螢光材料、其製造方法及發光裝置的製作方法

2023-05-16 01:35:36

專利名稱：螢光材料、其製造方法及發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及螢光材料、其製造方法及發光裝置。

背景技術：
發光二極體(LED)由作為激發光源的LED晶片和螢光材料組合起來組成，通過這個組合可以發出各種顏色的光。在發白光的白色LED中，使用了發射光波長在360-500nm範圍內的LED晶片和螢光材料的組合。舉例可以提到發射光主要在藍色區的LED晶片和發射黃色螢光的黃色螢光材料的組合。另外還可以提到，發射光為紫外線或近紫外線區的LED晶片和螢光材料混合物的組合。在螢光材料的混合物中，包含發射藍色螢光的藍色螢光材料、發射綠-黃螢光的綠-黃螢光材料和發射紅色螢光的紅色螢光材料。對於用於白色LED的螢光材料，要求螢光材料能夠很好地吸收發光波長為360-500nm的近紫外區到藍色區的光，並且有效地發射可見光。
有人提出使用二價銪來激發鹼土原矽酸鹽螢光材料。這種螢光材料具有(Sr，Ba，Ca)2SiO4:Eu的組成，並且通過改變鹼土金屬元素的配比能夠發出任意峰值波長的光。但是，這些白色LED需要與寬帶發光光譜半寬為80nm或以上的螢光材料結合使用。因此，在顯色性方面是有極限的。
另外，有人提出使用鋱和發光元件來激發螢光材料。這裡所用的發光元件的發光峰在365nm處。對於照明使用來說，365nm紫外LED的短波太多，而且塗覆螢光材料的樹脂的劣化嚴重。另外，365nm紫外LED的製造成本高於在370-460nm區域發光的LED晶片，而且從電到光的轉化效率低。
發明概述 根據本發明的一個方面的螢光材料由包含主晶相和引起光發射的激活劑的單一組成形成的材料，這種材料在受到主發光峰值波長位於370-460nm範圍內的光的激發時，表現出540-550nm波長範圍的窄帶發光光譜和500-600nm波長範圍的寬帶發光光譜。
根據本發明的另一個方面的螢光材料包括包含鹼土原矽酸鹽的化合物和引起光發射的激活劑，這種材料在受到主發光峰值波長位於370-460nm範圍的光的激發時，表現出540-550nm波長範圍的窄帶發光光譜和500-600nm波長範圍的寬帶發光光譜。
根據本發明的另一個方面的螢光材料包括一種由如下通式(A)表示的化合物。
(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv1，Euw1)2SiO4(A) 其中a1、b1、c1、v1和w1滿足下面關係 a1+b1+c1+v1+w1＝1 (1)；0≤a1/(1-v1-w1)≤1(2)； 0≤b1/(1-v1-w1)≤1 (3)；0≤c1/(1-v1-w1)≤1(4)； 0＜v1≤ 0.15 (5)；0＜w1≤0.05 (6)。
根據本發明的另一個方面的螢光材料包括一種由如下通式(B)表示的化合物。
(Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4(B) 其中M是選自Li、Na、K、Rb和Cs中的至少一種，並且a2、b2、c2、v2和w2滿足下面關係 a2+b2+c2+2v2+w2＝1 (7)；0≤a2/(1-2v2-w2)≤1(8)； 0≤b2/(1-2v2-w2)≤1 (9)； 0≤c2/(1-2v2-w2)≤1 (10)； 0＜v2≤0.15 (11)；0＜w2≤0.05(12)。
根據本發明的另一個方面的螢光材料的製造方法包括在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中加熱原材料得到初次燒結產物；將初次燒結產物粉碎得到粉碎的初次燒結產物；將所述粉碎的初次燒結產物裝入容器內；將裝有粉碎的初次燒結產物的容器置於爐內；用惰性氣體置換爐內氣氛；並且在氫氣濃度為5％或更高但小於100％的由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中，加熱所述粉碎的初次燒結產物，得到二次燒結產物。
根據本發明的另一個方面的發光裝置，其包括發光的發光元件，其所發出的光的主發光峰值波長位於370-460nm範圍內；和包含螢光材料的螢光層，其中螢光材料經布置能夠受到所述光的照射，至少部分所述螢光材料是上文所述的螢光材料。



圖1是傳統螢光材料的發光光譜。
圖2是根據一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖3是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖4是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖5是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖6是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖7是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖8是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖9是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖10是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖11是根據另一個實施例的螢光材料的發光光譜。
圖12是根據另一個實施例的螢光材料的激發光譜。
圖13是根據一個實施例的螢光材料的X射線衍射圖譜。
圖14是根據另一個實施例的螢光材料的X射線衍射圖譜。
圖15是根據另一個實施例的螢光材料受到365nm光激發的顯微照片。
圖16是根據一個實施例的發光裝置的橫截面圖。
圖17是根據另一個實施例的發光裝置的橫截面圖。
圖18是發光元件的放大圖。
圖19是根據另一個實施例的發光裝置的橫截面圖。
圖20是根據一個實施例的白色LED的發光光譜。
圖21是根據另一個實施例的白色LED的發光光譜。
圖22是使用傳統螢光材料的白色LED的發光光譜。
圖23是使用傳統螢光材料的白色LED的發光光譜。
發明詳述 下面介紹本發明的實施例。下面的實施例舉例說明了所述螢光材料和發光裝置，以具體說明本發明的技術思想，但本發明決不局限於下面的實施例。
