發(fā)光材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料。根據(jù)一個實施方式，當(dāng)用在250-500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，該發(fā)光材料在490-580nm的波長范圍內(nèi)顯示發(fā)光峰。在通過使用Cu-Kα線的Bragg-Brendano法測定的X-射線衍射中，該發(fā)光材料具有在2θ=30.1～31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度，其高于在2θ=25.0～26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度，且該發(fā)光材料的組成由(Sr1-xEux)3-yAl3+zSi13-zO2+uN21-w表示(Sr的一部分可被選自Ba、Ca、Mg和Na的至少一種取代，0<x≤1，-0.1≤y≤0.3，-3≤z≤-0.52，且-1.5≤u≤-0.3，-3<u-w≤1)。
【專利說明】發(fā)光材料
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2012年6月13日提交的日本專利申請N0.2012-133861和2013年2月22日提交的日本專利申請N0.2013-033690，并要求二者的優(yōu)先權(quán)，通過引用將它們各自的整體內(nèi)容并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本文描述的實施方式一般涉及發(fā)光材料及使用其的發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]作為受藍(lán)色光激發(fā)后發(fā)射綠色光的發(fā)光材料(綠色發(fā)光材料)，最近提出了 Eu活化的堿土金屬原硅酸鹽發(fā)光材料。這樣的綠色發(fā)光材料、受藍(lán)色光激發(fā)后發(fā)射紅色光的發(fā)光材料(紅色發(fā)光材料)和藍(lán)色LED組合在一起構(gòu)成白色發(fā)光裝置。藍(lán)色LED受驅(qū)動以產(chǎn)生熱，由此發(fā)光材料的溫度升高。當(dāng)溫度升高時，發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度一般會下降。
[0005]對發(fā)光材料的發(fā)光效率和溫度特性存在更高的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的是提供即使當(dāng)溫度升高時發(fā)光強(qiáng)度的下降也較小的發(fā)光材料和使用該發(fā)光材料的發(fā)光裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種發(fā)光材料，當(dāng)用在250_500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，其在490-580nm的波長范圍內(nèi)顯示發(fā)光峰，且其具有由下式I表示的組成，
[0008](M1-xEux) 3_yAl3+zSi13_z02+uN21_w 式 I
[0009]其中，M表示Sr,且Sr的一部分可被選自Ba、Ca、Mg和Na的至少一種取代；x、y>Z、U和U-W滿足下述條件:
[0010]0〈x ≥ 1，-0.1 ≥ y ≥0.3，-3 ≥ z ≥-0.52
[0011]-1.5 ≥ u ≥-0.3，且-3〈u_w ≥ 1，
[0012]在通過使用Cu-Ka線的Bragg-Brendano法測定的X-射線衍射中，所述發(fā)光材料具有在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)，其高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種發(fā)光裝置，其包括:
[0014]發(fā)光元件，其發(fā)射的光在250_500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰；和
[0015]發(fā)光層，其包含通過接收來自所述發(fā)光元件的光而發(fā)光的發(fā)光材料；所述發(fā)光的發(fā)光材料包括前述的發(fā)光材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是顯示根據(jù)一實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的示意圖；[0017]圖2是顯示根據(jù)另一實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的示意圖；[0018]圖3是顯示根據(jù)另一實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的示意圖；
