具有氧正矽酸鍶型磷光體的發光裝置的製作方法

2023-10-06 17:01:04

專利名稱：具有氧正矽酸鍶型磷光體的發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明的示例性實施例涉及具有基於矽酸鹽化合物的無機磷光體的發光裝置。
背景技術：
磷光體可以用在諸如發射有色光或白光的發光二極體(LED)的光源中。在LED中，可以與其它發光體組合使用的磷光體用來將從LED發射的紫外線或藍色初級輻射轉換為波長較長的次級輻射，具體地講，轉換為白光。雖然對於這些應用已經公開了具有高亮度輸出的各種磷光體，例如，鈰摻雜釔鋁石榴石、銪激活的鹼土金屬正矽酸鹽以及具有不同組分的類似摻雜的氮化物，但是對開發改進的用在LED中的材料進行了進ー步的嘗試。具體地講，這種開發趨勢體現在尋找在所得的輻射負載、在大氣溼度的影響下以及在其它的環境因素下具有改進的溫度特性並且具有較高穩定性的磷光體。生產具有相對高的功耗和改善的壽命的LED燈會需要這樣的磷光體。 通式為Sr3SiO5 = Eu的銪激活鹼土金屬氧正矽酸鹽已經用於發射有色光或白光的LED。例如，在 WO 2004/085570A1 和 WO 2006/081803A1 中以及在諸如由 Park，Joung-Kyu等人在Appl. Phys. Lett. 84(2004), 1647-49發表的「Application of Strontium SilicateYellow Phosphor for White Light-emitting Diodes (用於白色發光二極體的娃酸銀黃色磷光體的應用)」和由Lee, Soon-Duk等人在J. Mater. Sci. 41 (2006)，3139-41發表的「Photoluminescence properties of Eu2+-activated Sr3SiO5 phosphors (Eu"激活 Sr3SiO5磷光體的光致發光特性)」的各種科學應用中描述了這樣的磷光體，上述文獻的全部內容出於所有目的通過引用全部包含於此，正如在此充分地進行了闡述一祥。已知的發光體在可見光譜的黃色至橙色範圍內發光，並且已知的發光體以達到250°C的溫度的極其低的熱猝滅和高的發光效率為特徵。在這方面，這些發光體基本上優於正矽酸鹽，與用於暖白色LED的磷光體混合物中的橙色組分一祥，正矽酸鹽也在580nm和610nm的範圍內發光，並且由於這些發光體的有利性質和基本較低的生產價格，這些發光體甚至可以與日益得到這些應用的青睞的發射紅光的氮化物磷光體相媲美。

發明內容
技術問題然而，在特定的條件下，包括這樣的磷光體的LED可能具有相當短的壽命。導致該缺點的ー個可能的原因可能是摻雜銪的鹼土金屬氧正矽酸鹽的相對高的溼度敏感性。由於這種不穩定性，導致這些發光體的エ業應用可能在特定區域受到限制。技術方案本發明的示例性實施例公開了包括化學改性的氧正矽酸鹽磷光體的發光裝置，所述化學改性的氧正矽酸鹽磷光體在暴露於大氣溼度下的穩定性増加並且適於作為在不同技術應用中使用的有效的輻射轉換器。
本發明的示例性實施例公開了ー種發光裝置，所述發光裝置包括發光二扱管和磷光體，磷光體設置在發光二極體的周圍，以吸收從發光二極體發射的光的至少一部分並且發射具有與所吸收的光的波長不同波長的光，其中，磷光體包括具有式Sr3_x_y_zCaxMnySi05:Euz的氧正矽酸磷光體，其中，Mn是包括Mg、Ba、Cu、Zn和Mn中的至少ー種的ニ價金屬離子，O < X彡O. 05，0彡y彡O. 5，0 < z彡O. 25。需要理解的是，上文的大體描述和下文的詳細描述兩者都是示例性的和說明性的，並且意圖為權利要求所述的本發明提供進ー步的說明。本發明的其它特徵將會在下面的描述中進行闡述，部分地通過該描述將變得清楚，或者可通過本發明的實踐而明了。有益效果根據本發明的示例性實施例，磷光體具有在所得的輻射負載下的改進的穩定性和、對大氣溫度的改進的耐受性。因此，包括所述磷光體的發光裝置具有延長的壽命。