另外，本申請說明書並非將權利要求範圍內顯示的構件具體限定為以實施方式形式列出的構件。特別的，除非特別指定構件、它們的排列等的大小、材料質量和形狀，實施例中所述只是解釋性示例，而沒有限制發明範圍的效果。另外，在實施例中為了解釋清楚，以數字形式給出的各構件(member)的尺寸和位置關係可能被誇大。順便提及，在下面的解釋中，相同的名字和標誌表示相同構件或者具有相同質量的構件，這樣就可以簡化詳細的說明。另外，構成本發明的各要素，一方面可以是通過由同一構件構成多個要素而由一個構件涵蓋多個要素，或相反地，也可以通過與多個構件共享一個構件的功能來實現。
仔細考慮和研究以後，本發明人找到了一種螢光材料，其在受到主發光峰值波長位於370-460nm的範圍內的光的激發時，分別在不同的波長區內表現出窄帶發光光譜和寬帶發光光譜。另外，由於365nm紫外發光LED的製造成本比在370-460nm的範圍內發光的LED晶片高，並且從電到光的轉化效率低，在實踐中激發波長的下限被控制為370nm。另外，當激發波長超過460nm時，只能顯示寬帶發光光譜，而不能得到本發明的實施例的特徵性窄帶發光光譜，因此激發波長的上限被控制為460nm。
窄帶發光光譜出現在540-550nm的波長範圍內，而寬帶發光光譜出現在500-600nm的波長範圍內。發光光譜的波長範圍的上限和下限由以下原因決定。窄帶發光光譜是由鋱5D4→7F5躍遷形成的，發光帶是由屏蔽了外界的4f-4f躍遷形成的，因為它受到外圍環境比如組成元素和晶體結構的影響不大，並取離子固有值(ion-specific values)，在540-550nm的波長範圍內出現窄帶發光光譜峰。另外，由於寬帶發光光譜是由銪的f-d躍遷形成的光發射，銪激發的鹼土原矽酸鹽化合物(其中銪含量為0＜w1≤0.1時鋱不被激發)的發光光譜的波長在500-600nm的範圍內，發光光譜的波長區就確定了。由於受到峰值波長在近紫外區到藍色區的光激發，實施方案中的螢光材料可以顯示特定波長區的窄帶發光光譜和寬帶發光光譜。另外，螢光材料具有包含主晶相和激活劑的單一組成。所述主晶相是指所有識別的晶相中衍射峰的強度最大的那一個。
窄帶發光光譜的特徵是光譜的發光帶的測定半峰寬為50nm或更小，寬帶發光光譜的特徵是光譜的發光帶的測定半峰寬為80nm或更大。發光光譜可以用藍色LED到近紫外LED等激發螢光材料獲得，並且例如，用Otsuka Electronics有限公司等生產的IMUC-7000G分光光度計測定。
實施方案中的螢光材料具體地是包含主晶相和以鋱和銪作為激活劑的螢光材料，並且在540-550nm的波長範圍內的發光區的窄帶發光光譜是由鋱引起的。在窄帶發光光譜和寬帶發光光譜重疊的情況下，可以以下面的方式得到半帶寬。首先，製備由銪和鋱激發的螢光材料的發光光譜(共激發光譜)和僅由相同組成、相同濃度的銪激發的螢光材料的發光光譜(單一激發光譜)。通過去除共激發光譜中的單一激發光譜，可以從剩餘的發光光譜的形狀得到半帶寬。
實施方案中的螢光材料可以包含鹼土原矽酸鹽化合物作為主晶相。作為包含鹼土原矽酸鹽螢光材料作為主晶相的螢光材料，已知由銪激發的(Sr，Ba，Ca)2SiO4:Eu。通過將本發明實施方案的螢光材料與發光元件結合起來發出發光峰值波長在370-460nm的範圍內的光，就可以得到實施方案的LED發光裝置。本發明人發現根據本發明的LED發光裝置的功效和顯色性比那些使用傳統螢光材料的LED發光裝置改善很多。
具有上述光譜性質的實施方案的螢光材料具有例如由下面通式(A)表示的組成。也就是說，這是由鋱和銪激發的鹼土原矽酸鹽螢光材料。
(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv1，Euw1)2SiO4(A) 在上述通式(A)中，a1、b1、c1、v1和w1是滿足下面數學式所代表的關係的值 a1+b1+c1+v1+w1＝1 (1)；0≤a1/(1-v1-w1≤1 (2)； 0≤1/(1-v1-w1)≤1 (3)；0≤c1/(1-v1-w1)≤1(4)； 0＜v1≤0.15 (5)；0＜w1≤0.05 (6)。
在鹼土原矽酸鹽化合物中，Sr、Ca和Ba以完全固溶體(complete solid solution)的狀態存在。藉助這種條件和數學式(1)、(5)和(6)，就確定了與鹼土金屬含量相關的a1、b1、c1的值的範圍。也就是說，數學式(2)、(3)和(4)是由這些條件指導的。
另外，a1/(1-v1-w1)、b1/(1-v1-w1)和c1/(1-v1-w1)中任一的值大於1，(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv1，Euw1)2SiO4螢光材料的構成比偏離化學計量的構成比。由此，發光效率受到損失。
鋇化合物是有毒材料，是有毒有害材料控制規定管制的材料，具有有害作用，因此儘可能地降低鋇含量是理想的。
另外，當鋇含量的b1和Ca含量的c1分別滿足b1/(1-v1-w1)是0.2或更小，c1/(1-v1-w1)是0.9或更小時，重複試驗和進行試樣評價，發現窄帶光譜部分非常大。根據如上所述，在以通式(A)表示的鹼土原矽酸鹽化合物中，優選地b1/(1-v1-w1)0.2或更小，c1/(1-v1-w1)0.9或更小。
實施方案中螢光材料包含Tb和Eu。因此，上述通式(A)中的v1和w1都大於零。在v1＝0，不包含Tb的情況下，用主發光峰位於370-460nm的光激發，只能得到Eu2+的寬帶發光光譜。不能得到由Tb3+引起的540-550nm的發光光譜。在w1＝0，不包含Eu的情況下，用主發光峰位於370-460nm的光激發，由Tb3+引起的540-550nm的波長範圍的發光光譜變得異常地小。為了得到540-550nm範圍的發光光譜，Tb和Eu都是實施例螢光材料中不可缺少的激活劑。另外，由於下面的原因，此激活劑的含量具有上限值。
在Tb的含量過高時，發生濃度猝滅現象(concentrationquenching phenomenon)，並且(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv1，Euw1)2SiO4螢光材料中Eu的光強度變弱。也就是說，Tb3+在540-550nm波長區的光發射被擋在Eu2+寬帶發光光譜後面而不能得到。為了避免這種不便，Tb的含量(v1)的上限被設置為0.15。更加優選地，v1在0＜v1≤0.1的範圍內。
另外，在Eu的含量過高時，Eu2+的光發射帶變得過大，並且(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv1，Euw1)2SiO4螢光材料中Tb的光強度變弱。也就是說，Tb3+在540-550nm波長區的光發射被擋在Eu2+寬帶發光光譜後面而不能得到。為了避免這種不便，Eu的含量(w1)的上限被設置為0.05。更加優選地，wl在0＜w1≤0.01的範圍內。