[0019]圖4顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0020]圖5顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0021 ] 圖6顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0022]圖7顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0023]圖8顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0024]圖9顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0025]圖10顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0026]圖11顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0027]圖12顯示了實施例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0028]圖13顯示了比較例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0029]圖14顯示了比較例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0030]圖15顯示了比較例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0031]圖16顯示了比較例的發(fā)光材料的XRD圖；
[0032]圖17是顯示發(fā)光材料的Si/Al比和峰強(qiáng)度比(131/126)之間的關(guān)系的圖；
[0033]圖18是顯示發(fā)光材料的0/N比和峰強(qiáng)度比(131/126)之間的關(guān)系的圖；
[0034]圖19是顯示發(fā)光材料的組成和峰強(qiáng)度比(131/126)之間的關(guān)系的圖；
[0035]圖20是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0036]圖21是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0037]圖22是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0038]圖23是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0039]圖24是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0040]圖25是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0041 ] 圖26是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0042]圖27是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0043]圖28是實施例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0044]圖29是比較例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0045]圖30是比較例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0046]圖31是比較例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0047]圖32是比較例的發(fā)光材料的發(fā)光光譜；
[0048]圖33是顯示實施例的發(fā)光材料的溫度特性的圖；
[0049]圖34是顯示實施例的發(fā)光材料的溫度特性的圖；
[0050]圖35是顯示實施例的發(fā)光材料的溫度特性的圖；
[0051]圖36是顯示實施例的發(fā)光材料的溫度特性的圖；
[0052]圖37是顯示實施例的發(fā)光材料的溫度特性的圖；
[0053]圖38是顯示實施例的發(fā)光材料的溫度特性的圖；和
[0054]圖39是顯示發(fā)光峰波長和強(qiáng)度維持率之間的關(guān)系的圖。【具體實施方式】
[0055]根據(jù)一個實施方式，當(dāng)用在250_500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，發(fā)光材料在490-580nm的波長范圍內(nèi)顯示發(fā)光峰，因而它是綠色發(fā)光材料。所述發(fā)光材料包括具有與Sr3Si13Al3O2N21的晶體結(jié)構(gòu)基本上相同的晶體結(jié)構(gòu)的主體材料，且該主體材料被Eu活化。本實施方式的綠色發(fā)光材料具有由下式I表示的組成。
[0056](MhEux) 3_yAl3+zSi13_z02+uN21_w 式 I
[0057](其中，M表示Sr,且Sr的一部分可被選自Ba、Ca、Mg和Na的至少一種取代。X、y、z、u和u-w分別滿足下述條件:
