磷光体的制作方法
【专利摘要】本发明为磷光体。根据一实施方案，在用发射峰在250-500nm波长范围内的光激发时，磷光体显示发光峰波长为500-600nm。该磷光体具有如(M1-xCex)2yAlzSi10-zOuNw所示的组成（M表示Sr，部分Sr可用选自Ba、Ca和Mg的至少之一取代；x、y、z、u和w满足下述条件0<x≤1、0.8≤y≤1.1、2≤z≤3.5、0<u≤1、1.8≤z-u、及13≤u+w≤15）。该磷光体的晶体宽高比为1.5-10。
【专利说明】磷光体
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求2013年5月15日递交的日本专利申请号2013-103400的优先权益；其全部内容援引加入本文。
【技术领域】
[0003]这里所述实施方案大体涉及磷光体、发光装置、及生产该磷光体的方法。
【背景技术】
[0004]通过,例如， 结合蓝光激发而发射红光的磷光体、蓝光激发而发射绿光的磷光体、及蓝光LED，配置了白光发射装置。当使用蓝光激发而发射黄光的磷光体时，可通过使用较少种类的磷光体配置白光发射装置。作为该类黄光发射磷光体，例如，Eu-活化的正硅酸盐磷光体为已知的。
[0005]对于发黄光磷光体有日益多的要求以改善温度性能、量子效率、和发光光谱的半宽。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供具有良好温度性能并能够高效率发射具有宽的谱图半宽的发黄光磷光体。
[0007]根据一实施方案，该磷光体当用发射峰在250_500nm波长范围内的光激发时显不发光峰在500-600nm波长范围内。该磷光体的组成用式I表示，结晶宽高比为1.5_10。
[0008](M1^xCex) 2yAlzSi10_zOuNw 式 I
[0009](其中M代表Sr,部分Sr可用选自Ba、Ca和Mg的至少之一取代；及x、y、z、u和w满足下述条件:
[0010]0〈x ( 1、0.8 ≤ y ≤ 1.1、2 ≤ ζ ≤ 3.5、0〈u ( I
[0011]1.8 < z - U、及 13 < u+w < 15)
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1A、1B和IC为Sr2Al3Si7ON13晶体结构的视图；
[0013]图2为根据一实施方案的发光装置的结构示意图；
[0014]图3为根据另一实施方案的发光装置的结构示意图；
[0015]图4为实施例1中磷光体的XRD图；
[0016]图5为实施例1中磷光体发射光谱视图；
[0017]图6为实施例1中磷光体的温度性能视图；
[0018]图7为实施例2中磷光体的XRD图；
[0019]图8为实施例3中磷光体的XRD图；
[0020]图9为实施例4中磷光体的XRD图；
[0021]图10为实施例5中磷光体的XRD图；
[0022]图11为实施例6中磷光体的XRD图；
[0023]图12为实施例7中磷光体的XRD图；及
[0024]图13为实施例8中磷光体的XRD图。
【具体实施方式】
[0025]实施方案具体解释如下。
[0026]根据一实施方案，磷光体当用发射峰在250_500nm波长范围内的光激发时显不发光峰在500-600nm波长范围内，因此其为能够发射颜色为黄绿色至橙色的光的磷光体。因为该材料主要发射黄光，本实施方案的磷光体在后文中称为“发黄光磷光体”。该磷光体包括晶体结构基本与Sr2Si7A130N13相同的基质，且该基质可用Ce活化。根据本实施方案的发黄光磷光体具有如下式I所示的组成，磷光体的结晶宽高比为1.5-10。
[0027](M1^xCex) 2yAlzSi10_zOuNw式 I
[0028]其中M代表Sr,部分Sr可用选自Ba、Ca和Mg的至少之一取代；及x、y、z、u和w满足下述条件:
[0029]0〈x ≤ 1，0.8 ≤ y ≤ 1.1，2 ≤ z ≤ 3.5
[0030]0〈u < 1，1.8 < z - U，及 13 < u+w < 15。
[0031]如式I所示，部分M用发光中心元素Ce取代。M为Sr，部分Sr可用选自Ba、Ca和Mg的至少之一取代。即使包括了选自Ba、Ca和Mg的至少之一，只要其含量小于等于M总量的15at.%,更优选小于等于1at.%,就不会促进多相的产生。
[0032]当至少0.1摩尔％的M被Ce取代时，可以得到足够的发光效率。可以用Ce取代全部量的M(x=l )，但当X小于0.5时，可最大程度抑制外量子效率的降低(浓度淬灭)。相应地，数字X优选为0.001-0.5。当包含发光中心元素Ce时，本实施方案的磷光体发射颜色为黄绿色至橙色的光，即当用发射峰在250-500nm波长范围内的光激发时，发射峰在500_600nm波长范围内的光。即使其他元素，如杂质，被不可避免地包含在内，也不损害所需性质，只要其含量为为Ce数量的15at.%或更小,更优选1at.%或更小。该其它元素可包括,例如,Tb、Eu、Mn 等。
[0033]当y小于0.8时，晶体缺陷增加，其导致效率降低。另一方面，当I大于1.1时，过量的碱土金属以多相形式沉淀，其导致发光性质降低。Y优选为0.85-1.06。
[0034]当z小于2时，过量的Si以多相形式沉淀，其导致发光性能降低。另一方面，当z大于3.5时,过量的Al以多相形式沉淀,其导致发光性能降低。z优选为2.5-3.3。
[0035]当u大于I时，效率因晶体缺陷增加而降低。u优选为0.001-0.8。
[0036]当(z-u)小于1.8时,不能维持本实施方案的晶体结构。在某些情况下,会产生多相，因此不会产生本实施方案的效果。当(u+w)小于13或大于15时，类似地也不能维持本实施方案的晶体结构。在某些情况下，会产生多相，因此不会产生本实施方案的效果。(z-u)优选为2或更大，及(u+w)优选为13.2-14.2。
[0037]此外，根据本实施方案的磷光体的宽高比为1.5 - 10。该磷光体的宽高比定义为磷光体颗粒的最大直径同与最大直径相垂直方向的最小直径的比值(最大直径/最小直径)。可通过下述方法得到该宽高比:从磷光体颗粒的SEM测试中量取颗粒的最大和最小直径的方法。
[0038]磷光体的宽高比可通过改变加热时原料粉末的松密度而控制。
[0039]本
【发明者】发现当磷光体的宽高比太小时，量子效率降低；但当磷光体的宽高比太大时，量子效率降低，同时发生树脂中分散不善，从而导致出现有缺陷的涂层。在本实施方案中，磷光体的宽高比被设定为1.5 - 10，因此可以避免上述弊端。
[0040]因根据本实施方案的磷光体具有所有所述条件，其在用发射峰在250_500nm波长范围内的光激发时，可以高效地发射具有宽发光光谱半宽的黄光。因此，得到了具有优异显色性的白光。此外，根据本实施方案的发黄光磷光体具有良好的温度性能。
[0041]也可以说本实施方案的发黄光磷光体是基于Sr2A13Si70N13组晶体的材料，其中Sr、S1、Al、0或N,其为组成晶体的元素,用其它元素取代,或溶入其它金属元素如Ce。尽管晶体结构因该取代而略微改变，但很少发生原子位置的大变化，如骨架原子之间化学键断裂。原子的位置由晶体结构、原子占位点以及它们的坐标而给定。
[0042]本实施方案的效果可在本实施方案发黄光磷光体的基本晶体结构不发生变化的一定范围内产生。根据本实施方案的磷光体的晶格常数及M-N和M-O化学键长度(附近相邻原子间距)可不同于Sr2Al3Si7ON1315如果该变化小于Sr2Al3Si7ON13晶格常数及Sr2Al3Si7ON13(Sr-N和Sr-Ο)化学键长的± 15%，这种情况被定义为未改变的晶体结构。晶格常数可用X-射线衍射或中子衍射确定， M-N和M-O的化学键长(临近原子间距)可从原子坐标计算得到。