另外，為了不使本發明實施方案的特徵即由鋱引發的窄帶發光光譜不致受到銪寬帶發光光譜的遮斷，並有效得到鋱的窄帶發光光譜，優選地Tb含量高於Eu含量。例如，如果v1/w1的值在大約1-25的範圍內，其效果被進一步加強。更優選地，v1/w1的值在大約2-20的範圍內。
在由通式(A)表示組成的螢光材料中，Tb通過取代由二價正離子比如Ca、Sr和Ba構成的一個位而存在。Tb在發出540-550nm典型綠色光時變成三價Tb3+。因此，為了在加入Tb時用三價位容易地取代二價位，有時同時加入單價正離子作為電荷補償。作為電荷補償離子元素，可以舉例如Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag和Au等。電荷補償後的螢光材料可以用如下通式(B)表示 (Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4(B) 其中M是選自Li、Na、K、Rb和Cs中的至少一種。另外a2、b2、c2、v2和w2的值滿足下面數學公式表示的關係 a2+b2+c2+2v2+w2＝1 (7)； 0≤a2/(1-2v2-w2)≤1 (8)； 0≤b2/(1-2v2-w2)≤1 (9)； 0≤c2/(1-2v2-w2)≤1 (10)； 0＜v2≤0.15 (11)； 0＜w2≤0.05 (12)。
分析各種元素的含量時，合成的螢光材料首先是用鹼熔融(alkaline fused)。根據內部標準用例如SII anotechnology Inc.SPS1200AR等的感應耦合等離子體(ICP)光發射譜對此進行分析。因此，可以得到由化學式(B)表示的螢光材料的組成。
如上所述，在鹼土原矽酸鹽化合物中，Sr、Ca和Ba以完全固溶體的形式存在。在這種條件下，並且作為催化劑的鋱和元素M的含量v2，銪的含量w2，與鹼土金屬含量相關的a2、b2、c2的值的範圍就確定了。也就是說，數學公式(8)、(9)、(10)是由此條件推出的。
當a2/(1-2v2-w2)大於1，與(Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4螢光材料的化學計量組成相偏離。由此，發光材料的效率受到損失。
上述公式(B)中w2對應於公式(A)中w1。與w1的原因相似，w2的值也被指定為0＜w2≤0.05。用於電荷補償的元素M的含量與Tb的含量相同。因此，與v1的情況相似，v2的值控制在一個使Tb濃度猝滅不致發生的範圍內，Tb和M的含量(v2)的上限被控制在0.15。
由上述通式(A)表示組成的螢光材料可以通過改變鹼土元素的種類和配比在500-600nm的峰值波長範圍內改變第二光發射峰。因此，這種螢光材料具有極高的實用性。同時，第一發光峰的波長區在540-550nm波長範圍內，並且它幾乎不發生變化，光譜很容易設計。另外，實施方案中的螢光材料可以用同樣的方法用普通氧化物螢光材料來製備，生產成本可能較低。
具體地，實施方案中的螢光材料可以用如下方法製備。原材料可以是組成元素的氧化物粉末。所述組成元素的氧化物粉末按規定量稱量，加入適量的氯化銨作為晶體生長劑，並在球磨機等中混合。通過熱分解可以變為氧化物的各種化合物都可以用來替代所述氧化物粉末。例如，Tb4O7等可以作為Tb原材料，Eu2O3等可以作為Eu原材料，SrCO3等可以作為Sr原材料，BaCO3等可以作為Ba原材料，CaCO3等可以作為Ca原材料，SiO2等可以作為Si原材料。
作為晶體生長劑，可以提到除了氯化銨的銨的氯化物、氟化物、溴化物或碘化物等，鹼金屬的氯化物、氟化物、溴化物或碘化物等。另外，可以使用鹼土金屬的氯化物、氟化物、溴化物或碘化物等。為了防止吸溼性的增加，優選地晶體生長劑的加入量佔總原料粉末大約在0.01重量％-0.3重量％的範圍。
把通過混合這些原材料粉末得到的混合原材料置於容器中，比如坩堝等，並通過熱處理得到初次燒結產物。熱處理是在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛下進行的。這是為了合成螢光材料的基質材料，並促進作為原材料的氧化物中鋱和銪的還原。熱處理的溫度和時間可以設為1100-1500℃，3-7小時。粉碎得到的初次燒結產物，並再次置於容器中。粉碎程度沒有特別指定，只要使用研缽等粉碎初次燒結產物塊能使表面積增大，粉碎就是充分的。
粉碎後的初次燒結產物再次置於爐內，用惰性氣體如氮氣、氬氣真空取代爐內氣體。為了充分去除粘附在材料上的水和氧氣等，理想地在這種情況下真空度為1000Pa或更低。
隨後，通過在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛下對粉碎後的初次燒結產物進行熱處理得到二次燒結產物。熱處理的溫度和時間可以設為1100-1500℃或更低，2-6小時。此燒結中，氣氛中氫氣的濃度定為5％或更高並且小於100％。在氫氣濃度小於5％的情況下，把鋱從Tb4+完全還原為Tb3+變得困難。另外，Eu3+還原為Eu2+不完全，並且發光強度減弱。通過兩次這樣的熱處理，螢光材料中Tb4+和Eu3+大致全部被還原，實質上僅得到Tb3+和Eu2+。
通過上述方法，合成了Tb濃度v1＝0.05，Eu濃度w1＝0的(Sr0.89，Ba0.06，Tb0.05)2SiO4螢光材料和Tb濃度v1＝0，Eu濃度w1＝0.05的(Sr0.89，Ba0.06，Eu0.05)2SiO4螢光材料。因為其中不含Tb或Eu，因此這些是傳統的螢光材料。
得到的螢光材料用峰值波長為392nm的近紫外LED激發，並測定了發光光譜，結果顯示於圖1。如圖所示，從(Sr0.89，Ba0.06，Eu0.05)2SiO4螢光材料由峰值波長為573nm的Eu2+激發得到寬帶發光光譜。另外，(Sr0.89，Ba0.06，Tb0.05)2SiO4螢光材料由峰值波長為545nm的Tb3+激發得到窄帶發光光譜。然而，峰強度大約僅為在(Sr0.89，Ba0.06，Eu0.05)2SiO4螢光材料的情況下的3％。發現(Sr0.89，Ba0.06，Tb0.05)2SiO4螢光材料由Tb3+激發得到的光發射強度完全不能滿足實際應用。
一般地，在由鋱激發的螢光材料中激發光被Tb3+的5d-4f躍遷吸收，並且光發射由4f-4f躍遷引起。在峰強度在254nm或更大的長波激發光中，因為它在Tb3+沒有吸收帶，激發光很難被吸收並且發光。例如，在用於三窄帶發光帶型(三帶)螢光燈的LaPO4:Ce，Tb綠螢光材料中，由於Tb3+在254nm的吸收小，其共激活Ce3+。
