CN103687925B - 红色磷光体和包括该红色磷光体的发光装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的一个实施例的红色磷光体包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物,其中,A是从由锂(Li)、钾(K)和钠(Na)组成的组中选择的至少一种元素,M是从由钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)组成的组中选择的至少一种元素。本发明的红色磷光体具有对应于6.9μm≤D50≤13.9μm的粒度分布。
Description
技术领域
实施例的各方面涉及一种红色磷光体和包括该红色磷光体的发光装置,更具体地说,涉及一种具有优异的发光特性与热稳定性和化学稳定性的红色磷光体及包括该红色磷光体的发光装置。
背景技术
由于发光二极管(LED)具有许多积极属性,诸如高的可靠性、相对长的寿命、相对低的维修费用和相对低的功耗,因此LED对于减少能源使用会有帮助。此外,作为照明装置,LED可以在应用各种设计并且产生相对低水平的热的同时被有效地使用。
包括上述LED等的装置中使用的磷光体材料是将由各种光源提供的特定波长的光转换成所需波长的光的材料,并且已经被认为是形成白色LED的核心技术。另外,磷光体材料的效率是与包括显示装置的光源产品的效率直接相关的主要因素,同时也是驱动显示装置所必需的。近来,对用于实现属性接近自然光属性的白光的技术的研究已经取得进展,并且已经积极地进行了对发射这种白光的白色LED装置的研究。
通常,已经以如下方案制造白色LED:将从红色磷光体、蓝色磷光体和黄色磷光体等中选择的至少一种或更多种磷光体应用到蓝色或紫外LED芯片。例如,当红色磷光体与在使用其的情况下显示不同颜色的磷光体组合时,在各个磷光体的半峰全宽相对低的情况下,会难以确保足够的显色指数。此外,在实现具有接近自然光属性的所需属性的白光方面会存在限制。
另外,在根据现有技术的红色磷光体的情况下,其半峰全宽具有相对低的水平,并且提供的发光峰在550nm至700nm的光波段内,从而会难以显示出足够的显色指数。因此,亟需开发一种能够在具有高的发光效率的同时实现足够的显色指数的红色磷光体。
发明内容
技术问题
实施例的一方面提供了一种具有相对高的亮度以及优异的热稳定性和化学稳定性的红色磷光体和一种包括该红色磷光体的发光装置。
技术方案
实施例的一方面提供了一种红色磷光体,该红色磷光体包括:由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物,其中,A是从由锂(Li)、钾(K)和钠(Na)组成的组中选择的至少一种元素,M是从由钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)组成的组中选择的至少一种元素,红色磷光体的粒度分布对应于6.9μm≤D50≤13.9μm。
红色磷光体可以具有对应于D90-D50≤14.7μm的粒度分布。
A可以是钠(Na),M可以是钙(Ca)。
由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,0.001<z<0.1)表示的化合物可以由具有晶相的主体材料形成,在所述化合物中,A可以为掺杂剂材料或激活剂。
由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,0.001<z<0.1)表示的化合物可以由具有晶相的主体材料形成,在所述化合物中,A和铝可以作为掺杂剂材料或激活剂。
通过使用蓝色或紫外波长区域作为激发源,所述红色磷光体可以具有在600nm至700nm的光波段中的光发射峰。
所述红色磷光体还可以包括作为激活剂的铕(Eu)或镝(Dy)。
所述红色磷光体的发光波长的光谱半峰全宽的范围可以是83nm至150nm。
所述红色磷光体可以具有斜方晶体结构。