包括附圖以提供對本發明進ー步的理解，且附圖被包含在本說明書中並構成本說明書的一部分，附圖示出了本發明的示例性實施例，並與描述一起用於解釋本發明的各個方面。圖I是根據本發明示例性實施例的發光裝置100的剖視圖。圖2是根據本發明另一示例性實施例的發光裝置200的剖視圖。圖3是根據本發明又一示例性實施例的發光裝置300的剖視圖。圖4是根據本發明再一示例性實施例的發光裝置400的剖視圖。圖5是根據本發明再一示例性實施例的發光裝置500的剖視圖。圖6示出了具有不同組成的Sr3SiO5 = Eu磷光體的X射線衍射圖。圖7示出了 Ca摩爾分數非常低的發光體和對比發光體的發射光譜。圖8示出了由不同晶相的衍射圖計算出的晶格常數和分數。圖9示出了 Ca分數低的示例性磷光體和對比材料的光學參數和性能參數。圖10示出了根據本發明示例性實施例的Ca摩爾分數低的氧正矽酸鹽磷光體和矽酸鹽混合相的溼氣穩定性的調查結果。
具體實施例方式在下文參照附圖更充分地描述本發明的示例性實施例，其中，相同的標號始終表示相同的元件。然而，本發明可以以許多不同的形式來實施，而且不應被解釋為局限於在此闡述的示例性實施例。相反，提供這些示例性實施例使得本公開是徹底的，並且這些示例性實施例將把本發明的範圍充分地傳達給本領域技術人員。在附圖中，為了清晰起見，可能會誇大層和區域的形狀和相對尺寸。應該理解的是，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱作「在」另一元件「上」吋，該元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。相反，當元件被稱作「直接在」另一元件「上」時，不存在中間元件。根據本公開的示例性實施例，發光裝置包括發光二極體，發射UV或可見範圍內的光；磷光體，設置在發光二極體的周圍，以吸收從發光二極體發射的光的至少一部分並且發射波長與所吸收的光的波長不同的光。根據示例性實施例，在母體磷光體Sr3SiO5晶格中，少量的鍶(Sr)被鈣(Ca)選擇性地取代，而無需改變該化合物的化學計量或其晶體結構。這種取代使得所得到的銪激活氧正矽酸鹽發光體在暴露於大氣溼度和其它環境因素下的穩定性増加，並且還為包括該發光體的LED的壽命提供了明顯的改善。鈣取代的有益效果通常發生在特定的鈣濃度範圍內。如果超出該範圍，則鈣連續地結合到Sr3SiO5基質中的結果就是在基本的磷光體產物中不會再形成期望的鹼土金屬氧正矽酸鹽。相反，幾乎完全形成鈣濃度明顯增加的對應的正矽酸鹽-組成為(Sr，Ca)2Si04。在WO 2006/081803A1 所公開的通式為(Sr1IyCaxBay)3SiO5 = Euz (其中，x 可採用直到0.3的值)的混合矽酸鹽的情況下，X射線結構研究已經表明在傳統的製備條件下，用X> O. 05的鈣摩爾分數不能再合成出期望的鹼土金屬氧正矽酸鹽磷光體。相反，主要形成鹼土金屬正矽酸鹽。然而，引入少量的鈣(其中X < O. 05，該量不影響Sr3SiO5晶格的形成)使得對應的摻雜銪的發光體的耐溼性得以基本的改善並使得由所述發光體製造的LED的壽命得以顯著的増加。