在由Tb和Ce激發的螢光材料中，當受到峰強度在254nm或更大的激發光照射時，Ce3+吸收激發光，並且吸收的能量轉化為Tb3+。也就是說，Ce3+起到雙重激發螢光材料的敏化劑的作用，並且光發射強度顯著增加。Ce3+→Tb3+這一能量轉換是通過共振轉移過程(resonant transfer process)進行的。
通過上述製備方法，合成了(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料和(Sr0.756，Ca0.189，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料。所得的螢光材料是由峰值波長為393nm的近紫外LED激發的，並測定了發光光譜。結果分別顯示在圖2和圖3。
如圖2所示，由峰值波長為545nm的Tb3+引起的光發射和由峰值波長為566nm的Eu2+引起的光發射是從(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料得到的。另外，如圖3所示，由峰值波長為545nm的Tb3+引起的光發射和由峰值波長為590nm的Eu2+引起的光發射是從(Sr0.756，Ca0.189，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料得到的。在(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料和(Sr0.756，Ca0.189，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料中，由於由Tb3+引起的光發射和由Eu2+引起的光發射難以分離，不共激發Tb和Eu，就合成了單由Eu激發的相同組成的螢光材料，並且得到了Eu2+引起的光發射的峰值波長。
另外，用上述方法合成了(Sr0.623，Ca0.267，Tb0.1，Eu0.01)2SiO4螢光材料和(Sr0.681，Ca0.292，Tb0.025，Eu0.0025)2SiO4螢光材料。通過用峰值波長為391nm的近紫外LED激發所得到的螢光材料，並測定了發光光譜。結果分別顯示在圖4和圖5中。
如圖4所示，由峰值波長545nm的Tb3+引起的光發射和由峰值波長590nm的Eu2+引起的光發射是從(Sr0.623，Ca0.267，Tb0.1，Eu0.01)2SiO4螢光材料得到的。另外，如圖5所示，由峰值波長545nm的Tb3+引起的光發射，由峰值波長585nm的Eu2+引起的光發射是從(Sr0.681，Ca0.292，Tb0.025，Eu0.0025)2SiO4螢光材料得到的。與圖2和圖3的情況相似，合成了單由Eu激發的相同組成的螢光材料，得到了由Eu2+引起的光發射的峰值波長。
另外，用上述方法合成了(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Cs0.05)2SiO4螢光材料和(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Li0.05)2SiO4螢光材料。用峰值波長為393nm的近紫外LED激發所得到的螢光材料，並測定了發光光譜，結果分別顯示在圖6和圖7中。
如圖6所示，由峰值波長545nm的Tb3+引起的光發射和由峰值波長570nm的Eu2+引起的光發射是從(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Cs0.05)2SiO4螢光材料得到的。另外，如圖7所示，由峰值波長545nm的Tb3+引起的光發射，由峰值波長570nm的Eu2+引起的光發射是從(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Li0.05)2SiO4螢光材料得到的。與圖2和圖5的情況，圖6和圖7的情況相似，合成了單由Eu激發的相同組成的螢光材料，得到了由Eu2+引起的光發射的峰值波長。
隨後，通過改變激發光的波長，激發(Sr0.756，Ca0.189，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料並測定發光光譜。激發光的波長分為370nm、400nm、440nm三種。由所述激發光分別得到的發光光譜顯示於圖8、圖9、圖10中。在這些光譜中，隨著激發光的波長變長，由峰值波長545nm的Tb3+引起的光發射峰減小。然而，與圖1的發光光譜比較，發現由Tb3+引起的光發射峰也存在於440nm的激發光中。
另外，用峰值波長460nm的藍色LED激發(Sr0.189，Ca0.756，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料，測定了發光光譜。結果顯示於圖11中。在藍色LED中，由波長545nm的Tb3+引起的光發射峰也得到證實。
如上所述，實施方案中的螢光材料通過用峰值波長在370-460nm的光激發具有在指定的兩個波長區的光發射峰。具體地，第一光發射峰顯示於540-550nm的波長範圍內，並且第二光發射峰顯示於500-600nm的波長範圍內。其原因考慮如下。也就是說，在實施方案的螢光材料中，在被Tb3+的5d-4f躍遷吸收後，由Tb3+激發的螢光材料通過4f-4f躍遷發光。激發光的峰強度在254nm或更大的較長波長情況下，由於Tb3+沒有吸收帶，激發光很難吸收，不能發射光。
如前面的解釋，在螢光材料中加入共激活劑Ce如LaPO4:Ce，Tb綠螢光材料的情況下，用峰值在200-320nm範圍內的光激發，該激發光被吸收，並得到Tb3+的光發射。這是藉助於Ce作為敏化劑引起的，在由鋱和銪激活的具有通式(A)的組成的螢光材料中，Eu2+像Ce在LaPO4:Ce，Tb綠螢光材料中一樣作為敏化劑。另外，如果(Sr，Ba，Ca，Eu)2SiO4螢光材料由Tb激發，預計Tb3+的f-d能級比正常能級進一步減弱，並且近紫外區的光變的可吸收。
也就是說，由於激發光是被Eu2+吸收的，吸收能量轉移到Tb3+，得到Tb3+的光發射。另外，如果(Sr，Ba，Ca，Eu)2SiO4螢光材料由Tb激發，預計Tb直接吸收激發光，並得到Tb3+的光發射。當測量由上述通式(A)表示組成的螢光材料的激發光譜時，證實一直到500nm附近都存在吸收。可以用擴散彌散法(拡散散亂法)，比如用Hitachi Ltd生產的F-3000螢光分光度計來測量螢光材料粉末得到激發光譜。
在圖12中顯示了具有545nm光發射的(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料的激發光譜。根據圖12，發現在(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料中，在300-520nm的波長範圍內有可能激發。然而，如果實際中激發波長大於460nm，就只能得到由Eu2+引起的寬帶光發射，不能得到屬於本發明實施方案所特有的由Tb3+引起的窄帶光發射。從這個結果發現，激發波長大於460nm時，實施方案的螢光材料的可以發生激發。
