顏色穩(wěn)定的錳摻雜的磷光體的制作方法
【專利摘要】一種用于制備顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體的方法包括提供式I的磷光體；Ax[MFy]:Mn+4(I)和使顆粒形式的磷光體與式II的組合物在水性氫氟酸中的飽和溶液接觸；Ax[MFy](II)；其中A為Li、Na、K、Rb、Cs、NR4或它們的組合；M為Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或它們的組合；R為H、低級烷基或它們的組合；x為[MFy]離子的電荷的絕對值；和y為5、6或7。在具體的實(shí)施方案中，M為Si、Ge、Sn、Ti、Zr或它們的組合。能發(fā)射白光的發(fā)光設(shè)備包括半導(dǎo)體光源；和與所述光源輻射偶聯(lián)的磷光體組合物，并且該磷光體組合物包括顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體。
【專利說明】顏色穩(wěn)定的錳摻雜的磷光體
[0001]關(guān)于聯(lián)邦資助的研究和開發(fā)的聲明
本發(fā)明在美國能源部門授予的合同號DOE DE-EE0003251下由政府支持完成。政府對本發(fā)明具有一定權(quán)利。
[0002]背景
基于InGaN LED的磷光體向下轉(zhuǎn)化的固態(tài)發(fā)光已開始代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熒光燈和白熾燈。這些有色半導(dǎo)體發(fā)光裝置，包括發(fā)光二極管和激光(兩者在本文均統(tǒng)稱為LED)，也由II1-V族合金例如氮化鎵(GaN)生產(chǎn)。由基于InGaN的LED發(fā)出的光通常在電磁光譜的UV和/或藍(lán)色范圍。通過用磷光體層涂布或覆蓋LED，由LED發(fā)出的光轉(zhuǎn)化為可用于照明目的的光。通過放入由LED產(chǎn)生的輻射激發(fā)的磷光體，可產(chǎn)生具有不同波長的光，例如，在光譜的可見范圍。有色磷光體產(chǎn)生常規(guī)的顏色和較高的發(fā)光度，并且與LED產(chǎn)生的光組合，磷光體產(chǎn)生的光可用于產(chǎn)生白光。最流行的白色LED基于發(fā)射藍(lán)色的InGaN芯片。發(fā)藍(lán)色的芯片涂布有磷光體或磷光體的共混物，其將一些藍(lán)色輻射轉(zhuǎn)化為互補(bǔ)顏色，例如黃-綠色發(fā)射。在近UV區(qū)域(405 nm)發(fā)射的LED涂布有磷光體共混物，該共混物包括藍(lán)色或藍(lán)綠色磷光體和紅色發(fā)射體。來自磷光體和LED芯片的光的總體提供具有相應(yīng)色坐標(biāo)(X和y)和相關(guān)色溫(CCT)的色點(diǎn)，并且其光譜分布提供顯色能力，通過顯色指數(shù)(CRI)測量。
[0003]來自LED和其它光源的產(chǎn)光通常產(chǎn)生熱量作為副產(chǎn)物。暴露于較高溫度的磷光體可具有降低的量子效率。由于當(dāng)溫度提高時，不同磷光體的量子效率以不同的速率變化，所以當(dāng)裝置進(jìn)入穩(wěn)態(tài)操作時，通過裝置發(fā)射的光可能暗淡或者顏色可能偏移。此外，一些磷光體在升高的溫度和濕度條件下以可測量的速率經(jīng)歷水解反應(yīng)。因此，在制造基于LED的發(fā)光系統(tǒng)中，持續(xù)需要可單獨(dú)地或作為磷光體共混物的一部分用作組分的穩(wěn)定的磷光體組合物。這樣的材料將允許具有期望的性質(zhì)的較寬的光源陣列，所述性質(zhì)包括良好的顏色品質(zhì)(CRI>80)、大范圍的色溫和對溫度變化相對不敏感性。
[0004]發(fā)射紅色線的Mn+4摻雜的磷光體已用于磷光體共混物。然而，這些材料中的許多在高溫、高濕度環(huán)境中呈現(xiàn)一些不穩(wěn)定性。因此，期望開發(fā)新的方法，以改進(jìn)磷光體的穩(wěn)定性。
[0005]概述
因此，在一方面，本發(fā)明涉及用于制備顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體的方法。所述方法包括提供式I的磷光體；
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體的方法，所述方法包括 提供式I的Mn+4摻雜的磷光體；和