[0058]0≤x ≤I ；-0.1≤ y≤0.3 ；-3 ≤z≤ -0.52
[0059]-1.5 ≤ u ≤ -0.3 ；-3<u~w ≤I)
[0060]在通過使用Cu-Ka線的Bragg-Brendano法測定的X-射線衍射中，所述發(fā)光材料具有在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)，其高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)。
[0061]如上式I所示，發(fā)光中心元素Eu取代M的至少一部分。M表示Sr，且Sr的一部分可被選自Ba、Ca、Mg和Na的至少一種取代。即使基于M的總量以15at.%或更低、更優(yōu)選IOat.%或更低的濃度含有選自Ba、Ca、Mg和Na的至少一種，也不會促進(jìn)多相的產(chǎn)生。
[0062]當(dāng)至少0.1mo 1%的M被Eu取代時，可獲得足夠的發(fā)光效率。總量的M可被Eu取代(X=I)。當(dāng)X小于0.5時，可盡可能地抑制發(fā)光概率的下降(濃度猝滅)。因此，X優(yōu)選為0.001至0.5。當(dāng)含有發(fā)光中心元素Eu時，本實施方式的發(fā)光材料，當(dāng)用在250-500nm波長范圍內(nèi)具有峰的光激發(fā)時，表現(xiàn)出綠色發(fā)光，即在490-580nm波長范圍內(nèi)具有峰的發(fā)光。在這一點上，即使基于Eu的總量以IOOat.%或更低、更優(yōu)選50at.%或更低的量含有其它元素諸如不可避免的雜質(zhì)，也不會損害所期望的特性。其實例包括Tb、Eu和Mn。
[0063]當(dāng)y小于-0.1時,不能維持Sr3Si13Al3O2N21的晶體結(jié)構(gòu)。另一方面，當(dāng)y大于0.3時，Sr缺陷變得過大，導(dǎo)致發(fā)光效率下降。y優(yōu)選為O至0.25。
[0064]當(dāng)z小于-3時,不能維持Sr3Si13Al3O2N21的晶體結(jié)構(gòu)。另一方面，當(dāng)z大于-0.52時，發(fā)光效率下降。z優(yōu)選為-2至-0.52。
[0065]當(dāng)u小于-1.5時,合成變得困難。另一方面，當(dāng)u大于-0.3時,產(chǎn)生的多相的量增加。u優(yōu)選為-1至-0.3。
[0066]當(dāng)(u-w)小于-3時,不能維持Sr3Si13Al3O2N21的晶體結(jié)構(gòu)。另一方面，當(dāng)(u_w)大于I時，不能維持Sr3Si13Al3O2N21的晶體結(jié)構(gòu)。(u_w)優(yōu)選為_2至O。
[0067]當(dāng)用在250_500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，滿足上述組成的本實施方式的發(fā)光材料可以高效地發(fā)射在490-580nm波長范圍內(nèi)的綠色光。而且，在通過使用Cu-K α線的Bragg-Brendano法測定的X-射線衍射中，本實施方式的發(fā)光材料具有在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)，其高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)。滿足所有這些條件的本實施方式的綠色發(fā)光材料的溫度特性良好。
[0068]本實施方式的綠色發(fā)光材料是如下得到的材料:使用Sr3Al3Si13O2N21族晶體作為基礎(chǔ)材料，用其它元素取代作為晶體構(gòu)成元素的Sr、S1、Al、O或N,或者溶解晶體中的其它金屬元素諸如Eu。盡管這樣的取代等可能會輕微改變晶體結(jié)構(gòu)，但原子位置幾乎不會改變到使骨架原子間的化學(xué)鍵斷裂的程度。原子位置由晶體結(jié)構(gòu)、原子所占位點及其坐標(biāo)來決定。
[0069]在本實施方式的綠色發(fā)光材料的基本晶體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化的范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)本實施方式的效果。例如，在Sr3Al3Si13O2N21族晶體中也包括Sr3Al2Si14ON22, Sr3AlSi15N23'Sr3Al4Si12O3N20, Sr3Al5Si11O4N19 和 Sr3Al6Si10O5Nlgo
[0070]本實施方式的綠色發(fā)光材料必須具有這樣的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)化學(xué)鍵的長度變化超過該范圍時，該化學(xué)鍵發(fā)生斷裂而變成其它晶體。因而無法獲得本發(fā)明的效果。
[0071]本實施方式的綠色發(fā)光材料如下得到:使用具有與Sr3Al3Si13O2N21基本上相同的晶體結(jié)構(gòu)的無機(jī)化合物作為基礎(chǔ)材料，并用發(fā)光中心離子Eu取代構(gòu)成元素M的一部分。各元素的組成被規(guī)定在指定的范圍內(nèi)。在該情況下，所述發(fā)光材料會表現(xiàn)出優(yōu)選的特性，例如高發(fā)光效率和優(yōu)良的溫度特性。