另外，為了識別(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料和(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Cs0.05)2SiO4螢光材料的的晶相，用粉末X射線衍射分析方法(X射線衍射學XRD)測量其衍射圖譜，並與粉末衍射標準聯合委員會(JCPDS)卡片比較而確定。
XRD測量使得能夠測量螢光材料樣品的衍射圖譜，可以使用例如MAC/Science Company Co.Ltd(Bruker AXS K.K.)的M18XHF22-SBA等，並與JCPDS卡片比較。
對(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料和(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Cs0.05)2SiO4螢光材料做XRD測量。得到的X射線衍射圖譜顯示於圖13和圖14。得到的衍射圖譜幾乎完全符合JCPDS卡片#39-1256正交晶系Sr2SiO4相。由此結果，由鋱和銪激發的(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv2，Euw1)2SiO4螢光材料中，發現Sr、Ba、Tb和Eu是固溶的(solid-solved)。另外，在由鋱、銪和銫激發的(Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4螢光材料中，發現Sr、Ba、Tb、Eu和Ce是固溶的。
在未加入電荷補償劑的(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料中，還證實有少量的Tb2O3相。這是從圖13中29°和33°附近的衍射峰發現的。
加入Cs作為電荷補償劑的(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Cs0.05)2SiO4螢光材料變得幾乎只含有Sr2SiO4單一相。圖14的衍射圖譜中不能證實有除了Si2SiO4之外的相可以說明這一點。由此結果，預計加入電荷補償劑抑制了雜相的形成。
在(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料和(Sr0.832，Ba0.056，Tb0.05，Eu0.012，Cs0.05)2SiO4螢光材料任一中，當受到光發射峰在393nm的光的激發時，證實了由Tb引起的光發射的窄帶光譜。實施例中螢光材料的Tb光發射被認為是來自主相Sr2SiO4，而不是Tb2O3相的光發射。由此結果，預計通過激發(Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4螢光材料得到的光發射是單由(Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4螢光材料得到的。
這裡的主(晶)相是指XRD測量得到的衍射圖譜上包括可識別的所有晶相中衍射峰最符合JCPDS標準卡片並且峰強度最大的晶相。
另外，對(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料做螢光顯微分析。顯微分析是通過使用例如Nikon公司ECLIPSE80i等在合成的螢光材料樣品上，使用365nm的激發光，觀測螢光材料的光發射來進行。從螢光顯微分析的結果證實合成的(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料由直徑約10-30μm的顆粒組成，並且在365-435nm的激發光的照射下均勻地發光。
在圖15中顯示了(Sr0.885，Ba0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料受到365nm的光激發的顯微分析結果。
另外，在實施方案中製備的螢光材料顆粒表面，為了防止溼氣等，有時在上面覆蓋一層由至少一種選自矽氧烷樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、四乙氧基矽烷(TEOS)、二氧化矽、矽酸鋅、矽酸鋁、磷酸鈣、多磷酸鈣、矽酮油和矽滑脂(silicone grease)的材料組成的表面層材料。矽酸鋅和矽酸鋁分別由例如ZnO·cSiO2(1≤c≤4)和Al2O3·dSiO2(1≤d≤10)表示。螢光材料顆粒的表面不需要完全用表面層材料覆蓋，其一部分可以暴露在外。如果由上述材料組成的表面層材料存在於螢光材料顆粒的表面，就可以得到這種效果。表面層材料可以用分散液或溶液施於螢光材料顆粒表面。通過將顆粒浸入分散液或溶液中指定時間然後加熱乾燥來分布表面層材料。為了得到表面層材料的效果而不破壞其作為螢光材料的初始功能，優選地表面層材料以大約螢光材料顆粒的0.1-5體積％的比例存在。
如上所述，如果由鋱和銪激發的螢光材料，尤其是由鋱和銪激發的鹼土原矽酸鹽螢光材料是由峰值波長在370-460nm範圍內的激發光激發時，發光峰顯示在兩個確定的波長區內。第一發光峰出現在540-550nm的波長範圍內，第二發光峰出現在500-600nm的波長範圍內。另外，把實施例中的螢光材料與發光峰在370-460nm波長範圍內的發光元件結合起來，就得到了具有高功效和高顯色性的發光裝置。作為發光元件，LED晶片和雷射二極體都可以使用。在根據實施方案的發光裝置中，得到的平均顯色性評價指數Ra為60或更大。這主要是由鋱和銪作為激活劑在490nm附近的窄帶發光光譜引起的。490nm附近的光發射具有填充藍色區和綠色區或黃色區光發射之間空隙的作用，因此用來生成白光以增強Ra的值。
根據實施方案的螢光材料是發射綠-黃螢光的綠色繫到黃色系螢光材料。因此，將它與發藍色光的藍色系螢光材料和發紅色光的紅色系螢光材料結合，就可以得到白光發光裝置。例如，在使用藍色區的光源的情況下，將實施方案的螢光材料與紅色系螢光材料結合，可以提供白光發光裝置。另外，在使用近紫外區的光源的情況下，除了實施方案的螢光材料之外，將其與藍色系螢光材料和紅色系螢光材料結合，可以得到白光發光裝置。