实施例的一方面提供了一种发光装置,所述发光装置包括:发光元件,发射激发光;以及波长转换单元,吸收激发光以发射可见光,其中,波长转换单元包括红色磷光体,所述红色磷光体包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物并且具有对应于5μm≤D50≤14μm的粒度分布,其中,A是从由锂(Li)、钾(K)和钠(Na)组成的组中选择的至少一种元素,M是从由钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)组成的组中选择的至少一种元素,R是从由镧系元素和过渡金属元素组成的组中选择的至少一种元素。
所述红色磷光体可以具有对应于D90-D50≤14.7μm的粒度分布。
通过使用蓝色或紫外波长区域作为激发源,所述红色磷光体可以发射光发射峰在600nm至700nm的光波段中的光。
所述发光元件可以是紫外发光二极管或蓝色发光二极管。
所述发光装置可以包括从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少一种类型的磷光体,所述发光装置最终可以输出白光。
波长转换单元可以形成在发光元件的上方并且可以具有多层结构,所述多层结构由包括不同类型的磷光体的至少两个磷光体层构成。
所述磷光体可以是从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少一种,所述发光装置最终可以输出白光。
波长转换单元可以形成为使得发光元件的外表面被包括红色磷光体的树脂均匀地覆盖。
波长转换单元可以仅形成在发光元件的上表面上,或者可以形成在发光元件的上表面和侧部上。
波长转换单元还可以包括包封发光元件的树脂包封单元,红色磷光体可以分散在树脂包封单元中。
波长转换单元可以包括从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少两种类型的磷光体,所述发光装置最终可以输出白光。
有益效果
根据实施例,可以提供一种能够发射长波长的红光并具有相对高的发光特性与优异的热稳定性和化学稳定性的红色磷光体。另外,当包括上述红色磷光体时,可以提供一种能够通过使用在蓝色和紫外光波段中的光作为激发源而发射属性接近自然光属性的白光同时具有高输出和可靠性特性的发光装置。
附图说明
图1是示出根据现有技术的硅酸盐基磷光体和根据本发明构思实施例的氮化物基磷光体的品质特性根据温度的T/Q特性的曲线图;
图2示出了根据实施例的红色磷光体的晶相;
图3是示出关于根据实施例的磷光体和不包括钠、钙和铝的氮化物基红色磷光体的晶相的X射线衍射分析结果的曲线图;
图4是示出红色磷光体根据钠元素、钙元素和铝元素的浓度的亮度的曲线图;
图5是示出根据钠元素、钙元素和铝元素的浓度的红色磷光体的X坐标值的曲线图;
图6是示出红色磷光体的X坐标值根据钠元素、钙元素和铝元素的浓度的变化量的曲线图;
图7示出了使用扫描电子显微镜(SEM)通过拍摄包括各种类型的掺杂元素的磷光体的表面而获得的图像;
图8示出了使用扫描电子显微镜(SEM)通过拍摄不包括掺杂元素的磷光体的表面而获得的图像;
图9是示出包括掺杂元素锂、钾和镁的磷光体的亮度特性的曲线图;
图10是示出磷光体根据铕(Eu)元素的浓度的发光效率的曲线图;
图11是示出根据实施例的磷光体的制造工序的流程图;
图12是根据实施例的发光装置封装件的侧面剖视图;
图13和图14是示出了颜色分布取决于根据实施例的红色磷光体的粒度分布的变化的色坐标曲线图;
图15示出了亮度取决于根据实施例的红色磷光体的粒度分布的变化。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细地描述实施例。
然而,实施例可以以许多不同的形式来实施并且不应该被解释为限制于这里所阐述的实施例。相反,提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的,并且将本发明构思的范围完全地传达给本领域技术人员。在附图中,为了清晰起见,可以夸大元件的形状和尺寸。