根據本公開示例性實施例的氧正矽酸鍶磷光體在所得的輻射負載方面具有改善的穩定性並對大氣溼度的影響具有耐受性，其可以通過通式Sr3_x_y_zCaxMnySi05:Euz來描述，其中，鈣摩爾分數X在O < X < O. 05的範圍內，銪摩爾分數z的值通常小於或等於O. 25。最適宜的激活劑濃度一般依賴於將應用磷光體的特定應用，並可以容易地通過實驗來確定。在通式中，Mn代表另外的ニ價金屬離子，所述另外的ニ價金屬離子選自於由鎂(Mg)、鋇(Ba)、銅(Cu)、鋅(Zn)和錳(Mn)組成的組。可選地，可以將ニ價金屬離子引入到母體磷光體晶格中。然而，對於鋇，能夠實現對鍶的完全取代。另外取代鍶的其它ニ價金屬離子的分數可達y = O. 5。可選擇地和/或除了銪(Eu)之外，諸如釤(Sm)或鐿(Yb)的ニ價稀土金屬離子，或者諸如鈰離子(Ce3+)的特定的三價稀土金屬離子，同樣可以用作適合的激活劑。出於改善發光性質和穩定性的目的，可以對這些磷光體的組成進行進ー步改性。例如，矽(Si)可以被鍺(Ge)和/或鋁(Al)、鎵(Ga)、硼(B)或磷(P)取代。然而，在後述情況下，可能需要進行適當的測量以保持電荷平衡。例如，可以向母體晶格中進ー步引入如下物質一價陽離子，例如鋰(Li)、鈉(Na)和鉀(K);或者，陰離子，例如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。在本公開的示例性實施例中，在所得的輻射負載下具有改善的穩定性並對大氣溼度的影響具有耐受性的磷光體具有式Sr3_x_y_zCaxBaySi05:Euz，其中，摩爾分數為0
<X ^ O. 05,0 ^ y ^ O. 5, z ^ O. 25。在利用高能輻射來激發時，根據磷光體的特定的化學組成，磷光體發射可見光譜內的光，優選地，發射在560nm和620nm之間的範圍內的光。Eu2+激活的發光的可激發性在從UV範圍內的220nm至可見範圍內的550nm的範圍內，這意味著可以用綠光來激髮根據示例性實施例的發光體，以產生黃光、橙光或紅光。此外，當通過電子束、X射線或伽馬射線照射根據示例性實施例的Ca摩爾分數非常低的磷光體吋，同樣發生強烈的、技術上可用的發光。根據示例性實施例的Ca分數非常低的磷光體可以用作輻射轉換器，用於將離子化的伽馬射線、X射線、電子束以及紫外光、藍光和/或綠光轉換為黃色範圍、橙色範圍和紅 色範圍內的波長較長的可見光。因此，磷光體可以單獨地或與其它的藍色、緑色、黃色和/或紅色發射磷光體進行組合地用在各種技術裝置中作為波長轉換器，例如，用在陰極射線管和其它成像系統(掃描雷射束系統)中、用在X射線圖像轉換器中、用在發射有色光和白光的LED和螢光燈中、用在太陽能電池或溫室板和玻璃中。根據示例性實施例的發光裝置可以通過發光二極體與磷光體的組合實現白光或期望顔色的光。例如，可以通過將從發光二極體發射的光與從磷光體發射的光進行混合來實現白光或期望顔色的光。此外，可以向發光裝置中加入其它磷光體來實現另一期望顔色的光。磷光體可以設置在發光二極體的橫向側、上側和下側中的至少ー側上。此外，磷光體可以與粘結劑或模製材料混合，以設置在發光二極體周圍。發光二極體和磷光體可以在單個封裝件中組合。根據ー個示例性實施例，發光裝 置還可以在該封裝件中包括另ー發光二極體。所述另ー發光二極體可以發射波長與從所述發光二極體發射的光的波長相同或不同的光。例如，所述另ー發光二極體可以發射波長比磷光體的發射峰波長長的光。封裝件可以包括其上安裝有發光二極體的諸如印刷電路板或弓丨線框的基板。