[0072]本實施方式的發(fā)光材料具有由上式I表示的組成。在通過使用Cu-Ka線的Bragg-Brendano法得到的X-射線衍射中，所述發(fā)光材料在特定的衍射角(2 Θ )具有峰。即，它具有在 21.3-21.5 ° ,21.6-22.0 °、25.0 ~26.0。,28.7-29.1 ° ,29.4-29.8 °、
30.1 ~30.7° ,30.8-31.1 ° ,31.8-32.1 ° ,34.0-34.5 ° ,37.0-37.3 ° ,37.3-37.6 °、
43.5-43.9。,45.6-46.1° ,48.9-49.4° ,55.7-56.3° ,59.3-59.8° 和 62.8-63.2。的衍射角(2 Θ )處的至少10個峰。
[0073]具體地，在2 Θ =30.1~31.1 °檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)。為了實現(xiàn)長波長發(fā)光和良好的溫度特性之間的平衡，所述比(131/126 )優(yōu)選為1.1-8,更優(yōu)選3-8。
[0074]當(dāng)本實施方式的發(fā)光材料具有在該范圍內(nèi)的峰強(qiáng)度時，它發(fā)揮作用，使得即使溫度升高，發(fā)光強(qiáng)度的下降也較小。具有如上所述的峰強(qiáng)度比，表明基于晶體形狀的取向?qū)-射線衍射圖的影響較小。換而言之，這意味著，晶體的長徑比較低，且晶體是各向同性的。形成各向同性地生長的晶體以具有三維硬結(jié)構(gòu)，并抑制由溫度升高造成的晶格的熱振動等。由此，得到良好的溫度特性。
[0075]通過混合含有各種元素的原料粉末，并燒結(jié)所述混合物，可制造本實施方式的綠色發(fā)光材料。
[0076]M原料可選自M的氮化物和碳化物。Al原料可選自Al的氮化物、氧化物和碳化物，Si原料可選自Si的氮化物、氧化物和碳化物。發(fā)光中心元素Eu的原料可選自Eu的氧化物、氮化物和碳酸鹽。
[0077]在這一點上，氮可以從氮化物原料或在含氮的氣氛中燒結(jié)而獲得，而氧可以從氧化物原料或氮化物原料的表面氧化膜得到。
[0078]例如，將原料Sr3N2、AlN、Si3N4、A1203、AlN和CeO2以能實現(xiàn)目標(biāo)組成的方式混合。Sr2N, SrN或其混合物可用于替代Sr3N2。
[0079]例如，為了得到Sr的一部分被規(guī)定元素取代的的發(fā)光材料，除了上述原料以外，例如可以使用選自Ba3N2、Ca3N2, CaCl、MgCl2和NaF的原料。
[0080]原料可以通過例如在手套箱中使用研缽來混合。將混合的粉末填充入坩堝中，并在規(guī)定條件下燒結(jié)，以得到本實施方式的發(fā)光材料。例如，通過輕敲坩堝，將混合的粉末填充入坩堝中。坩堝的材料沒有特別限制，所述材料可選自氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳、氮化鋁、賽隆(sialon)、氧化鋁、鑰、鎢等。
[0081]希望在超過大氣壓的壓力下燒結(jié)混合的粉末。在氮化硅難以分解的事實方面，在超過大氣壓的壓力下燒結(jié)是有利的。為了抑制氮化硅在高溫下的分解，所述壓力優(yōu)選為5個大氣壓或更高，燒結(jié)溫度優(yōu)選為1500-2000°C。當(dāng)在這樣的條件下進(jìn)行燒結(jié)時，可得到目標(biāo)燒結(jié)體，而不會引起諸如材料或產(chǎn)物的升華等任何問題。燒結(jié)溫度優(yōu)選為1800-2000°C。
[0082]為了避免AlN的氧化，希望在氮氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。在該氣氛中的氫的量可至多為約 90atm.%。
[0083]優(yōu)選的是，在上述溫度下燒結(jié)混合的粉末0.5-4小時，從坩堝中取出燒結(jié)物，破碎，再在相同條件下燒結(jié)。當(dāng)將一系列取出、破碎和燒結(jié)粉末的步驟重復(fù)約0-10次時，可獲得下述優(yōu)點:容易生成發(fā)光材料粒子之間的熔合很少、且組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)均勻的發(fā)光材料粒子。
[0084]在燒結(jié)后，如果必要，實施諸如洗滌等后處理，以得到一實施方式的發(fā)光材料。作為洗滌，例如可以采用純水洗滌、酸洗滌等。酸的有用的實例包括:無機(jī)酸諸如硫酸、硝酸、鹽酸和氫氟酸；有機(jī)酸諸如甲酸、醋酸和草酸；和它們的混合酸。
[0085]在用酸洗滌后，如果必要，可實施退火后處理。退火后處理例如可以在含有氮和氫的還原性氣氛中進(jìn)行。通過實施退火后處理，會改善結(jié)晶性和發(fā)光性能。
[0086]本實施方式的發(fā)光材料的粒徑(粒子直徑)可以是5 μ m或更大。從發(fā)光特性的觀點考慮，優(yōu)選為IOym或更大。從改善涂布性的觀點考慮，優(yōu)選為61 μ m或更小，更優(yōu)選為50 μ m或更小,進(jìn)一步優(yōu)選為40 μ m或更小。