根据实施例的红色磷光体可以包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物,其中,A是从由Li、K和Na组成的组中选择的至少一种元素,M是从由Ba、Mg和Ca组成的组中选择的至少一种元素,R是从由镧系元素和过渡金属元素组成的组中选择的至少一种元素,该红色磷光体可以具有对应于6.9μm≤D50≤13.9μm的粒度分布。
根据实施例的红色磷光体可以具有对应于D90-D50≤14.7μm的粒度分布。
根据实施例的红色磷光体可以包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的氮化物基磷光体。因此,当诸如发光二极管等的各种照明设备包括红色磷光体时,与根据现有技术中的诸如硅酸盐基磷光体的红色磷光体相比,可以提供提高20%或更高的相对高水平的亮度,同时显示出优异的热稳定性和化学稳定性。图1是示出根据现有技术的硅酸盐基磷光体和根据本发明构思实施例的氮化物基磷光体的品质特性根据温度的T/Q特性的曲线图。
在由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物的情况下,A可以是钠(Na),M可以是钙(Ca)。钠和钙可以占用(employ)在该化合物的基质中形成的空位(emptysphere),从而提高磷光体的亮度,同时在该化合物的结晶性能方面使得钠和钙不影响由主体材料形成的基质的形式。图3是示出相对于根据实施例的磷光体和不包括钠、钙和铝的氮化物基红色磷光体的晶相的X射线衍射分析结果的曲线图。
可以生产由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物,使得化合物中的含有A的元素、含有M的元素和铝可以分别用来执行各种作用(诸如具有晶相的主体材料、掺杂剂材料或激活剂等)。即,该化合物可以通过各种构成的组合来制造,以改进发光体的性能。
例如,由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物可以由具有晶相的主体材料形成,在该化合物中,A可为该化合物中的掺杂剂材料或活性剂。另外,由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物可以由具有晶相的主体材料形成,在该化合物中,A和铝(Al)可以作为掺杂剂材料或激活剂。图2示出了根据实施例的红色磷光体的晶相。
上述R指的是镧系元素或过渡金属元素的激活剂并且可以是例如铕(Eu)或镝(Dy)。包括作为激活剂的铕(Eu)或镝(Dy)的红色磷光体可以通过使用蓝色或紫外波长区域作为激发源而发射光发射峰在600nm至700nm的光波段内的红光。
红色磷光体的发光波长的光谱半峰全宽的范围可以是从83nm至150nm。在诸如白光发射装置等的发光装置中,具有上述范围内的半峰全宽的红色磷光体可以提供相对高的显色指数。
另外,该红色磷光体可以具有与根据现有技术中的硅酸锶(Sr2SiO4)磷光体的斜方晶体结构相同的斜方晶体结构,因此,可以容易地制造该红色磷光体,并且可以提供热稳定性和化学稳定性。
另外,可以提供一种根据实施例的制造红色磷光体的方法。制造红色磷光体的方法可以包括:将含Sr化合物和含M化合物中的至少一种化合物、含A化合物、含Eu化合物、含Al化合物以及包括含Si氧化物和含Si氮化物的原料进行混合;烧结这些化合物并获得由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:Eu(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物;以及破碎并研磨烧结的化合物。这里,A是从由锂(Li)、钾(K)和钠(Na)组成的组中选择的至少一种元素,M是从由钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)组成的组中选择的至少一种元素。