根據一個示例性實施例，封裝件還可以包括反射從發光二極體發射的光的反射器。在這種情況下，發光二極體安裝在反射器內。發光裝置還可以包括包封基板上的發光二極體的模製構件。磷光體可以分散在模製構件中，但不限於此。封裝件還可以包括散熱器，發光二極體可以安裝在散熱器上。根據示例性實施例，發光二極體可以由(Al，Ga，In)N基化合物半導體形成。發光ニ極管可以具有例如雙異質結構、單量子阱結構或多量子阱結構，其中，單個活性區在η型半導體層和D型半導體層之間。發光二極體還可以包括相互分開且設置在單個基板上的多個發光単元。每個發光単元可以具有活性區。發光單元可通過導線彼此串聯和/或並聯電連接。利用這些發光單元，能夠提供可以由交流(AC)電源直接驅動的AC發光二極體。通過在單個基板上形成橋式整流器和連接到橋式整流器的發光單元的串聯陣列，或者通過在單個基板上形成彼此反並聯電連接的發光單元的串聯陣列，可以驅動這樣的AC發光二極體，而不需要額外的AC/DC轉換器。根據本發明的示例性實施例，磷光體具有在所得到的輻射負載下的改善的穩定性和對大氣溼度的改善的耐受性。因此，包括磷光體的發光裝置具有改善的壽命。圖I是根據本公開示例性實施例的發光裝置100的剖視圖。可以將發光裝置100稱作晶片型封裝件。參照圖1，電極5可以形成在基板I的兩側上，發射基色光的發光二極體6可以安裝在電極5的位於基板I 一側的ー個電極5上。發光二極體6可以通過諸如Ag環氧樹脂的導電膠粘劑9安裝在電極5上，並且可以通過導電線2電連接到另ー電極5。發光二極體6發射紫外範圍或可見範圍內的光，並且可以由氮化鎵基化合物半導體形成。具體地講,發光二極體6可以發射UV光或藍光。磷光體3可呈點狀地在發光二極體6的上表面和側表面上。諸如熱固性樹脂的模製構件10包封發光二極體6。磷光體3呈點狀地在發光二極體6的周圍，但不限於任ー特定的構造。例如，磷光體3可以均勻地分布在模製構件10內。磷光體3吸收從發光二極體6發射的光的至少一部分，並發射波長與所吸收的光的波長不同的光。發光二極體6通過電極5電連接到外部電源，並由此發射基色光。磷光體3吸收基色光的至少一部分，並發射波長比基色光的波長長的二次光。結果，基色光和二次光相混合而形成從發光裝置100發射的混合光。可以以這種方式實現期望顔色的光，例如，白光。發光裝置100可以包括一個或更多個另外的發光二極體。這些發光二極體可以發射具有相同的發射峰或不同的發射峰的光。例如，發光裝置100可以包括相同類型或不同類型的發光二極體，每個發光二極體可以發射紫外光或藍光。此外，發光裝置100可以包括可以發射波長比磷光體的發射峰波長長的光的發光二極體。可以採用這種波長較長的發光ニ極管來改善發光裝置100的顯色指數。另外，除了磷光體3之外，發光裝置100還可以包括其它磷光體。其它磷光體的示例包括但不限於正矽酸鹽磷光體、釔鋁石榴石(YAG)基磷光體和硫代鎵酸鹽磷光體。因此，可以通過適當地選擇發光二極體6和磷光體來實現期望顏色的光。圖2是根據本公開另ー示例性實施例的發光裝置200的剖視圖。發光裝置200可以稱作頂視型封裝件。參照圖2，發光裝置200具有與發光裝置100的結構類似的結構，並且還包括基板I上的反射器21。發光二極體6安裝在反射器21中。反射器21反射從發光 ニ極管6發射的光，以提高特定視角內的亮度。磷光體3設置在發光二極體6的周圍，吸收從發光二極體6發射的光的至少一部分，並且發射波長不同於所吸收的光的波長的光。磷光體3可以呈點狀地在發光二極體6上，或者可以均勻地分布在熱固性樹脂模製構件10內。