[0087]本實施方式的發(fā)光材料是 具有1-7.5的長徑比、更優(yōu)選2-7.0的長徑比、進(jìn)一步優(yōu)選2-6的長徑比的粒子。當(dāng)長徑比在規(guī)定范圍內(nèi)時，可改善光取出效率、光分布性、涂布性
坐寸ο
[0088]發(fā)光材料粒子的粒徑可通過用SEM觀察晶體粒子，或者通過使用粒度分布計來確定。
[0089]發(fā)光材料粒子的最大直徑和與最大直徑垂直方向上的最小直徑的比(最大直徑/最小直徑)被定義為長徑比。長徑比可通過下述操作求出。即，它是從各個發(fā)光材料粒子的SEM觀察圖像測量粒子的最大和最小直徑的操作。
[0090]優(yōu)選地，在沒有經(jīng)過研磨的情況下制造本實施方式的發(fā)光材料。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與通過進(jìn)行研磨而形成的具有相同粒徑的發(fā)光材料相比，在沒有經(jīng)過研磨的情況下制造的本實施方式的發(fā)光材料具有優(yōu)良的發(fā)光特性。具體地，當(dāng)在相同條件下激發(fā)時，本實施方式的發(fā)光材料發(fā)射的光比經(jīng)研磨的發(fā)光材料發(fā)射的光更亮。這如下證實:測量經(jīng)過研磨的具有相同粒徑的發(fā)光材料的發(fā)光特性，測量沒有經(jīng)過研磨的具有相同粒徑的發(fā)光材料的發(fā)光特性，并對比結(jié)果。
[0091]根據(jù)一實施方式的發(fā)光裝置包括:含有所述發(fā)光材料的發(fā)光層，和激發(fā)所述發(fā)光材料的發(fā)光元件。圖1是顯示根據(jù)一實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的示意圖。
[0092]在圖1所示的發(fā)光裝置中，導(dǎo)線101和102以及包裝杯103設(shè)置在基材100上?；?00和包裝杯103由樹脂形成。包裝杯103具有上部比底部寬的凹部105。該凹部的側(cè)壁充當(dāng)反射面104。
[0093]用Ag糊料將發(fā)光元件106安裝在凹部105的大致圓形底面的中央部。發(fā)光元件106用于發(fā)射在250-500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光。其實例包括發(fā)光二極管和激光二極管。具體地，使用半導(dǎo)體發(fā)光元件諸如基于GaN的LED，但不特別限定于此。
[0094]發(fā)光元件106的p-電極和η-電極(未圖示)通過由Au等形成的連接線107和108分別與導(dǎo)線101和導(dǎo)線102相連?？梢匀芜x地改變這些導(dǎo)線101和102的配置。
[0095]作為發(fā)光兀件106,也可以米用在同一表面上配置有η-電極和ρ_電極的倒裝片結(jié)構(gòu)。在該情況下，可以消除與線材相關(guān)的問題，諸如線材的斷線或剝離以及由線材引起的光吸收，由此能夠制造可靠性和亮度優(yōu)良的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。使用具有η-型基板的發(fā)光元件，可形成下述結(jié)構(gòu)。在發(fā)光元件的η-型基板的下表面上形成η-電極，在層合于基板上的P-型半導(dǎo)體層的上表面上形成P-電極。將η-電極安裝在導(dǎo)線上，P-電極通過線材與其它導(dǎo)線相連。
[0096]含有根據(jù)一實施方式的發(fā)光材料110的發(fā)光層109設(shè)置在包裝杯103的凹部105中。在發(fā)光層109中，例如，在由有機(jī)硅樹脂形成的樹脂層111中含有5-60質(zhì)量％的發(fā)光材料110。如上所述，本實施方式的發(fā)光材料含有Sr3Al3Si13O2N2Jt為主體材料。這樣的氮氧化合物的共價鍵合性高。因而，本實施方式的發(fā)光材料是疏水性的，且與樹脂的相容性極為良好。因此，在樹脂層和發(fā)光材料之間的界面處的散射被顯著抑制，光取出效率得到改善。
[0097]本實施方式的發(fā)光材料是即使溫度升高發(fā)光強(qiáng)度的下降也較小的綠色發(fā)光材料。因此，圖1所示的發(fā)光裝置即使溫度升高也可以發(fā)射出高強(qiáng)度的綠色的光。
[0098]可以任選地改變發(fā)光元件106的大小和類型、以及凹部105的尺寸和形狀。
[0099]根據(jù)一實施方式的發(fā)光裝置不局限于圖1所示的包裝杯類型，其可以任選地改變。具體地，在炮彈型LED或表面安裝型LED的情況下，可以使用本實施方式的發(fā)光材料來獲得相同的效果。
[0100]圖2是顯示根據(jù)另一實 施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的示意圖。在圖示的發(fā)光裝置中，電極(未圖示)形成在散熱性絕緣基板401的規(guī)定區(qū)域，并在其上面配置發(fā)光元件402。散熱性絕緣基板的材料可以是例如Α1Ν。
[0101]發(fā)光元件402的電極之一形成在下表面上，且與散熱性絕緣基板401的電極電連接。發(fā)光元件402中的另一電極通過金屬線403與散熱性絕緣基板401上的電極(未圖示)連接。作為發(fā)光元件402，使用發(fā)射波長為250-500nm的光的發(fā)光二極管。