即,在根据实施例的制造红色磷光体的方法中,可以将含Sr化合物和含M化合物中的至少一种化合物、含A化合物、含Eu化合物、含Al化合物以及包括含Si氧化物和含Si氮化物的原料相互混合,然后进行烧结,因而获得由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:Eu(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物。获得的化合物可以经过研磨工艺,以便于制造能够展示出优异的热稳定性和化学稳定性以及相对高的亮度的红色磷光体。
当制造红色磷光体时,虽然烧结工艺和研磨工艺可以仅各执行一次,但这些工艺可以执行两次或更多次。这样,通过执行两次或更多次烧结工艺和研磨工艺,可以制造热稳定性和化学稳定性以及发光性能进一步改进的红色磷光体。
含Eu化合物可以是氧化铕(Eu2O3),并且在混合原料的过程中还可以另外地混合碳酸锰。碳酸锰中包含的锰可以进一步增大氧化铕中包含的作为激活材料的铕的发光强度。
含Sr化合物可以是包括有助于制造磷光体的各种添加剂的化合物,并可以包括例如诸如锶(Sr)的金属、水溶性金属盐、氧化物、硝酸盐、氧化物盐、硫酸盐或碳酸盐。另外,含M化合物可以包括诸如M的金属、水溶性金属盐、氧化物、硝酸盐、氧化物盐、硫酸盐或碳酸盐。另外,可以使用例如氧化硅(SiO2)作为含Si的氧化物,可以使用例如氮化硅(Si3N4)作为含Si的氮化物。
另一方面,在混合原料的过程中,可执行使用溶剂来混合原料的湿混过程,在其中还可包括对湿混的原料混合物进行干燥的过程。另外,可以在1000℃至1800℃的温度范围内执行烧结1小时至24小时,并且进一步地可以在氮气气氛下执行所述烧结。图11是示出根据实施例的磷光体的制造工序的流程图。
另外,根据实施例的发光装置可以包括发射激发光的发光元件和吸收激发光以发射可见光的波长转换单元。波长转换单元可以包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物,其中,A是从由锂(Li)、钾(K)和钠(Na)组成的组中选择的至少一种元素,M是从由钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)组成的组中选择的至少一种元素,R是从由镧系元素和过渡金属元素组成的组中选择的至少一种元素。
根据实施例的发光装置可以包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1)表示的化合物,从而可以通过使用在蓝色和紫外光波段中的光作为激发源而展示出属性接近自然光属性的白光,同时具有高输出和可靠性的特性。
作为红色磷光体,可以通过使用蓝色或紫外光波段作为激发源来使用光的波段在600nm至700nm内的红色磷光体。另外,发光元件可以被广泛地用作发光二极管的发光源,并且这里可以使用提供稳定的性能同时具有相对低的成本的紫外发光二极管或蓝色发光二极管。
另外,在诸如装置封装件的发光装置的一部分中,该发光装置可以是白光发射装置,并且可以包括从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少一种类型的磷光体。发光装置可以被制造为最终输出白光。
发光装置的波长转换单元可以被形成为在发光装置中的各种位置中并且具有各种构造。例如,波长转换单元可以形成在发光元件的上方并且可以具有多层结构,所述多层结构由包括不同类型的磷光体的至少两个磷光体层构成。在这种情况下,具有多层结构的波长转换单元中包括的磷光体可以是从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少一种,并且发光装置可最终输出白光。
可以将波长转换单元设置为使得发光元件的外表面被包括红色磷光体的树脂均匀地覆盖。波长转换单元可以仅形成在例如发光元件的上表面上,或者可以形成在发光元件的上表面和侧部上。
另外,波长转换单元还可以包括包封发光元件的树脂包封单元,并且波长转换单元可以形成为具有红色磷光体分散在树脂包封单元中的结构。这里,波长转换单元可以包括从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少两种类型的磷光体,并且发光装置可最终输出白光。
在下文中,将详细地描述实施例,本发明构思不应该被解释为限制于此。
[实施例1]