發光裝置200還可包括一個或更多個發射具有相同的發射峰或互不相同的發射峰的光的發光二極體，並且還可包括除磷光體3以外的其它磷光體。發光裝置100、200可以包括由呈現良好導熱性的金屬材料形成的基板1，例如金屬印刷電路板(PCB)。這樣的基板可容易地散發來自發光二極體6的熱。此外，包括引線端子的引線框可用作基板I。這樣的引線框可被包封發光二極體6的模製構件10圍繞且支撐。在發光裝置200中，反射器21可由與基板I不同的材料形成，但不限於此。例如，反射器21可由與基板I相同類型的材料製成。可通過嵌件模塑塑料(例如聚鄰苯ニ甲醯胺(PPA))將具有引線端子的引線框與基板I和反射器21—體地形成。然後，引線端子可彎曲以形成電極5。圖3是根據本發明另一示例性實施例的發光裝置300的剖視圖。發光裝置300可稱作發光二極體燈。參照圖3，發光裝置300包括ー對引線電極31、32和在ー個引線電極31的上端具有杯子形狀的杯狀部分33。至少ー個發光二極體6可通過導電膠粘劑9安裝在杯狀部分33中，並且可通過導線2電連接到另ー個引線電極32。當多個發光二極體安裝在杯狀部分33中時，發光二極體可發射相同波長或互不相同的波長的光。磷光體3設置在發光二極體6的周圍。磷光體3吸收從發光二極體6發射的光的至少一部分並發射具有與所吸收的光的波長不同波長的光。磷光體3可呈點狀在杯狀部分33中位於發光二極體6上，或可均勻地分布在形成於杯狀部分33中的熱固性樹脂模製構件34中。模製構件10包封發光二極體6、磷光體以及引線電極31、32的一部分。模製構件10可由例如環氧樹脂或矽樹脂形成。在該實施例中，發光裝置300包括ー對引線電極31、32。然而，發光裝置300可具有比ー對引線電極31、32更多的引線電極。
圖4是根據本公開再ー示例性實施例的發光裝置400的剖視圖。發光裝置400可稱作高功率的發光二極體封裝件。參照圖4，發光裝置400包括容納在殼體43中的散熱器41。散熱器41具有暴露於外部的底表面。引線電極44暴露在殼體43中，並且穿過殼體延伸到外部。至少ー個發光二極體6可通過導電膠粘劑9安裝在散熱器41的上表面上。發光二極體6通過導電線電連接到引線電極44的其中之一。此外，另一條導電線將另ー個引線電極44連接到散熱器41，使得發光二極體6可電連接到兩個引線電極44中的每ー個。磷光體3設置在散熱器41上的發光二極體6周圍。磷光體3吸收從發光二極體6發射的光的至少一部分並發射具有與所吸收的光的波長不同波長的光。磷光體3可呈點狀地在發光二極體6上，或者可均勻地分布在模製構件(未示出)中，以覆蓋發光二極體。圖5是根據本公開再ー示例性實施例的發光裝置500的剖視圖。參照圖5，發光裝置500包括殼體53和可接合到殼體且彼此絕緣的多個散熱器51、52。發光二極體6、7通過導電膠粘劑安裝在散熱器51、52上。發光二極體6、7通過相應的導電線(未示出)電連接 到引線電極54。引線電極54從殼體53的內部向外部延伸。發光二極體6、7中的姆個發光ニ極管電連接到引線電極54中的兩個引線電極，但是可以為此設置更多的引線電扱。如參照圖4所描述的，磷光體3可設置在發光二極體6或7中的至少ー個的周圍。在上面的示例性實施例中，預期的是，發光二極體6可通過導電膠粘劑9安裝在基板I上或散熱器41上，並且可通過導電線2電連接到電極或引線電扱。本領域普通技術人員將意識到，示例性實施例會局限於當發光二極體6是其電極分別位於其頂面和底面上的「單鍵合裸片」時的情形。觀測到的是，當發光二極體6是在其頂面上具有兩個電極的「雙鍵合裸片」時，發光二極體6可分別通過兩條導電線電連接到電極或弓丨線電扱。