[0102]半球形透明樹脂層404、第一發(fā)光層405和第二發(fā)光層406依次形成在發(fā)光元件402上。例如，可以使用有機(jī)硅形成透明樹脂層404。第一發(fā)光層405可以是例如通過分散紅色發(fā)光材料得到的樹脂層。第二發(fā)光層406可以是通過分散本實施方式的綠色發(fā)光材料得到的樹脂層。在圖示的發(fā)光裝置中，作為紅色發(fā)光層的第一發(fā)光層405和作為綠色發(fā)光層的第二發(fā)光層406依次層疊在透明樹脂層404上。
[0103]在圖2所示的發(fā)光裝置中，本實施方式的綠色發(fā)光材料與藍(lán)色發(fā)光元件和紅色發(fā)光材料組合使用。即，圖示的發(fā)光裝置是白色發(fā)光裝置。如已經(jīng)說明的那樣，即使溫度升高，本實施方式的綠色發(fā)光材料表現(xiàn)出的發(fā)光強(qiáng)度的下降也較小。即使溫度升高，也會抑制綠色光和紅色光之間的平衡損失。因此，可得到色差很少的白色發(fā)光裝置。
[0104]當(dāng)使用發(fā)射波長為250-430nm的光的發(fā)光二極管作為發(fā)光元件402時，如圖3所示，第三發(fā)光層407可形成在第二發(fā)光層406上。第三發(fā)光層407可以是例如通過分散藍(lán)色發(fā)光材料得到的樹脂層。在圖示的發(fā)光裝置中，作為紅色發(fā)光層的第一發(fā)光層405、作為綠色發(fā)光層的第二發(fā)光層406和作為藍(lán)色發(fā)光層的第三發(fā)光層407依次層疊在透明樹脂層404 上。
[0105]與圖2所示的發(fā)光裝置類似，圖3所示的發(fā)光裝置也是白色發(fā)光裝置。圖3所示的發(fā)光裝置具有在其上的藍(lán)色發(fā)光層，因而得到與圖2所示的發(fā)光裝置相比更高的顯色性。
[0106]如上所述，本實施方式的綠色發(fā)光材料在高溫時發(fā)光強(qiáng)度的下降小。由于使用該發(fā)光材料，當(dāng)在大功率下驅(qū)動時，從本實施方式的發(fā)光裝置發(fā)射出具有規(guī)定顏色和強(qiáng)度的光。
[0107]在下文中，示出發(fā)光材料的具體例。
[0108]〈實施例1>
[0109]作為Sr原料、Eu原料、Si原料和Al原料，準(zhǔn)備Sr3N2、EuN, Si3N4, Al2O3和A1N，在真空手套箱中分別稱量各物質(zhì)。Sr3N2、EuN, Si3N4, Al2O3和AlN的混合質(zhì)量分別為2.830g、
0.087g、6.548g、0.340g和0.547g。將稱量的原料粉末在瑪瑙研缽中進(jìn)行干法混合。
[0110]將得到的混合物填充入氮化硼(BN)坩堝中，并在7.5個大氣壓的氮氣氛下在1850°C燒結(jié)2小時。當(dāng)將該混合物填充入坩堝中時，通過輕輕敲打坩堝，使混合物高密度地填充入坩堝中。
[0111]從坩堝取出燒結(jié)物，并在瑪瑙研缽中破碎。將破碎的燒結(jié)物再次填充入坩堝中，并在1850°C燒結(jié)2小時。將取出、破碎和燒結(jié)粉末的一系列步驟再重復(fù)2次，以得到實施例1的發(fā)光材料。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sra 9825Euatll75)3Si14Al20N22。
[0112]該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖4中。通過使用Cu-K α線的Bragg-Brendano方法，基于X-射線衍射，求出此處的XRD 圖。在2Θ=30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖4中。
[0113]〈實施例2>
[0114]以與實施例1相同的方式制造實施例2的發(fā)光材料，除了將Sr3N2和EuN的混合量分別變更為2.837g和0.075g，并將燒結(jié)(包括在瑪瑙研缽中破碎)的次數(shù)變更為7次。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sr0.985Eu0.015) 3Si14Al20N22。
[0115]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖5中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖5中。
[0116]〈實施例3>
[0117]以與實施例1相同的方式制造實施例3的發(fā)光材料，除了將Sr3N2和EuN的混合量分別變更為2.823g和0.1OOg,并將燒結(jié)(包括在瑪瑙研缽中破碎)的次數(shù)變更為3次。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sr0.98Eu0.02) 3Si14Al20N22。
[0118]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖6中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖6中。