通过球磨机将作为原料的SrCO3、SiO2、Eu2O3和Si3N4按化学计量比与乙醇溶剂混合。接着,使用干燥设备从原料混合物中蒸发掉乙醇溶剂。将干燥后的原料混合物装入氮化硼坩埚中。将0.01mol%的钠、0.2mol%的钙和0.2mol%的铝作为掺杂元素加入到氮化硼坩埚中,从而与原料混合物混合。
然后,将装有原料混合物和掺杂元素的氮化硼坩埚置入加热炉中,通过下述烧结工艺而获得由Na0.01(Sr,Ca)2(Si,Al)O4-xNy:Eu表示的化合物:在N2气体气氛下在1600℃烧结10小时。对化合物Na0.01(Sr,Ca)2(Si,Al)O4-xNy:Eu进行研磨,其中,使用磨机(millingmachine)执行12小时的破碎和研磨,从而再次获得化合物Na0.01(Sr,Ca)2(Si,Al)O4-xNy:Eu。
如上所述获得的化合物Na0.01(Sr,Ca)2(Si,Al)O4-xNy:Eu在与上述条件相同的条件下经历烧结工艺和研磨工艺,由此获得磷光体Na0.01(Sr,Ca)2(Si,Al)O4-xNy:Eu。
[实施例2]
除了使用0.01mol%的钠、0.4mol%的钙和0.4mol%的铝作为掺杂元素之外,通过与实施例1中的方法相同的方法来制造磷光体。
[实施例3]
除了使用0.01mol%的钠、0.6mol%的钙和0.6mol%的铝作为掺杂元素之外,通过与实施例1中的方法相同的方法制造磷光体。
[对比例1]
除了不使用钠作为掺杂元素之外,通过与实施例1中的方法相同的方法制造磷光体。
对于通过上述实施例和对比例获得的磷光体的X和Y色坐标、波长、半峰全宽和亮度示出表1中。
[表1]
参照表1可知,根据本发明构思实施例的磷光体与对比例中的磷光体相比在波长、半峰全宽和亮度方面具有优异的性能。
图4是示出红色磷光体根据钠元素、钙元素和铝元素的浓度的亮度的曲线图。图5是示出红色磷光体根据钠元素、钙元素和铝元素的浓度的X坐标值的曲线图。图6是示出红色磷光体的X坐标值根据钠元素、钙元素和铝元素的浓度的变化量的图。
图7示出了使用扫描电子显微镜(SEM)通过拍摄包括各种类型的掺杂元素的磷光体的表面而获得的图像。图8示出了使用扫描电子显微镜(SEM)通过拍摄不包括掺杂元素的磷光体的表面而获得的图像。
图9是示出了包括掺杂元素锂、钾和镁的磷光体的亮度特性的图。参照图9可知,分别包括锂和钾的磷光体表现出50%或更低的低亮度,与根据实施例的实施例1相比,包括镁的磷光体表现出60%或更低的低亮度。
图10是示出磷光体根据铕(Eu)元素浓度的发光效率的曲线图。
在下文中,将参照附图详细描述本发明构思的实施例,但是本发明构思不应该被认为为限制于此。
图12是根据实施例的发光装置封装件的侧面剖视图。如图12中所示,发光装置封装件900可以包括:封装体910;引线框架920,模制在封装体910中并且引线框架920彼此分开;发光装置930,安装在至少一个引线框架上;键合线940,将发光装置930电连接到引线框架920;以及树脂包封单元950,包封发光装置930。在发光装置封装件900中,反射杯970可以基于引线框架所在位置而形成在封装体的上部上,其中,反射杯970具有形成在其中的槽部分以围绕其中的发光装置930。在这种情况下,反射杯970可以以环形形成在封装体上,发光装置930的安装区域可以由反射杯的槽部分限定,至少一个引线框架可以暴露于所述槽部分的底部以提供所述安装区域。另外,反射杯的侧壁可被构造为倾斜的反射面,以沿着所需方向反射从发光装置930发射的光。这里,封装体910可以与反射杯970为一体。
另外,发光装置930可以使用粘合剂等结合到引线框架920的上部,并且可以通过键合线940从外部电源接收电流来发射预定波长的光。上述发光装置930可以发射波长范围为200nm至500nm的光,并且可以是例如具有半导体堆叠结构并且发射紫外光或蓝光的紫外发光二极管或蓝色发光二极管。将参照图13至图18根据实施例描述发光装置的半导体堆叠结构。
另外,树脂包封单元950可以填充反射杯的内部,以覆盖发光装置930、键合线940和引线框架920。此外,树脂包封单元950还可以包括将由发光装置发射的波长的光转换成不同波长的光的磷光体960。
