氮氧化物荧光体粉末的制作方法_2

文档序号:9493230阅读:来源:国知局
具体地说明。
[0058] 本发明的氮氧化物荧光体粉末是在包含以组成式:
[0059] CaxlEux2Ybx3Si 12 (y+z)Al(y+z)0zN16z
[0060] 中,0· 0 <xl彡 2· 0,0· 0000 <x2 彡 0· 0100,0· 0000 <x3 彡 0· 0100,0· 4 彡x2/ x3彡1. 4,1. 0彡y彡4. 0,0. 5彡z彡2. 0表示的、α型塞隆的氮氧化物荧光体粉末。
[0061] 上述xl、x2及χ3是表示Ca离子、Eu离子、Yb离子向塞隆的侵入固溶量的值,当 x3变成大于0.01时,主波长(已知为了表示荧光体的发光的色度,不仅可以使用色度坐标, 也可以使用主波长。主波长是指如JISZ7801所记载的那样,在色度图中,以直线连接无 彩色及发光光谱的色度坐标,其延长线和光谱轨迹交叉的波长。如果以别的表现,则在加法 混合白色光和光谱单色光时,与荧光体的发光的色相等时的光谱单色光的波长。在本申请 中,以下相同)变成小于565nm的同时,焚光强度变小。另外,当x2变成大于0. 01时,主波 长变成大于577nm。另外,当xl变成大于2. 0时,荧光强度及外部量子效率变小。
[0062] 另外,在本发明中,上述x2及x3优选为0. 4 <x2/x3 < 1. 4。在x2/x3为该范围 的组成的情况下,提供主波长成为565nm~577nm、且焚光强度更大的高效率的氮氧化物焚 光体。
[0063] 上述y是金属元素固溶于塞隆时为了保持电中性而决定的值,在上述氮氧化物荧 光体粉末中,以y= 2X1+3X2+3X3表示。式中的XI的系数2是根据固溶于Ca-α型塞 隆荧光体的Ca离子的价数给予的数值,式中X2的系数3是根据固溶于Ca-α型塞隆荧光 体的Eu离子的价数给予的数值,式中X3的系数3是根据固溶于Ca-α型塞隆荧光体的Yb 离子的价数给予的数值。
[0064] 在本发明中,上述y及z的范围为1. 0 <y< 4. 0,0. 5 <z< 2. 0。在y及z为该 范围的组成的情况下,提供主波长成为565~577nm、荧光强度高的氮氧化物荧光体。
[0065] 当上述y变成大于4. 0时,主波长变成比577nm大的同时,荧光强度及外部量子效 率变小。另外,当上述y变成小于1. 〇时,荧光强度及外部量子效率变小。此外,上述z是 有关氧相对于α型塞隆的取代固溶量的值。当z变成大于2.0时,主波长变成小于565nm 的同时,荧光强度及外部量子效率变小。另外,在y< 1.0,z<0.5的范围内,生成β型塞 隆,荧光强度显著变小。
[0066] 在上述xl、x2、x3、y、ζ为 0· 0 <xl彡 2. 0,0· 0000 <χ2 彡 0· 0100,0· 0000 <χ3彡0· 0100,0· 4彡χ2/χ3彡1. 4,1. 0彡y彡4. 0,0· 5彡ζ彡2. 0的情况下,提供主波长 为565~577nm,且荧光强度较大,外部量子效率为41 %以上的高效率的氮氧化物荧光体。
[0067] 另外,本发明中,上述xl、x2、x3、y、z优选为0· 9 <xl< 1. 5, 0· 0035 彡x2 彡 0· 0060,0· 0040 彡x3 彡 0· 0080,0· 6 彡x2/x3 彡 1· 1,2· 0 彡y彡 3· 0, 1.0<ζ<1.5。在xl、x2、x3、y、z为该范围的组成的情况下,提供主波长为565~575nm、 荧光强度大、外部量子效率为47%以上的高效率的氮氧化物荧光体。
[0068] 另外,本发明中,上述xl、x2、x3、y、z进一步优选为1. 2 <xl< 1. 5, 0· 0035 彡x2 彡 0· 0060,0· 0050 彡x3 彡 0· 0080,0· 7 彡x2/x3 彡 1. 1,2· 0 彡y彡 3. 0, 1. 2 <z< 1. 3。在xl、x2、x3、y、z为该范围的组成的情况下,主波长成为565~575nm、且 荧光强度进一步增大,外部量子效率成为48%以上,故进一步优选。
[0069] 本发明的氮氧化物荧光体粉末通过使用CuKa线的X射线衍射(XRD)装置同定晶 相时,由分类为三方晶的α型塞隆晶相构成。另外,有时也包含分类为六方晶的氮化铝晶 相,但氮化铝晶相变成过多时,荧光强度降低,故不优选。作为包含的氮化铝的量,优选为10 质量%以下,进一步优选为5质量%以下。另外,优选不含有氮化铝,仅由α型塞隆构成。
[0070] XRD测定的晶相的同定可以使用X射线图案解析软件进行。解析软件可举Rigaku 公司制FOXL等。此外,使用Rigaku公司制X射线衍射装置(UltimaIVProtectus)及解 析软件(PDXL)进行α型塞隆系荧光体粉末的XRD测定。
[0071] 为了优选使用本发明的氮氧化物荧光体粉末作为白色LED用荧光体,粒径分布曲 线中的50%径(体积基准的中位值)的D5。优选为10. 0~20. 0μπι。这是由于在D5。小于 10. 0μm、且比表面积大于0. 6m2/g的情况下,有时发光强度变低,在D5。大于20. 0μm、且比 表面积小于0. 2m2/g的情况下,难以均匀分散于密封荧光体的树脂中,白色LED的色调产生 不均。本发明的氮氧化物荧光体粉末具有如下优点:烧成后,直接或不粉碎只通过压碎,并 根据需要分级,得到D5。在上述范围(10.0~20.0μm)的粒子。如果粉碎,结晶结构的应变 等使产生辉度等发光特性降低。