[0119]〈實施例4>
[0120]以與實施例1相同的方式制造實施例4的發(fā)光材料，除了將Sr3N2、EuN、Si3N4、Al203和AlN的混合量分別變更為2.852g、0.050g、6.782g、0.170g和0.478g，并將燒結(jié)(包括在瑪瑙研缽中破碎)的次數(shù)變更為3次。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sra99Euatll)3Si145All.5O0.5N22.5。
[0121]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖7中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖7中。[0122]〈實施例5>
[0123]以與實施例1相同的方式制造實施例5的發(fā)光材料，除了將Sr3N2、EuN、Si3N4、Al203和AlN的混合量分別變更為2.866g、0.025g、7.016g、0.0OOg和0.410g。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sr0.995Eu0.005) 3Si15AlN23O
[0124]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖8中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖8中。
[0125]〈實施例6>
[0126]以與實施例5相同的方式制造實施例6的發(fā)光材料，除了將Sr3N2和EuN的混合量分別變更為2.878g和0.005g。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sra 999Euacicil)3Si15AlN2315
[0127]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖9中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖9中。
[0128]〈實施例7>
[0129]以與實施例1相同的方式制造實施例7的發(fā)光材料，除了將Si3N4、Al203和AlN的混合量分別變更為6.665g、0.255g和0.512g，并將燒結(jié)(包括在瑪瑙研缽中破碎)的次數(shù)變更為6次。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sra 985EuaΜ5)^i1425Alu5Oa75N22-M
[0130]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖10中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖10中。
[0131]〈實施例8>
[0132]以與實施例7相同的方式制造實施例8的發(fā)光材料，除了將Sr3N2和EuN的混合量分別變更為2.837g和0.075g。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sra 9825Euatll75)3Si1425A
ll.75?.75隊2.25。
[0133]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖11中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖11中。
[0134]〈實施例9>
[0135]以與實施例4相同的方式制造實施例9的發(fā)光材料，除了將Sr3N2和EuN的混合量分別變更為2.837g和0.075g，并將燒結(jié)(包括在瑪瑙研缽中破碎)的次數(shù)變更為7次。本實施例的發(fā)光材料的標(biāo)稱組成為(Sr0.985Eu0.015) 3Si14.25A1l 7500.5N22.5。
[0136]以與上述相同的方式測得的該發(fā)光材料的XRD圖顯示在圖12中。在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)高于在2 Θ =25.0~26.0°檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)，這顯示在圖12中。
[0137]實施例1-9的發(fā)光材料是具有黃綠體色的粉末。當(dāng)用黑色光激發(fā)它們時，觀察到黃色光。將選自圖4-12所示的XRD圖的按強(qiáng)度遞減順序的10個峰鑒別為最強(qiáng)峰。在下表I中用“〇”表示其衍射角(2Θ)。
[0138]表1
[0139]
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光材料，當(dāng)用在250-500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光激發(fā)時，其在490-580nm的波長范圍內(nèi)顯示發(fā)光峰，且其具有由下式I表示的組成，