在該示例中，膠粘劑不需要是導電的。在一些示例性實施例中，發光二極體6可由(Al，Ga，In)N基複合半導體形成。發光二極體6可具有例如雙異質結構、單量子阱結構或多量子阱結構，其可具有位於η型和P型半導體層之間的單個活性區。作為示例，發光二極體還可包括在單個基板上彼此分開的多個發光単元。每個發光単元可具有活性區，並且這些發光単元可通過導線彼此串聯和/或並聯電連接到另ー發光単元。利用這些發光単元，能夠提供可通過AC電源直接驅動的AC發光二極體。通過在單個基板上形成橋式整流器和連接到橋式整流器的發光單元的串聯陣列，或者通過在單個基板上形成彼此反並聯連接的發光單元的串聯陣列，可以驅動這樣的AC發光二極體，而不需要額外的AC/DC轉換器。由於發光単元通過導線串聯連接，所以AC發光二極體的工作電壓可以是標準家用輸出電壓，例如IlOV或220V。這樣，可提供能由家用電源驅動的發光裝置。在一些示例性實施例中，磷光體3可設置在發光二極體6與其上可安裝發光二極體的基板I或散熱器之間，或者可分布在膠粘劑9中。這些磷光體3可吸收從發光二極體6向下發射的光的至少一部分，並且可以發射具有與所吸收的光的波長不同波長的光。本發明並不局限於上述結構。根據發光二極體的類型、它們的電連接方法、光的期望視角以及發光裝置應用，可以以各種方式修改本發明的發光裝置的結構。根據本公開的示例性實施例，磷光體3可以是具有改善的輻射負載穩定性和耐受大氣溼度的氧正矽酸鍶磷光體。磷光體3可以用通式Sr3_x_y_zCaxMnySi05:Euz來描述，其中，鈣摩爾分數X的值在O < X < O. 05的範圍內，銪摩爾分數Z的值通常小於或等於O. 25。激活劑濃度可以根據使用磷光體的特定條件來設定，並且可以通過實驗來確定。在通式中，Mn代表另外的ニ價金屬離子，所述另外的ニ價金屬離子選自於鎂(Mg)、鋇(Ba)、銅(Cu)、鋅(Zn)和錳(Mn)的組，可以選擇性地將Mn引入到母體磷光體晶格中。在鋇的情況下，能夠實現對鍶的完全取代。可以取代鍶的其它ニ價金屬離子的分數y可達y = O. 5。可選擇地,除了銪(Eu)之外,諸如衫(Sm)或鐿(Yb)的ニ價稀土離子或者諸如鈰離子(Ce3+)的特定的三價稀土離子也適於作為激活劑。出於改善發光性質和穩定性的目的，可以對磷光體3的組成進行進ー步改性。例如，矽(Si)可以被鍺(Ge)和/或鋁(Al)、鎵(Ga)、硼⑶或磷⑵取代。然而，在這樣的情況下，可能需要進行適當的測量以保持電荷平衡。例如，可以向母體晶格中進ー步引入諸如鋰(Li)、鈉(Na)和鉀(K)的一價陽離子或者諸如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)的陰離子。在本公開的示例性實施例中，磷光體3具有式Sr3_x_y_zCaxBaySi05:Euz,其中,摩爾分數為0 < X 4. Olg CaCO3>7. 04g Eu203、60. 9g SiO2 和 0. 54g NH4Cl 充分混合，然後在含有20%的氫的N2/H2氣氛中在1380°C加熱6小時。在加熱過程結束之後，通過研磨使所得到的材料均質化，然後在具有至少5%的氫濃度的還原性N2/H2氣氛中在1350°C經歷2小時的熱處理。與示例I中一樣執行合成的磷光體樣品的最終後處理。圖6示出了具有不同的鈣分數的銪激活氧正矽酸鍶磷光體的X射線衍射圖。衍射圖I涉及的是由Sr2.95Ba0.01Eu0.04Si05表示的對比材料。衍射圖2涉及的是由Sri95BaacilCaaci2Euatl4SiO5表示的Sr3SiO5基磷光體。