可以通过将红色磷光体与绿色磷光体、蓝色磷光体和黄色磷光体中的至少一种混合来使用磷光体960,以发射白光。即,可以通过适当地混合磷光体混合物与诸如环氧树脂、硅树脂或硅树脂或硅环氧混合树脂的可固化透明树脂来使用树脂包封单元950。
这里,作为用于从发光装置发射白光的红色磷光体,可以使用氮化物基红色磷光体,该氮化物基红色磷光体包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R(0<x<3,y=2x/3,0.001<z<0.1)表示并且根据上述实施例1至3提供的化合物,其中,A是从由锂(Li)、钾(K)和钠(Na)组成的组中选择的至少一种元素,M是从由钡(Ba)、镁(Mg)和钙(Ca)组成的组中选择的至少一种元素,R是从由镧系元素和过渡金属元素组成的组中选择的至少一种元素。与硫化物基磷光体相比,该氮化物基红色磷光体在诸如热、潮气等的外部环境因素方面可以具有优异的可靠性,并且还可以具有相对低的将发生变色的可能性。另外,在来自蓝色LED芯片的光的限定在例如430nm至465nm范围内的主波长中可以提供相对高的磷光体激发效率,以获得高的颜色再现性。
此外,作为蓝色磷光体,可以选择性地使用(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3Cl:(Eu2+,Mn2+)或Y2O3:(Bi3+,Eu2+)。绿色磷光体可以包括硅酸盐基磷光体、硫化物基磷光体和氮化物基磷光体中的任一种。绿色磷光体可以包括具有组成为2:1:4的A2SiO4的硅酸盐基磷光体、具有组成为3:1:的A3SiO5的硅酸盐基磷光体、组成为SrGa2S4:Eu的硫化物基磷光体和组成为β-SiAlON(Beta-SiAlON)的氮化物基磷光体中的任一种。这里,A可以是Sr、Ba、Ca或Mg。Sr可以是主要组分,可以根据需要选择性地在此包括Ba、Ca和Mg(0=Ba,Ca,Mg=1)。
作为氮化物基绿色磷光体,在这里可以使用这样一种磷光体,即,在具有β型Si3N4的晶体结构且由Si6-zAlzOzN8-z:Euy,Srx(0.009<x<0.011,0.018<y<0.025,且0.23<z<0.35)或Si6-zAlzOzN8-z(0.24=y=0.42,Eu的含量是0.05at%至0.25at%)表示的晶体中采用了铕(Eu)的氮化物或氧氮化物的晶体。在黄色磷光体的情况下,可以在这里使用YAG或TAG石榴石基磷光体、具有组成为2:1:4的A2SiO4的硅酸盐基磷光体、具有组成为3:1:5的A3SiO5硅酸盐基磷光体和具有α-SiAlON组成的氮化物基磷光体中的任一种(这里,A可以是Sr、Ba、Ca或Mg,Sr可以是主要组分,可以根据需要选择性地使用Ba、Ca和Mg(0=Ba,Ca,Mg=1))。
作为氮化物基磷光体,可以使用由CaXSi12-(m+2)Al(m+n)OnN16-n:Euy(0.01<y<0.7,0.6<m<3.0且0=n<1.5)表示的Ca-α-SiAlON磷光体。
另一方面,在根据本发明构思的实施例的红色磷光体的情况下,当该红色磷光体应用于封装件时,可以通过适当地调整磷光体粉末的粒度分布而减小色散,并且可以提高发光效率。根据本发明构思的实施例,对取决于磷光体粉末颗粒的粒度(即,颗粒的直径分布)的封装级的色散和亮度进行测试,红色磷光体粉末颗粒通过执行如下面的表2中所示出的三次的分选工艺而被分选。在这种情况下,可以在准备原料或者执行烧结工艺之前或之后执行调节磷光体颗粒尺寸的方法,可以使用诸如SC-磨机、z-磨机等设备适当地利用公知的分选方法。
[表2]
D10(μm) | D50(μm) | D90(μm) | |
初次分选 | 19.2 | 30.2 | 41.1 |
二次分选 | 8.8 | 13.9 | 28.6 |
三次分选 | 4.5 | 6.9 | 10.1 |