(M1-JiEux) 3_yAl3+zSi13_z02+uN21_w 式 I 其特征在于，M表示Sr,且Sr的一部分可被選自Ba、Ca、Mg和Na的至少一種取代；x、y、z、u和u-w滿足下述條件:
0〈x ≤ 1，-0.1 ≤ y ≤ 0.3，-3 ≤ z ≤-0.52
_1.5 ^ u ^ _0.3，且 _3〈u_w I, 在通過使用Cu-K α線的Bragg-Brendano法測定的X-射線衍射中,所述發(fā)光材料具有在2 Θ =30.1~31.1°檢測到的最大峰的衍射峰強(qiáng)度(I31)，其高于在2 Θ =25.0~26.0。檢測到的峰的衍射峰強(qiáng)度(I26)。
2.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，X是0.001 < X < 0.5。
3.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，y是O< y < 0.25。
4.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，z是-2< z < -0.52。
5.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，u是-1< u < -0.3。
6.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，u-w是-2< u-w ( O。
7.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述發(fā)光材料包括粒徑為5-61μ m的粒子。
8.權(quán)利要求7所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述粒子的粒徑小于或等于50μ m。
9.權(quán)利要求8所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述粒徑小于或等于40μ m。
10.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述發(fā)光材料包括長徑比為1-7.5的粒子。
11.權(quán)利要求10所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述長徑比是2-7。
12.權(quán)利要求11所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述長徑比是2-6.0。
13.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，在通過使用Cu-Ka線的Bragg-Brendano法測定的X-射線衍射中，所述發(fā)光材料具有在21.3-21.5 °、21.6-22.0 °、25.0 ~26.0° ,28.7-29.1 ° ,29.4-29.8 °、30.1~30.7° ,30.8-31.1 °、31.8-32.1 °、34.0-34.5 °、37.0-37.3 °、37.3-37.6 °、43.5-43.9 °、45.6-46.1 °、48.9-49.4。,55.7-56.3° ,59.3-59.8° 和62.8-63.2。的衍射角(2 Θ )處的至少 10個峰。
14.權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料，其特征在于，I31與I26的比(I31A26)是1.1-8。
15.權(quán)利要求14所述的發(fā)光材料，其特征在于，所述比值131/126是3-8。
16.發(fā)光裝置，其特征在于，包括: 發(fā)光元件，其發(fā)射在250-500nm波長范圍內(nèi)具有發(fā)射峰的光；和發(fā)光層，其包含通過接收來自所述發(fā)光元件的光而發(fā)光的發(fā)光材料；所述發(fā)光的發(fā)光材料包括權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料。
17.權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包括散熱性絕緣基板，所述發(fā)光元件設(shè)置在所述散熱性絕緣基板上。
18.權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包括含有紅色發(fā)光材料的發(fā)光層。
19.權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光元件發(fā)射具有250-430nm波長的光。
20.權(quán)利要求19所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包括:含有紅色發(fā)光材料的發(fā)光層和含有藍(lán)色發(fā)光材料的發(fā)光層。
【文檔編號】C09K11/80GK103484119SQ201310232260
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】福田由美, 加藤雅禮, 松田直壽, 惠子·阿爾貝薩 申請人:株式會社東芝