[0043]Sr2Al3Si7ON13晶体为斜方晶系并具有晶格常数a = 11.8人、b = 21.6A、和 C = 5.01 A。该晶体属于空间群 Pna21 (文献(Internat1nal Tables forCrystallography, Volume A: Space-group symmetry, T.Hahn 编辑，Springer (荷兰)出版(出版日期:1983，第一版)所示空间群中的第33个)。根据单晶XRD分析所得Sr2Al3Si7ON13的原子坐标不于表1中。Sr2Al3Si7ON13中的化学键长度(Sr-N和Sr-O)可由表1所不的原子坐标利用勾股定理计算得到。
[0044]表1
【权利要求】
1.一种在用发射峰在250_500nm波长范围内的光激发时显不发光峰在500_600nm波长内的磷光体，其特征在于包含下式I所示组成且晶体宽高比为1.5-10: (MhCex)2yAlzSi10-ANw式 I 其中M代表Sr,部分Sr可用选自Ba、Ca和Mg的至少之一取代 '及x、y、z、u和w满足下述条件: 0〈x ( 1,0.8^y^l.l,2^z^3.5 0〈u ^ l，1.8<z_u，及 13< u+w <15。
2.权利要求1的磷光体，其特征在于X满足0.001 ^ X ^ 0.5。
3.权利要求1的磷光体，其特征在于y满足0.85 < y < 1.06。
4.权利要求1的磷光体，其特征在于z满足2.5 < z < 3.3。
5.权利要求1的磷光体，其特征在于u满足0.001 ^ u ^ 0.8。
6.权利要求1的磷光体，其特征在于z-u满足2< z - U。
7.权利要求1的磷光体，其特征在于u+w满足13.2 ^ u+w ^ 14.2。
8.权利要求1的磷光体，其特征在于该磷光体在用Cu-Ka线通过布拉格-布伦塔诺方法得到的X-射线衍射谱图中，在衍射角(2 Θ )为15.05-15.15,23.03-23.13,24.87-24.97、25.7-25.8,25.97-26.07,29.33-29.43,30.92-31.02,31.65-31.75,31.88-31.98、33.02-33.12,33.59-33.69,34.35-34.45,35.2-35.3,36.02-36.12,36.55-36.65、37.3-37.4、及56.5-56.6处具有至少10个峰。
9.发光装置，其特征在于包括: 发出发射峰在250-500nm波长范围内的光的发光兀件；及 包括含有权利要求1-8之一的任何磷光体的发黄光磷光体的发光层。
10.权利要求9的发光装置，其特征在于进一步包括散热绝缘基底，在该散热绝缘基底上放置有所述发光元件。
11.权利要求9的发光装置，其特征在于发光层进一步包括发红光磷光体。
12.权利要求11的发光装置，其特征在于发光层进一步包括发绿光磷光体。
13.制备权利要求1-8的任意一个磷光体的方法，其特征在于包括: 混合从M的氮化物和碳化物中选择的M的原材料，从Al的氮化物、氧化物、和碳化物中选择的Al的原材料，从Si的氮化物、氧化物、和碳化物中选择的Si的原材料，及从Ce的氧化物、氮化物和碳酸盐中选择的Ce的原材料；以及 加热该混合物。
14.权利要求13的方法，其特征在于将该混合物在5个大气压或更高的压力下于1500-2000°C 加热。
15.权利要求13的方法，其特征在于将该混合物在氮气气氛中加热。
【文档编号】H01L33/50GK104164231SQ201410060021
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2013年5月15日
【发明者】福田由美, 加藤雅礼, 服部靖, 冈田葵 申请人:株式会社东芝