衍射圖3示出的是由Sr2 8Ba0 01Ca0.15EuQ.04Si05表示的Sr3SiO5基磷光體。圖中的箭頭表示Sr2SiO4異質相(foreignphase)結構的反射特性。 圖7示出了具有選擇性地低鈣分數的發光體的發射光譜和對比材料的發射光譜。由 Sr2.95Ba0.01Eu0.04Si05 表示的參考材料產生光譜 I。由 Sr2.95Ba0.01Ca0.02Eu0.04Si05 表示的磷光體產生光譜2，由Sri8BaacilCaai5Euaci4SiO5表示的磷光體產生光譜3。對於純Sr3SiO5相以及對於鈣摩爾分數為x = O. 05的Sr3_x_y_zCaxBaa(llSi05母體晶格，在衍射圖中僅發現了文獻中的Sr3SiO5結構的特徵反射，並且有鈣取代的材料的衍射角如所預期地相對於純Sr3SiO5相的衍射角具有微小的移動。相反，對於鈣摩爾分數為X =
0.1的Sr3_x_y_zCaxBaQ.Q1Si05:Euz磷光體，除了 Sr3SiO5相的特徵反射之外，還得到了 Sr2SiO5類型的正矽酸鹽化合物的具有高強度的特徵反射。圖8列出了一系列化合物的從衍射圖計算出的不同的晶相的分數和晶格常數，其中，這ー系列化合物通過與在示例I中描述的方法相似的方法進行製備並且在Sr3SiO5基質中具有増加量的鈣。如圖8中所示，理論上，加入量増加了的鈣首先使得Sr3SiO5相的晶格常數減小，並且對於具有鈣摩爾分數X O. 05的情況下出現距已知文獻值和參考材料的晶格常數的較大的偏離。然而，增加鈣濃度的影響不限於晶格常數的進ー步減小。如在圖8中列出的數據所表明的，對於加入的鈣增多的情況下得到的材料的百分比相組成，隨著鈣分數的増加，形成的Sr3SiO5相和Sr2SiO4相的混合物越來越多。代替Sr3SiO5結構類型的氧正矽酸鹽，當鈣摩爾分數X = O. 01時，基於總的混合物，正矽酸鹽相的比例已經為42%。從圖8中還明顯看出的是，根據示例性實施例的氧正矽酸鹽磷光體以及不含鈣的參考材料具有與之對應的很少痕跡量的正矽酸鹽異質相。這種現象在本領域是已知的並且可歸因於在冷卻相應的受熱產物時的局部相變，僅利用難以接受的巨大努力可能在高溫合成磷光體時排除這種現象。然而，實質上已經證明了氧正矽酸鹽發光體的效率不受這樣的極小比例的異質相的影響。根據示例性實施例的磷光體的發光效率和溫度依賴性均不劣於市售的Sr3SiO5 = Eu磷光體的發光效率和溫度依賴性。如在圖9中列出的對應的測量的結果所證明的，可以基於在示例I和示例2中描述的製備方法來製備具有相當的或更高的發光輸出的磷光體。在磷光體的情況下，隨著鈣含量的增加，初始地發現最大發射峰波長向更大的波長的輕微移動。這可能得歸因於由晶格常數的減小導致的晶體場的生長。發光體的光學參數中的這種移動與結晶學上的發現一起，是在示例性實施例中加入量的鈣實際上也在描述的濃度範圍內被引入到Sr3SiO5晶格中的可靠證明。另ー方面，加入的鈣超過X = O. 05導致了矽酸鹽混合相，矽酸鹽混合相的發光性質的特徵在於減小的效率、變寬的發射光譜以及降低的溫度穩定性。這點也可以從圖7清楚地看出，在圖7中，將示例性磷光體的發射光譜與富含鈣相和參考材料的發射光譜進行了對比。為了評估材料的溼度穩定性，將對應的磷光體樣品在溫度為85°C和相対溼度為85%的條件受控的室中存放7天。然後，在150°C乾燥發光體，然後進行發光的對比測量。在圖10中列出了這樣的研究的結果。圖10中的數據表明，在包括在潮溼氣氛中進行存放的描述的エ序之後，市售的Sr3SiO5: Eu和出於參考的目的而製備的(Sr2.95Ba0.01Eu0.04) SiO5磷光體都僅具有它們初始發光效率的大約70%。