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_2

文档序号:8917358阅读:来源:国知局
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
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