在上面的表2中,在粒径分布的情况下,D50指的是累积分数(integrationfraction)的50%,D10和D90分别指的是累积分数的10%和90%。使用具有基于执行三次分选工艺的粒度分布的磷光体粉末来制造具有与图12中示出的结构相似的结构的封装件。图13和图14是示出了取决于根据实施例的红色磷光体的粒度分布的颜色分布变化的色坐标图。在这种情况下,为了执行针对于色坐标的测量,与具有上述分布的磷光体一起使用绿色磷光体,并且使用蓝色LED作为激发源。另外,在绿色磷光体的情况下,其中包括与这里一起使用的红色磷光体的粒度分布相似的粒度分布。
图13示出了使用展示出与上面的表2中的初次分选相对应的粒度分布的磷光体的封装件的色坐标分布。图14示出了使用展示出与上面的表2中的二次分选和三次分选相对应的粒度分布的磷光体的封装件的色坐标分布。将图13和图14进行对比可知,当晶粒尺寸相对小并且晶粒尺寸偏差相对低时(通过二次分选和三次分选而提供的磷光体),色散减少。
图14示出了根据红色磷光体的粒度分布的亮度的变化。针对于各个实验示例,第一,在参考示例(Ref.)的情况下,作为根据现有技术的CaSiN红色磷光体,粒度分布被调节为与二次分选的粒度分布相似,而且还可以使用具有与其粒度分布相似的粒度分布的绿色磷光体,例如SiAlON基磷光体。在所有的实验示例1到9(①到⑨)中,使用了红色磷光体,在实验示例1(①)的情况下,使用具有相对大的晶粒尺寸(初次分选)的红色磷光体和具有与其粒度分布相似的粒度分布(与初次分选中的粒度分布相似)的绿色磷光体。在实验示例2(②)的情况下,使用具有中等晶粒尺寸(二次分选)的红色磷光体和相对大的粒度分布(与初次分选的粒度分布类似)的绿色磷光体。在实验示例3(③)的情况下,使用具有相对小的晶粒尺寸(三次分选)的红色磷光体和具有相对大的粒度分布(与初次分选的粒度分布类似)的绿色磷光体。
参照实验示例1到3(①到③),可以认识到是,当晶粒尺寸减小时,亮度相对优异。因此,可以认为当晶粒尺寸相对小且磷光体颗粒尺寸均匀时,可以减小由于色散引起的发光效率的劣化。
接下来,在实验示例4(④)的情况下,使用具有相对大的晶粒尺寸(初次分选)的红色磷光体和具有中等粒度分布(与二次分选中的粒度分布相似)的绿色磷光体。在实验示例5(⑤)的情况下,使用具有中等晶粒尺寸(二次分选)的红色磷光体和具有中等粒度分布(与二次分选的粒度分布类似)的绿色磷光体。在实验示例6(⑥)的情况下,使用具有相对小的晶粒尺寸(三次分选)的红色磷光体和具有中等粒度分布(与二次分选的粒度分布类似)的绿色磷光体。在实验示例7(⑦)的情况下,使用具有相对大的晶粒尺寸(初次分选)的红色磷光体和具有相对小的粒度分布(与三次分选中的粒度分布相似)的绿色磷光体。在实验示例8(⑧)的情况下,使用具有中等晶粒尺寸(二次分选)的红色磷光体和具有相对小的粒度分布(与三次分选中的粒度分布相似)的绿色磷光体。在实验示例9(⑨)的情况下,使用具有相对小的晶粒尺寸(三次分选)的红色磷光体和具有相对小的粒度分布(与三次分选的粒度分布类似)的绿色磷光体。
在实验示例4到9(④到⑨)的情况下,当红色磷光体的晶粒尺寸和晶粒尺寸偏差无论不同磷光体的尺寸如何都相对小时,还显示出通过二次分选和三次分选获得的红色磷光体亮度增加的趋势。
基于上述的实验结果,在根据本发明构思实施例提出的红色磷光体的情况下,磷光体可以具有与二次分选和三次分选相对应的6.9μm≤D50≤13.9μm的粒度分布。另外,在晶粒尺寸偏差方面,磷光体可以具有与二次分选的示例相对应的D90-D50≤14.7μm的粒度分布。
尽管已经结合实施例示出并描述了本发明,但是本领域技术人员将理解的是,在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以进行修改和变形。
Claims (18)
1.一种红色磷光体,所述红色磷光体包括:
由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R表示的化合物,其中,0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1,A是从由Li、K和Na组成的组中选择的至少一种元素,M是从由Ba、Mg和Ca组成的组中选择的至少一种元素,R是从由镧系元素和过渡金属元素组成的组中选择的至少一种元素,
