磷光体和磷光体的制备方法以及使用所述磷光体的发光装置的制造方法
【专利说明】磷光体和磷光体的制备方法以及使用所述磷光体的发光装 CP3
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请是基于先前在2014年3月3日提交的日本专利申请第2014-040761号并 要求其优先权权益，该申请完整内容通过引用并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容的实施方案涉及磷光体和使用所述磷光体的发光装置。
【背景技术】
[0004] 发白光装置包含例如蓝光LED、在蓝光激发下发红光的磷光体以及在蓝光激发下 发绿光的另一种磷光体的组合。然而，如果含有在蓝光激发下发黄光的磷光体，那么就可以 使用更少种类的磷光体来制造所述发白光装置。同时，发射暖白或白炽色光的装置可以通 过使用蓝光LED与在蓝光激发下发橙色光的磷光体的组合来制造。
【附图说明】
[0005] 图IA到图IC所示为Sr2Si7Al3ON13的晶体结构。
[0006] 图2所示为举例说明根据一个实施方案的发光装置的构造的示意性截面图。
[0007] 图3所示为举例说明根据另一个实施方案的发光装置的构造的示意性截面图。
[0008] 图4所示为由实施例1和比较例2的Sr2Si7Al 3ON13磷光体给出的XRD谱图 (profile)〇
[0009] 图5所示为由实施例1以及比较例1-a和2的磷光体给出的发射光谱。
[0010] 图6所示为根据基于蓝光LED光谱以及由实施例1和比较例Ι-b的磷光体给出的 发射光谱的模拟而计算的色度（x，y)。
【具体实施方式】
[0011] 现将参照附图解释实施方案。
[0012] 根据实施方案的磷光体在峰波长范围是250nm到500nm的光的激发下展现发射 峰在565nm到600nm波长范围内的发射光谱，并且所述发射峰的半宽度是包括两端端值的 115nm到180nm。这一磷光体具有Sr 2Si7Al3ON13的晶体结构，且由铈活化。
[0013] 以下将详细地解释所述实施方案。
[0014] 由于在峰波长是250nm到500nm的光的激发下显示出峰波长是565nm到600nm 的发光，故根据所述实施方案的磷光体可以发射橙色的光。因此这种磷光体主要发射出在 橙色范围内的光，并且因此在下文中将其称为"发橙色光磷光体"。本实施方案的发橙色光 磷光体的特征在于其显示出具有较宽的半宽度的发射光谱。具体地说，当由峰波长范围是 250nm到500nm的光激发时，所述磷光体展现在565nm到600nm波长范围内的发射峰，在特 征上其具有包括两端端值的115nm到180nm的半峰宽。所述实施方案的磷光体是由Ce活 化，Ce的特性使得半宽度是115nm或更大。实际上所制备的Ce活化型磷光体倾向于显示 出更宽的发射半宽度，因为在整个磷光体中Ce浓度和基质组成常常是不均一的。然而，Ce 浓度和基质组成的不均一性可引起效率降级，因此所述半宽度优选是ISOnm或更小。此范 围内的半宽度与已知的Eu活化型磷光体的半宽度相比更宽，因此所述实施方案的磷光体 使制造显示大显色指数（color rendering index)的发光装置成为可能。为了实现大显色 指数，所述半宽度优选120nm或更大，但是170nm或更小。
[0015] 所述实施方案的发橙色光磷光体含有具有与Sr2Si7Al 3ON13S本上相同的晶体结构 的基质，并且所述基质被Ce活化。具体地说，根据所述实施方案的发橙色光磷光体是由下 式⑴表示：
[0016] (SivxCex) 2ySi10_zAlz (0, N) w (1)〇
[0017] 在该式中，x、y、z以及w分别满足以下条件：
[0018] 0.05 彡 X 彡 1，
[0019] I. Ky ^ 1. 4,
[0020] 2 彡 z 彡 3. 5,及
[0021] 13<w<15。
[0022] 如果至少0. 05摩尔％的量的Sr被Ce置换，那么磷光体可以具有足够高的发光效 率。可以将Sr完全用Ce置换（即，X可以是1)，但是如果X小于0.5,那么可以最大限度 地避免发射概率的降低（浓度淬灭）。因此，X优选是包括端点的0. 06到0. 12。所述实施 方案的磷光体以与通常已知发黄光磷光体相比呈相对大的量含有Ce作为发射中心，由此 在峰波长范围是250nm到500nm的光的激发下发射橙色光，即，具有在565nm到600nm的波 长范围内的宽的半宽度峰的发光。可存在含有并非Sr和Ce的金属元素作为无法避免的杂 质的情况，但即使在那些情况下，本实施方案的效果通常也会充分显现。
