源为掺杂各种杂质的发射蓝色的LED。因此,LED可包 含基于任何合适的III-V、II-VI或IV-IV半导体层并且具有约250-550 nm发射波长的半 导体二极管。特别是,LED可含有至少一个包括GaN、ZnSe或SiC的半导体层。例如,LED可 包含发射波长大于约250 nm并且低于约550 nm的式IniGajAlkN(其中0彡i ;0彡j ;0彡k 且i + j + k =1)所代表的氮化物化合物半导体。在具体的实施方案中,芯片为峰值发射 波长为约400-约500 nm的发射近UV或蓝色的LED。这样的LED半导体为本领域已知的。 为了方便,辐射源在本文描述为LED。然而,本文使用的该术语是指包括所有半导体辐射源, 包括,例如,半导体激光二极管。此外,虽然本文讨论的本发明的示例性结构的总体讨论涉 及基于无机LED的光源,应理解的是,除非另外说明,否则LED芯片可被另一辐射源代替,并 且对半导体、半导体LED或LED芯片的任何提及仅代表任何合适的辐射源,包括但不限于有 机发光二极管。
[0046] LED芯片12可在壳18内包封,壳18包围LED芯片和包封剂材料20。壳18可为 例如玻璃或塑料。优选,LED12基本上在包封剂20的中部。包封剂20优选为环氧化物、塑 料、低温玻璃、聚合物、热塑性材料、热固性材料、树脂或本领域已知的其它类型LED包封材 料。任选,包封剂20为旋涂玻璃或一些其它高折射指数材料。优选,包封剂材料20为环氧 化物或聚合物材料,例如硅酮。对于LED芯片12和含有根据本发明的Mn+ 4掺杂的磷光体的 磷光体共混物22产生的光的波长,壳18和包封剂20二者优选为透明的或实质上光学透射 的。或者,灯10可仅包含包封剂材料而没有外壳18。LED芯片12可例如被导线框16、自支 撑电极、壳18的底部或安装到壳或导线框的基座(未显示)支撑。在一些实施方案中,在 反射杯(未显示)中安装LED芯片12。该杯可由反射材料(例如氧化铝、氧化钛或本领域 已知的其它介电粉末,特别是氧化铝)制成或涂布有该材料。
[0047] 发光设备10包括与LED芯片12辐射偶联的磷光体共混物22。辐射偶联是指元 件彼此关联,使得来自一个元件的辐射传送至另一个元件。磷光体共混物22通过任何合适 的方法在LED 12上沉积。例如,可形成磷光体的基于水的悬浮液,并且作为磷光体层施用 于LED表面。在一个这样的方法中,将其中磷光体颗粒无规悬浮的硅酮浆料放置在LED周 围。该方法仅示意磷光体共混物22和LED 12的可能的位置。因此,通过在LED芯片12之 上涂布和干燥磷光体悬浮液,磷光体共混物22可在LED芯片12的发光表面上方或直接在 其上涂布。壳18和包封剂20两者应为透明的,以允许白光24透射通过那些元件。虽然不 旨在限制,但在一些实施方案中,磷光体组合物的中值粒径在约1-约25微米范围,特别是 约15-约20微米。
[0048] 在其它实施方案中,磷光体共混物22在包封剂材料20内散布,而不是直接在LED 芯片12上形成。磷光体(粉末形式)可在包封剂材料20的单一区域内散布,或更优选,遍 及包封剂材料的整个体积散布。将通过LED芯片12发射的蓝光与通过磷光体共混物22发 射的光混合,该混合光显现为白光。如果磷光体在包封剂20的材料内散布,则可将磷光体 粉末加入到聚合物前体中,在LED芯片12周围装载,随后聚合物前体可固化,以强固聚合物 材料。也可使用其它已知的磷光体散布方法,例如传递装载。
[0049] 在又一实施方案中,磷光体共混物22涂布到壳18的表面上,而不是在LED芯片12 之上形成。磷光体组合物优选在壳18的内表面上涂布,但是,如果期望,磷光体可在壳的外 表面上涂布。磷光体共混物22可在壳的整个表面上涂布或涂布壳的表面的仅顶部部分。通 过LED芯片12发射的UV/蓝光与通过磷光体共混物22发射的光混合
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