红色磷光体的粒度分布对应于6.9μm≤D50≤13.9μm,
其中,由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R表示的化合物由具有晶相的主体材料形成,在所述化合物中,A为掺杂剂材料或激活剂。
2.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,红色磷光体具有对应于D90-D50≤14.7μm的粒度分布。
3.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,A是Na,M是Ca。
4.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R表示的化合物由具有晶相的主体材料形成,其中,0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1,在所述化合物中,A和Al为掺杂剂材料或激活剂。
5.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,通过使用蓝色或紫外波长区域作为激发源,所述红色磷光体具有在600nm至700nm的光波段中的光发射峰。
6.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,R是Eu或Dy。
7.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,所述红色磷光体的发光波长的光谱半峰全宽的范围是83nm至150nm。
8.如权利要求1所述的红色磷光体,其中,所述红色磷光体具有斜方晶体结构。
9.一种发光装置,所述发光装置包括:
发光元件,发射激发光;以及
波长转换单元,吸收激发光以发射可见光,
其中,波长转换单元包括红色磷光体,所述红色磷光体包括由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R表示的化合物并且具有对应于5μm≤D50≤14μm的粒度分布,其中,0<x<3,y=2x/3,且0.001<z<0.1,
其中,A是从由Li、K和Na组成的组中选择的至少一种元素,M是从由Ba、Mg和Ca组成的组中选择的至少一种元素,R是从由镧系元素和过渡金属元素组成的组中选择的至少一种元素,
其中,由经验式Az(Sr,M)2(Si,Al)O4-xNy:R表示的化合物由具有晶相的主体材料形成,在所述化合物中,A为掺杂剂材料或激活剂。
10.如权利要求9所述的发光装置,其中,所述红色磷光体包括对应于D90-D50≤15μm的粒度分布。
11.如权利要求9所述的发光装置,其中,所述发光元件是紫外发光二极管或蓝色发光二极管。
12.如权利要求9所述的发光装置,其中,所述发光装置包括从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少一种类型的磷光体,所述发光装置最终输出白光。
13.如权利要求9所述的发光装置,其中,波长转换单元形成在发光元件的上方并且具有多层结构,所述多层结构由包括不同类型的磷光体的至少两个磷光体层构成。
14.如权利要求13所述的发光装置,其中,所述磷光体是从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少一种,所述发光装置最终输出白光。
15.如权利要求9所述的发光装置,其中,波长转换单元形成为使得发光元件的外表面被包括红色磷光体的树脂均匀地覆盖。
16.如权利要求15所述的发光装置,其中,波长转换单元仅形成在发光元件的上表面上,或者形成在发光元件的上表面和侧部上。
17.如权利要求9所述的发光装置,其中,波长转换单元还包括包封发光元件的树脂包封单元,红色磷光体分散在树脂包封单元中。
18.根据权利要求17所述的发光装置,其中,波长转换单元包括从由蓝色磷光体、绿色磷光体和黄色磷光体组成的组中选择的至少两种类型的磷光体,所述发光装置最终输出白光。
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