藍色系螢光材料可以說成是主發光峰位於從430-510nm波長範圍的藍紫色到藍色區的螢光材料。作為藍色系螢光材料，可以舉例如，滷磷酸鹽螢光材料比如(Sr，Ca，Ba，Mg)5(PO4)3(Cl，Br):Eu、(Sr，Ca，Ba，Mg)5(PO4)3Cl:Eu，磷酸鹽螢光材料比如2SrO·0.84P2O5·0.16B2O3:Eu，和鹼土金屬鋁酸鹽螢光材料比如BaMgAl10O17:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、BaMgAl10O17:Eu，Mn。另外，關於螢光材料和發光元件的主發光峰是指其峰強度變得最大並且在先前的文獻和專利等報導過的波長。在製備螢光材料時由於少量組分的加入或者組成的微小變化而使發光峰變化10nm左右的，可以被視為在先前報導過的主發光峰內。
紅色系螢光材料可是說成是主發光峰位於從580-680nm波長範圍的桔紅色到紅色區。作為紅色系螢光材料，可以使用如，矽酸鹽螢光材料比如(Sr，Ca，Ba)2SiO4:Eu，醯基氟(acid fluoride)螢光材料比如3.5MgO·0.5MgF·GeO2:Mn，氧化物螢光材料比如YVO4:Eu，酸式亞硫酸鹽(acid sulfide)螢光材料比如(La，Gd，Y)2O2S:Eu，硫酸鹽螢光材料比如(Sr，Ba，Ca)2Si5N8:Eu和(Sr，Ca)AlSiN3:Eu。
如圖16中橫截面圖所示，實施方案的發光裝置具有引線201和引線202，其中樹酯柱(resin stem)200是通過模製引線框(lead frame)和與其整體模製的樹脂部分203而組成的。樹脂部分203具有凹槽(recess)205，其中上部開口比下表面寬，並且反射面204安裝在該凹槽的側面。
半導體發光元件206用銀膏等連接在凹槽205的大致圓形的下表面的中央。作為半導體發光元件206，可以使用發出紫外發射光或發出可見光區發射光的半導體發光元件。例如，可以使用半導體發光二極體等比如GaAs基發光二極體和GaN基發光二極體。半導體發光元件206的電極(未顯示)通過由金等組成的連接線207和208分別與引線201和引線202相連。另外，引線201和引線202的安排可根據情況改變。
螢光層209在樹脂部分203的凹槽205中提供。所述螢光層209可以通過將實施方案的螢光材料210以5-50重量％的比例分散在比如由矽酮樹脂組成的樹脂層211中。螢光材料可以藉助各種粘結劑比如有機材料樹脂或無機材料玻璃粘附。
作為有機材料粘結劑，除了上述矽酮樹脂，具有優異耐光性的透明樹脂如環氧樹脂和丙烯酸樹脂也適用。作為無機材料的粘結劑，用鹼土硼酸鹽等製成的低熔點的玻璃、超微細二氧化矽顆粒和氧化鋁等(為了粘附大粒徑的螢光材料)、沉積法得到的鹼土磷酸鹽等都適用。這些粘結劑可以單獨使用，也可以兩種或多種結合使用。
另外，作為用於螢光層的螢光材料，如果必要可以對其進行塗覆處理。藉助該表面塗覆，可以防止螢光材料因為受到外部因素比如熱、溼氣和紫外線的影響而劣化。另外，螢光材料的分散性也可以調整，並且螢光層的設計可以輕鬆完成。
對於半導體發光元件206，也可以使用在相同表面上具有n型電極和p型電極的倒裝晶片型(flip chip type)。在這種情況下，由於導線造成的問題，比如導線斷開和分離，以及導線光吸收都被解決，並且得到了具有高可靠性和高亮度的發光裝置。另外，藉助於半導體發光元件206的n型基板，也可能形成下面的組成。具體地，n型電極形成於n型基板的後面，p型電極形成於基板上的半導體層的上面，並且n型電極或p型電極連接在引線上。p型電極或n型電極可以用導線與其他引線相連。半導體發光元件206的大小和凹槽205的尺寸、形狀可根據情況改變。
如圖17中橫截面圖所示，實施方案的發光裝置具有樹酯柱100，半導體發光元件106F結合在其上，並且密封體111覆蓋所述半導體發光元件106F。密封樹脂柱100具有由引線框組成的引線101和102，樹脂部分103與這些整體成型。引線101和102布置成各引線一端相鄰和相對。引線101和102的其它端被延伸並以相互相反的方向存在並從樹脂部分103延伸到外面。
凹槽105設置在樹脂部分103上，並且在凹槽下面藉助粘結劑107連結一個保護性齊納二極體106E。半導體發光元件106F位於保護性齊納二極體106E上。也就是說，二極體106E與引線101相連。導線109連接二極體106E到引線102上。
半導體發光元件106F被樹脂部分103的內側包圍，並且所述內側斜向光提取方向並作為反光面104反射光線。填滿凹槽105的密封體111含有螢光材料110。半導體發光元件106F布置在保護性齊納二極體106E上。根據實施方案的螢光材料被用作螢光材料110。
如放大圖18所示，保護性二極體106E具有平面型結構，其中p型區152形成於n型矽基150的表面。p側電極154形成於p型區152，n側電極156形成在基板150的後面。與n型電極156相對的n型電極158也形成於二極體106E的表面。所述兩個n側電極156和158由形成於二極體106E側面的線路層160連接。另外，在設置p側電極154和n側電極158的二極體106E的表面形成高反射膜162。高反射膜162對從發光元件106F發出的光具有高反射性。
在半導體發光元件106F中，緩衝層122、n型接觸層123、n型鍍層132、活性層124、p型鍍層125、p型接觸層126依次形成於透明基板138上。另外，n型電極127形成於n型接觸層123上，p型電極128形成於p型接觸層126上。從活性層124發出的光透過透明基板138而被引出。
具有這種結構的發光元件106F通過凸起(bump)倒裝片連接在二極體106E上。具體地，藉助凸起142，發光元件106F的p側電極128與二極體106E的n側電極158電連接。另外，藉助凸起(bump)144，發光元件106F的n側電極127與二極體106E的p側電極154電連接。在二極體106E的p側電極154上，連結了導線109，並且所屬導線109與引線102相連。
如圖19所示，在引線式發光裝置中，半導體發光元件51通過粘合材料52設置在引線50′上，並由預浸材料54覆蓋。引線50由導線53與半導體發光元件51相連，並由鑄造材料55密封。在預浸材料54中包含實施方案的螢光材料。
如上所述，實施方案的發光裝置，例如，白色LED具有窄帶光譜的光。因此，該裝置不僅最適宜用作普通照明應用比如螢光燈，還適宜與過濾器比如顏色過濾器和光源比如用於液晶的背光光源等相結合，作為發光裝置。由於傳統的白色LED具有寬帶光譜，在白色LED與顏色過濾器結合的情況下，它有一個缺點，即白色LED發出的大部分光都被過濾器吸收。
然而，由於實施方案的白色LED具有窄帶光譜的光，與過濾器結合時，可以有效利用特定波長的光。具體地，所述裝置最適宜用於液晶的背光和使用藍色發光層的無機電致發光裝置的綠色構件。