2.權(quán)利要求1的方法，其中M為S1、Ge、Sn、T1、Zr或它們的組合。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述Mn+4摻雜的磷光體為K2SiF6:Mn+4，而所述式II的組合物為 K2SiF60
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟在約20°C-約50°C范圍的溫度下進(jìn)行。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟進(jìn)行約I分鐘-約5小時范圍的時間。
6.權(quán)利要求1的方法,其中所述時間在約5分鐘-約I小時范圍。
7.權(quán)利要求1的方法，其中提供所述Mn+4摻雜的磷光體包括 在大于約60°C的溫度下提供所述式I的磷光體在水性氫氟酸中的溶液；和 將所述溶液冷卻至低于約30°C的溫度； 從而所述磷光體以顆粒形式從所述溶液中沉淀。
8.權(quán)利要求1的方法，其中提供所述Mn+4摻雜的磷光體包括 提供包含所述式I的磷光體和水性氫氟酸的溶液；和 使所述溶液保持在約25°C -約120°C范圍的溫度下，同時蒸發(fā)所述溶液的溶劑； 從而所述磷光體以顆粒形式從所述溶液中沉淀。
9.權(quán)利要求1的方法，其中提供所述Mn+4摻雜的磷光體包括 提供包含式III的化合物和式IV的化合物的第一水性氫氟酸溶液；和
10.權(quán)利要求9的方法，其中A為K、Na或它們的組合。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述式III的化合物為(NR4)2[MF6]，而所述式IV的化合物為 A2 [MnF6]。
12.權(quán)利要求9的方法，其中所述式III的化合物為(NH4)2SiF6，而所述式IV的化合物為 K2MnF6。
13.—種顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體,其通過權(quán)利要求1的方法制備。
14.一種包含通過權(quán)利要求1的方法制備的顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體的磷光體共混物。
15.一種發(fā)光設(shè)備，其包括 半導(dǎo)體光源；和 與所述光源輻射偶聯(lián)并且包含顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體的磷光體材料，所述顏色穩(wěn)定的Mn+4摻雜的磷光體通過包括以下方法制備:提供式I的Mn+4摻雜的磷光體；和
16.權(quán)利要求15的發(fā)光設(shè)備，其中M為S1、Ge、Sn、T1、Zr或它們的組合。
17.權(quán)利要求15的發(fā)光設(shè)備，其中所述式III的化合物為(NR4)JMF6]，而所述式IV的化合物SAJMnF6]。
18.權(quán)利要求9的方法，其中所述式III的化合物為(NH4)2SiF6，而所述式IV的化合物為 K2MnF6。
19.權(quán)利要求15的發(fā)光設(shè)備，其中提供所述Mn+4摻雜的磷光體包括 在大于約60°C的溫度下提所述供式I的磷光體在水性氫氟酸中的溶液；和 將所述溶液冷卻至低于約30°C的溫度； 從而所述磷光體以顆粒形式從所述溶液中沉淀。
20.權(quán)利要求15的發(fā)光設(shè)備，其中提供所述Mn+4摻雜的磷光體包括 提供包含所述式I的磷光體和水性氫氟酸的溶液；和 使所述溶液保持在約25°C -約120°C范圍的溫度下，同時蒸發(fā)所述溶液的溶劑； 從而所述磷光體以顆粒形式從所述溶液中沉淀。
21.權(quán)利要求15的發(fā)光設(shè)備，其中提供所述Mn+4摻雜的磷光體包括 提供包含式III的化合物和式IV的化合物的第一水性氫氟酸溶液；和

22.權(quán)利要求20的發(fā)光設(shè)備，其中A為K、Na或它們的組合。
23.權(quán)利要求20的發(fā)光設(shè)備，其中所述式III的化合物為(NR4)JMF6]，而所述式IV的化合物SAJMnF6]。
24.權(quán)利要求20的發(fā)光設(shè)備，其中所述式III的化合物為(NH4)2SiF6，而所述式IV的化合物為K2MnF6。`
【文檔編號】C09K11/61GK103429701SQ201280014622
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月23日
【發(fā)明者】A.A.塞特盧爾, R.J.里昂, A.R.德什潘德, L.S.格里戈洛夫 申請人:通用電氣公司