[0072] 作为控制本发明的氮氧化物荧光体粉末的粒径及比表面积的方法,控制成为原料 的氮化硅粉末的粒径是可能的。在使用平均粒径为1. 〇~12. 0μπι的氮化硅粉末时,氮氧 化物荧光体粉末的D5。为10~20μm,且比表面积成为0. 2~0. 6m2/g,外部量子效率更大, 故优选。
[0073] 氮氧化物荧光体粉末的D5。是利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置测定的 粒度分布曲线中的50%径。另外,氮氧化物荧光体粉末的比表面积可以通过岛津公司制 FlowSorb2300型比表面积测定装置(利用氮气吸附法的BET法)测定。
[0074] 本发明的氮氧化物荧光体粉末可以通过被450nm的波长域的光的激发,发出主波 长在565nm~577nm的波长域的荧光,此时的荧光强度良好。由此,本发明的氮氧化物荧光 体粉末中,可以通过蓝色的激发光有效地得到长波的黄色荧光,且通过与作为激发光使用 的蓝色光组合,可以有效地得到演色性良好的白色光。
[0075] 荧光特性可以通过在日本分光公司制荧光分光光度计(FP6500)测定。使用副标 准光源可以进行荧光光谱修正,但荧光峰波长有时由于使用的测定设备及修正条件产生若 干的差。另外,外部量子效率可以通过在日本分光公司制FP6500中组合积分球的固体量子 效率测定装置,测定吸收率及内部量子效率,根据这些吸收率及内部量子效率的积算出。另 外,荧光主波长及色度坐标(Cx、Cy)可使用在荧光分光光度计中具备的色解析软件测定。 在此,吸收率是指在照射的激发光中,显示试样只吸收哪一个的值,而内部量子效率是指将 转换成以吸收的光作为荧光发光的光时的转换效率(作为荧光发光的光子数/由试样吸收 的光子数)称为内部量子效率。
[0076] 在本发明中,由得到的荧光光谱导出荧光峰波长及该波长的荧光强度。另外,作为 辉度指标的相对荧光强度中,以市售YAG:Ce系荧光体(化成Optnics公司制P46Y3)的同 激活波长的发光光谱的最高强度的值为1〇〇 %时的荧光峰波长的发光强度的相对值。
[0077] 本发明的氮氧化物荧光体粉末可以与公知的发光二极管等的发光源组合,在各种 照明装置中作为发光装置使用。
[0078] 特别是激发光的峰波长在330~500nm的范围内的发光源适于本发明的氮氧化物 荧光体粉末。在紫外区域中,氮氧化物荧光体粉末的发光效率高,构成性能良好的发光元件 是可能的。另外,即使是蓝色光源,发光效率也高,通过与本发明的氮氧化物荧光体粉末的 黄色~橙色的荧光及蓝色的激发光的组合,能构成良好的昼白色~日光色的发光元件。
[0079] 另外,由于本发明的氮氧化物荧光体粉末的物体色显示黄色~橙色,因此,作为氧 化铁等含有铁及铜、锰、铬等重金属的颜料的代替材料,可以适用于涂料及墨水等。此外,作 为紫外线、可见光吸收材料,也可以用于宽广的用途中。
[0080] 接着,对本发明的氮氧化物荧光体粉末的制造方法进行具体地说明。
[0081] 本发明的氮氧化物荧光体粉末通过在组成式:
[0082] CaxlEux2Ybx3Si 12 (y+z)Al(y+z)0zN16z
[0083] 中,成为以 0· 0 < xl 彡 2· 0,0· 0000 < x2 彡 0· 0100,0· 0000 < x3 彡 0· 0100, 0. 4彡x2/x3彡1. 4,1. 0彡y彡4. 0,0. 5彡Z彡2. 0表示的组成的方式,混合硅源、铝源、钙 源、铕源、和镱源,在非活性气体氛围中,在1500~2000°C的温度范围烧成而得到。优选将 得到的烧成物进一步在非活性气体氛围中以1100~1600°C的温度范围进行热处理。
[0084] 原料的硅源选自硅的氮化物、氮氧化物、氧化物或通过热分解成为氧化物的前体 物质。特别优选为结晶性氮化硅,通过使用结晶性氮化硅,能够得到辉度高的氮氧化物荧光 体。
[0085] 作为原料的铝源,可举出氧化铝、金属铝、氮化铝。也可以单独使用也可以并用这 些粉末的各个。
[0086] 原料的钙源选自钙的氮化物、氮氧化物、氧化物或通过热分解成为氧化物的前体 物质。
[0087] 原料的铕源选自铕的氮化物、氮氧化物、氧化物或通过热分解成为氧化物的前体 物质。
[0088] 原料的镱源选自镱的氮化物、氮氧化物、氧化物或通过热分解成为氧化物的前体 物质。
[0089] 另外,作为本发明的氮氧化物荧光体粉末的制造原料的氮化硅粉末的平均粒径优 选为1. 0μm以上12. 0μm以下。进一步优选为3. 0μm以上12. 0μm以下。若平均粒径小 于1. 0μπι,则有含氧量增加的倾向,外部量子效率容易变小。平均粒径超过12. 0μπι时
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