通過實施例和比較實施例進一步詳細解釋本發明，但只要不超出其目的，本發明不局限於下面的實施例。
實施例 實施例1 製備了(Sr0.885，Ca0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料。作為原材料粉末，提供了SrCO3粉末55.8g，BaCO3粉末5.0g，SiO2粉末13.5g，Tb4O7粉末4.0g和Eu2O3粉末0.4g。另外，加入0.6g NH4Cl作為晶體生長劑，它用球磨機均勻混合。
得到的混合原材料被裝入用作燒結容器的坩堝中，並在下述條件下燒結。首先，在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中，在1100-1500℃燒結所述材料3-7小時得到初次燒結產物。粉碎初次燒結產物並再次裝入坩堝中，並置於爐內，爐內是真空氮取代(nitrogen-substituted in a vacuum)的氣氛。另外，在氫氣濃度為5％但小於99％的由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中，在1100-1500℃燒結初次燒結產物2-6小時得到二次燒結產物。
將得到的二次燒結產物在水中粉碎，過濾以後，用吸濾脫水。
最後，將產物在乾燥器中150℃下乾燥，另外使其過篩，就得到實施方案的螢光材料。用ICP發光光譜儀對實施例1的螢光材料進行定量分析，證實了其組成幾乎符合帶電螢光材料的情況。
另外，如下面表1所示，通過改變組成元素的含量，合成了實施例2至13和比較實施例1、2的螢光材料。比較實施例1的螢光材料中不含Eu，比較實施例2的螢光材料中不含Tb。
表1 如圖1中所解釋的，在不包含Eu的情況下，Tb的特徵光發射極小而沒有實際意義。另一方面，在不含Tb的情況下，只能證實Eu引起的寬帶光發射。在任一種情況下，在兩個特定波長區內不能得到發光峰。
相反，在實施例的螢光材料中，可以同時得到窄帶發光光譜和寬帶發光光譜。這可以從例如圖2中顯示的實施例1的(Sr0.885，Ca0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料的發光光譜得知。
將實施例1的(Sr0.885，Ca0.06，Tb0.05，Eu0.005)2SiO4螢光材料與商購獲得的藍色螢光材料BaMgAl10O17:Eu螢光材料，以及紅色氮化物螢光材料Sr2Si5N8:Eu螢光材料混合，從而得到螢光材料混合物。將所述螢光材料混合物分散在環氧樹脂中製備樹脂混合物。
將得到的樹脂混合物與峰值波長為393nm的LED晶片結合製成白色LED發光裝置。具體地，這組成了具有被稱為倒裝晶片結構的發光裝置，其中LED晶片通過圖17中的凸起相連。該白色LED裝置作為實施例14。
圖20顯示了調整螢光材料的配合比和將色溫調至3500K時實施例14的白色LED裝置的發光光譜。另外，圖21顯示了色溫調至4200K時的發光光譜。當白色LED發光裝置的色溫調至3500K時平均顯色指數為Ra＝92.3。當白色LED發光裝置的色溫調至4200K時平均顯色指數為Ra＝90.2。平均顯色指數Ra從白色LED發射裝置的發光光譜得到。由於平均顯色指數為90或更大，本實施例的發光裝置具有極高的顯色性，可以用於實際應用，比如用於照明等。
隨後，用上述相同的步驟製備樹脂混合物，只是實施例1的螢光材料被比較實施例2的(Sr0.75，Ba0.19，Eu0.05)2SiO4替代。用上述相似的方法製成白色LED發光裝置，只是使用所得到的樹脂混合物。所述白色LED裝置作為比較實施例3。
圖22顯示了將色溫調至3500K時實施例3的白色LED裝置的發光光譜。另外，圖23顯示了色溫調至4200K時的發光光譜。當白色LED發光裝置的色溫調至3500K時平均顯色指數為Ra＝84.8。當白色LED發光裝置的色溫調至4200K時平均顯色指數為Ra＝82.5。
從實施例14和比較實施例3的比較可以明顯地發現，色溫調至3500K或4200K時，使用實施例的螢光材料的白色LED裝置與比較實施例相比都表現出了較優異的平均顯色指數Ra。
另外，實施例15至26的發光裝置使用了實施例2至13的螢光材料、藍色螢光材料和紅色螢光材料，並結合下面表2所示的近紫外LED晶片製成。具體地，在粘結在框上的晶片上成形了包含螢光材料的樹脂，形成了如圖19所示的具有引線型結構的發光裝置。
另外，結合了BaMgAl10O17:Mn，Eu綠色螢光材料、藍色螢光材料、紅色螢光材料和近紫外螢光材料晶片，用與上述相似的方法製成了比較實施例4的發光裝置。
在實施例15至26和比較實施例4的發光裝置中，調整了螢光材料的配比並將色溫調至4200K。
表2 表3中一起顯示了實施例15至26和比較實施例4的發光裝置的平均顯色指數Ra和色度值。發光裝置的色度值從白色LED發光裝置的發光光譜得到。
表3 如表3所示，比較實施例的白色LED裝置的平均顯色指數Ra低至30，而所有實施例的平均顯色指數Ra都為83或更大。尤其是實施例21，平均顯色指數高至96.4。這是由鋱和銪共同激發螢光材料得到的發光光譜引起的，尤其是實施方案中鋱在490nm附近引起的窄帶發光光譜。
另外，因為色度值非常接近完全輻射體軌跡(黑體軌跡)，這表明它是能提供高質量白光的發光裝置。
如下面表4所示，通過使用實施例4的螢光材料、藍色螢光材料和紅色螢光材料，並與峰值波長在392-394nm的LED晶片結合，製成了實施例27至30的發光裝置。另外，使用比較實施例1的螢光材料、藍色螢光材料和紅色螢光材料，並與峰值波長在392-395nm的LED晶片結合，製成了比較實施例5至8的發光裝置。具體地，將包含螢光材料的樹脂灌封入粘結在框上的晶片，形成如圖16所示的表面粘結結構的發光裝置。此外，調整螢光材料的配比使發光裝置的色溫變為2800K、3500K、5000K和6500K。
表4 下面表5顯示了實施例27至30和比較實施例5至8的平均顯色指數Ra和發光裝置色度值。
表5 如表5所示，比較實施例的白色LED裝置的平均顯色指數Ra平均最大為89。實施例的白色LED裝置的平均顯色指數Ra為92或更大。另外，由於色度值接近完全輻射體軌跡(黑體軌跡)，這表明它是能提供高質量白光的發光裝置。
另外，如下面表6所示，將螢光材料和LED晶片結合起來構成了實施例31至33的發光裝置。作為發光裝置，用上述相似的方法製成了圖17所示組成的發光裝置。
表6 下面表7顯示了實施例31至33的平均顯色指數Ra和發光裝置的色度值。
表7 如表7所示，因為各實施例的白色LED裝置的平均顯色指數Ra為84或更大，這表明它們是完全適用的發光裝置。
根據本發明的實施例，提供了由主發光峰在370-460nm的光激發並發光的螢光材料、它們的製備方法以及使用所述螢光材料的發光裝置。