[0023] 如果y小于1. 1，晶体缺陷增加至会降低效率。另一方面，如果y大于1.4,那么过 量的碱土金属可以呈其它相的形式沉积，从而使发光性能劣化。因此，y优选是包括端点的 L 15 到 L 25。
[0024] 如果z小于2,那么过量的Si可以呈其它相形式沉积，从而使使发光性能劣化。另 一方面，如果z大于3. 5,那么过量的Al可以呈其它相形式沉积，从而使使发光性能劣化。 因此，z优选是包括端点的2. 5到3. 3。
[0025] 在该式中，w代表0和N的总数。如果w小于13或大于15,那么本实施方案的磷 光体通常无法保持晶体结构。有时，在制造过程中形成其它相，以致无法充分获得实施方案 的效果。
[0026] 由于满足了所有以上条件，故根据本实施方案的磷光体可以在峰波长范围250nm 到500nm的光的激发下，有效地发射具有宽半宽度发射光谱的橙色光。因此，该磷光体可以 提供具有优异显色特性的光。
[0027] 根据本实施方案的发橙色光磷光体是基于Sr2Si7Al 3ON13，但其构成元素 Sr、Si、A1、 〇及N可以被其它元素和/或Ce置换以与基质形成固溶体。这些变化如置换通常会改变晶 体结构。然而，其中的原子位置仅略有改变，以使得化学键不会断裂。此处，原子的位置取 决于晶体结构，取决于被其中的原子占据的位点，并取决于其原子座标。
[0028] 只要发橙色光磷光体不改变其基本晶体结构，本公开内容的实施方案就会导致目 标效应。可以存在磷光体的晶体结构在晶格常数和/或Sr-N和Sr-O化学键长度（邻近原子 间距离）方面不同于Sr2Si7Al3ON13的情况。然而，即使在这种情况下，如果基于Sr 2Si7Al30N13 的晶格常数或化学键长度（Sr-N和Sr-O)，差异在± 15%的范围内，那么晶体结构定义为相 同的。此处，晶格常数可以通过X射线衍射法或中子衍射法测定，Sr-N和Sr-O的化学键长 度（邻近原子间距离）可以由原子座标计算。
[0029] Sr2Si7Al3ON13晶体属于单斜晶系，尤其是属于斜方晶系，其晶格常数例如是 a= 11.70 A, b=2 1.41 A 及c=4.96 A。Sr2Si7Al3ON1^的化学键长度（Sr-N 和 Sr-O)可 以由表1中所示的原子座标计算。
[0030] 表 1
[0031]
[0032] 根据本实施方案的发橙色光磷光体需要具有以上晶体结构。如果化学键长度相对 于以上所述大大地改变，那么其可断裂以形成另一种晶体结构，并因此不能获得本实施方 案的效果。
[0033] 本实施方案的发橙色光磷光体是基于具有与Sr2Si7Al 3ON1Jg同的晶体结构的无机 化合物，但构成元素 Sr部分地被发射中心元素 Ce置换，且每种元素的量受到限制。在这些 条件下，根据本发明实施方案的磷光体具有高发光效率，并且显示出宽半宽度的发射光谱。
[0034] 图1举例说明了基于表1中的原子座标的Sr2Si7Al 3ON13的晶体结构。图I (a)、（b) 及（c)分别是晶体结构沿c轴、b轴及a轴的投影。在所述图中，301表示Sr原子，该原子 被Si原子或Al原子302以及0原子或N原子303包围。Sr 2Si7Al3ON13晶体可以通过XRD 或中子衍射法鉴别。
[0035] 本实施方案的磷光体具有由上式（1)表示的组成，并且在根据布拉格-布伦塔 诺法（Bragg-Brendano method)用Cu-Ka线福射测量的X射线衍射谱图中，在特定衍射 角（2 Θ)处显示多个峰。这意味着其XRD谱图在以下衍射角（2 Θ)下具有至少十个峰： 11.06。到11.46。、18.24。到18.64。、19.79。到20.18。、23.02。到 23.42。、24.80。 到 25.20 °、25.60 °到 26.00 °、25.90 °到 26.30 °、29.16°到 29.56 °、30.84 °到 31.24。、31.48°到31.88。、32.92°到 33.32。、33.58°到33.98。、34.34°到34.74。、 35.05。到 35.45。、36.06。到 36.46。、36.46。到 36.86。、37.15。到 37.55。、48.28。 到 48. 68° 以及 56. 62° 到 57.02°。
[0036] 根据本发明实施方案的发橙色光磷光体可以通过以下步骤制备：混合含以上元素 的原料，然后对混合