然而，根據示例性實施例的用鈣選擇性地取代很小分數的鍶的Sr3SiO5 = Eu類型的 銪摻雜的氧正矽酸鹽磷光體，具有實質上得到了改進的耐溼性，而沒有對Sr3SiO5結構的形成造成不利的影響。在85°C /85%的相対溼度的氣氛中存放7天之後，發現發光量> 90%和發光量> 95%。本領域技術人員應該清楚，可以在當前的示例性實施例中進行各種修改和改變，而不脫離本發明的精神或範圍。因此，本發明意在覆蓋本發明的修改和改變，只要本發明的修改和改變落入權利要求及其等同物的範圍內。
權利要求
1.一種發光裝置，包括 發光二極體；以及 磷光體，吸收從所述發光二極體發射的光並且發射具有與所吸收的光的波長不同波長的光，磷光體的通式為Sr3_x_y_zCaxMnySi05:Euz，其中， Mn是從Mg、Ba、Cu、Zn和Mn中選擇的至少ー種ニ價金屬離子，O < X ^ O. 05,O ^ y ^ O. 5,O < z 彡 O. 25。
2.如權利要求I所述的發光裝置，其中，式Sr3_x_y_zCaxMnySi05:Euz中的Sr完全被Ba取代。
3.如權利要求2所述的發光裝置，其中，Mn包括至少兩種ニ價金屬離子。
4.如權利要求I所述的發光裝置，其中，Mn為完全取代磷光體中的Sr的Ba。
5.如權利要求I所述的發光裝置，其中，所述磷光體還包括作為激活劑的ニ價稀土金屬離子或三價稀土金屬離子。
6.如權利要求5所述的發光裝置，其中，所述ニ價稀土金屬離子包括Sm離子或Yb離子。
7.如權利要求5所述的發光裝置，其中，所述三價稀土金屬離子包括Ce3+。
8.如權利要求I所述的發光裝置，其中，從所述發光二極體發射的光與從所述磷光體發射的光混合，以輸出期望顔色的光。
9.如權利要求I所述的發光裝置，其中，所述磷光體發射具有範圍為560nm 620nm的發射峰波長的光。
10.如權利要求I所述的發光裝置，其中，所述發光二極體和所述磷光體在單個封裝件中組合。
11.如權利要求10所述的發光裝置，所述發光裝置還包括位於所述封裝件中的另ー發光二極體，其中，所述另ー發光二極體發射的光的發射峰波長比所述磷光體發射的光的發射峰波長長。
12.如權利要求10所述的發光裝置，其中，所述封裝件還包括基板，所述發光二極體安裝在所述基板上。
13.如權利要求12所述的發光裝置，其中，所述基板包括印刷電路板或引線框。
14.如權利要求13所述的發光裝置，所述發光裝置還包括包封所述發光二極體的模製構件， 其中，所述磷光體分布在所述模製構件內。
15.如權利要求10所述的發光裝置，其中，所述封裝件包括散熱器，所述發光二極體安裝在所述散熱器上。
16.如權利要求I所述的發光裝置，其中，所述發光二極體包括多個發光単元。
全文摘要
本發明的示例性實施例涉及包括氧正矽酸鍶類型的磷光體的發光裝置。發光裝置包括發光二極體，發射UV或可見範圍內的光；磷光體，設置在發光二極體的周圍，以吸收從發光二極體發射的光並且發射具有與所吸收的光的波長不同波長的光。磷光體包括通式為Sr3-x-y-zCaxMIIySiO5:Euz且鈣摩爾分數在0＜x≤0.05範圍內的氧正矽酸鹽磷光體。
文檔編號C09K11/08GK102666781SQ201080058655
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月14日 優先權日2009年12月21日
發明者德特勒夫·施塔瑞克, 李貞勳, 沃爾特·特夫斯, 貢杜拉·羅思 申請人:首爾半導體株式會社