本領域技術人員還會很容易想到除此之外的優點和改進。因此，本發明在更廣的方面不限於這裡顯示和公開的具體細節和代表性實施例。因此，在不偏離由權利要求及其等同物所限定的一般發明概念的精神和範圍的情況下，可以做出各種改進。
權利要求
1.一種螢光材料，其包括
一種由包含主晶相和引起光發射的激活劑的單一組成形成的材料，這種材料在受到主發光峰值波長位於370-460nm的範圍內的光的激發時，表現出540-550nm波長範圍的窄帶發光光譜和500-600nm波長範圍的寬帶發光光譜。
2.根據權利要求1的螢光材料，其中所述激活劑是鋱和銪，並且所述窄帶發光光譜是由鋱引起的光發射。
3.一種螢光材料，其包括
包含鹼土金屬原矽酸鹽化合物和引起光發射的激活劑的材料，這種材料在受到主發光峰值波長位於370-460nm的範圍內的光的激發時，表現出540-550nm波長範圍的窄帶發光光譜和500-600nm波長範圍的寬帶發光光譜。
4.根據權利要求3的螢光材料，其中所述激活劑是鋱和銪，並且所述窄帶發光光譜是由鋱引起的光發射。
5.一種螢光材料，其包括
由如下通式(A)表示組成的化合物
(Sra1，Bab1，Cac1，Tbv1，Euw1)2SiO4(A)
其中a1、b1、c1、v1和w1滿足下面關係
a1+b1+c1+v1+w1＝1(1)；0≤a1/(1-v1-w1)≤1(2)；
0≤b1/(1-v1-w1)≤1 (3)；0≤c1/(1-v1-w1)≤1(4)；
0＜v1≤0.15 (5)；0＜w1≤0.05 (6)。
6.根據權利要求5的螢光材料，其中通式(A)中b1、c1、v1和w1滿足下面關係
0≤b1/(1-v1-w1)≤0.2 (3a)；
0≤c1/(1-v1-w1)≤0.9 (4a)；
0＜v1≤0.1(5a)；0＜w1≤0.01(6a)。
7.一種螢光材料，其包括
由如下通式(B)表示組成的化合物
(Sra2，Bab2，Cac2，Tbv2，Euw2，Mv2)2SiO4(B)
其中M是選自Li、Na、K、Rb和Cs中的至少一種，並且a2、b2、c2、v2和w2滿足下面關係
a2+b2+c2+2v2+w2＝1(7)；0≤a2/(1-2v2-w2)≤1(8)；
0≤b2/(1-2v2-w2)≤1 (9)；
0≤c2/(1-2v2-w2)≤1 (10)；
0＜v2≤0.15 (11)；0＜w2≤0.05 (12)。
8.根據權利要求1的螢光材料的製備方法，其包括
在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中加熱原材料得到初次燒結產物；
將初次燒結產物粉碎得到粉碎的初次燒結產物；
將所述粉碎的初次燒結產物裝入容器內；
將裝有粉碎的初次燒結產物的容器置於爐內；
用惰性氣體置換爐內氣氛；並且
在氫氣濃度為5％或更高但小於100％的由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中，加熱所述粉碎的初次燒結產物，得到二次燒結產物。
9.根據權利要求5的螢光材料的製備方法，其包括
在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中加熱原材料得到初次燒結產物；
將初次燒結產物粉碎得到粉碎的初次燒結產物；
將所述粉碎的初次燒結產物裝入容器內；
將裝有粉碎的初次燒結產物的容器置於爐內；
用惰性氣體置換爐內氣氛；並且
在氫氣濃度為5％或更高但小於100％的由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中，加熱所述粉碎的初次燒結產物，得到二次燒結產物。
10.根據權利要求7的螢光材料的製備方法，其包括
在由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中加熱原材料得到初次燒結產物；
將初次燒結產物粉碎得到粉碎的初次燒結產物；
將所述粉碎的初次燒結產物裝入容器內；
將裝有粉碎的初次燒結產物的容器置於爐內；
用惰性氣體置換爐內氣氛；並且
在氫氣濃度為5％或更高但小於100％的由N2/H2或Ar/H2組成的還原性氣氛中，加熱所述粉碎的初次燒結產物，得到二次燒結產物。
11.一種發光裝置，其包括
發光元件，其所發出的光的主發光峰值波長位於370-460nm範圍內；和
包含螢光材料的螢光層，其中螢光材料經布置能夠受到所述光的照射，至少部分所述螢光材料是權利要求1的螢光材料。
12.根據權利要求11的發光裝置，其中所述螢光層中包含另一種主發光峰值波長位於580-680nm範圍內的螢光材料。
13.根據權利要求11的發光裝置，其中所述螢光層中包含另一種主發光峰值波長位於430-510nm範圍內的螢光材料。
14.一種發光裝置，其包括
發光元件，其所發出的光的主發光峰值波長位於370-460nm範圍內；和
包含螢光材料的螢光層，其中螢光材料經布置能夠受到所述光的照射，至少部分所述螢光材料是權利要求3的螢光材料。
15.一種發光裝置，其包括
發光元件，其所發出的光的主發光峰值波長位於370-460nm範圍內；和
包含螢光材料的螢光層，其中螢光材料經布置能夠受到所述光的照射，至少部分螢光材料是權利要求5的螢光材料。
16.根據權利要求15的發光裝置，其中所述螢光層中包含另一種主發光峰值波長位於580-680nm範圍內的螢光材料。
17.根據權利要求15的發光裝置，其中所述螢光層中包含另一種主發光峰值波長位於430-510nm範圍內的螢光材料。
18.一種發光裝置，其包括
發光元件，其所發出的光的主發光峰值波長位於370-460nm範圍內；和
包含螢光材料的螢光層，其中螢光材料經布置能夠受到所述光的照射，至少部分螢光材料是權利要求7的螢光材料。
19.根據權利要求18的發光裝置，其中所述螢光層中包含另一種主發光峰值波長位於580-680nm範圍內的螢光材料。
20.根據權利要求18的發光裝置，其中所述螢光層中包含另一種主發光峰值波長位於430-510nm範圍內的螢光材料。
全文摘要
本發明提供了一種螢光材料，其包括一種由包含主晶相和引起光發射的激活劑的單一組成形成的材料，這種材料在受到主發光峰值波長位於370-460nm範圍的光的激發時，表現出540-550nm波長範圍的窄帶發光光譜和500-600nm波長範圍的寬帶發光光譜。
文檔編號C09K11/79GK101108965SQ20071013705
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月19日 優先權日2006年7月19日
發明者平松亮介, 玉谷正昭, 淺井博紀, 大塚一昭 申請人:株式會社東芝