JP2014503605A - 窒素化合物発光材料及びその調製方法並びにそれによって製造された照明光源 - Google Patents

窒素化合物発光材料及びその調製方法並びにそれによって製造された照明光源 Download PDF

Info

Publication number
JP2014503605A
JP2014503605A JP2013535258A JP2013535258A JP2014503605A JP 2014503605 A JP2014503605 A JP 2014503605A JP 2013535258 A JP2013535258 A JP 2013535258A JP 2013535258 A JP2013535258 A JP 2013535258A JP 2014503605 A JP2014503605 A JP 2014503605A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrogen compound
light
material according
luminescent material
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013535258A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5752257B2 (ja
Inventor
海嵩 王
鵬 鮑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Yuji Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Yuji Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Yuji Science and Technology Co Ltd filed Critical Beijing Yuji Science and Technology Co Ltd
Publication of JP2014503605A publication Critical patent/JP2014503605A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5752257B2 publication Critical patent/JP5752257B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7729Chalcogenides
    • C09K11/7731Chalcogenides with alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0883Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、励起波長範囲が広く、高効率、安定である特徴を有し、量産しやすく、汚染がない発光材料を提供する。
【解決手段】窒素化合物発光材料であって、化学式がM1−yEuAlSiC3−4/3xで、式中、MがLi、Mg、Ca、Sr、Baのうちの1種または複数種で、0<x≦0.2、0<y≦0.5、Cが炭素である。その調製方法において、前駆体混合物を不活性ガスの保護下で、気圧焼結法または固相反応法によって高温焼成を行い、焼成生成物をさらに粉砕、不純物除去、加熱乾燥、分級して、発光材料が得られる。本発明の発光材料を用いて紫外、近紫外または青色LED及びその他の発光材料、例えば、緑色蛍光粉と合わせることによって新型の白色LED光源が得られる。

Description

本発明は半導体分野に関し、特に窒素化合物発光材料及びその調製方法並びにそれによって製造された照明光源に関する。
GaN系発光ダイオードLED(Light−Emitting Diode)は、21世紀固体照明と誉められる新型発光素子であり、体積が小さく、省電力、長寿命、環境に汚染する水銀を含有せず、高効率、低修理などの利点を有するため、室内照明、交通信号/指示ランプ、自動車テールランプ/前照明ランプ、室外用超大型スクリーン、表示スクリーン及び広告スクリーンなどの各種の照明施設に汎用されることができ、現在に使用されている各種の電球及び蛍光灯を取り替える傾向が示されている。このような新型のグリーン光源は、必ず次世代の照明システムになり、省エネルギー、環境保護、人々の生活品質の向上などの面に対して広範及び深遠な意義を有する。白色LEDの製造技術は、主に(1)3種の単色LED(青、緑、赤)の組み合わせ、(2)青色LED+黄色蛍光粉、(3)紫外LED+赤緑青3色蛍光粉を含む。但し、青色LEDに有効に励起できる無機発光材料が非常に少ない。現在、主にイットリウム・アルミニウム・ガーネットYAG:Ce蛍光材料を青色LEDと結合して補色原理によって白色光を得る。但し、YAGから発される光が黄緑色光に偏っているため、色温度の比較的高い寒色系の白色光のみを得られ、且つその演色評価数をさらに向上する必要がある。異なる色温度の白色光(寒色系の白色光から暖色系の白色光まで)及びより高い演色評価数を得るため、赤色蛍光粉を添加することが必要である。
現在、青色光(420〜480nm)によって励起されることのできる赤色蛍光粉は、主に2価のユウロピウムをドープした硫化物、例えば(Ca,Sr,Ba)S:Eu2+を主としている。但し、硫化物蛍光粉の化学性及び熱安定性が非常に悪くて、空気中の水分と反応しやすく、熱で分解されやすく、且つ生産過程において廃棄ガスを排出し、環境を汚染する。最近、SiN4の基本ユニットからなる窒素化合物を蛍光粉の基材とすることは、広く関心を寄せている。比較的強い共有結合性及び比較的大きい結晶場の***によって、このような化合物は希土類元素、例えば2価のユウロピウムをドープすれば、比較的長い波長において発光することが可能であり、例えば赤色光を発するMSi:Eu2+(M=Sr,Ca,Ba)。該窒素化合物の赤色蛍光粉は非常に高い量子効率を有するが、その光減衰が比較的深刻であるため、その汎用性が制限されてしまう。
本発明は上述分野の欠陥に鑑み、窒素化合物赤色発光材料を提供し、それは化学性質が安定で、発光性能が優れ、紫外LEDまたは青色LEDによって励起される白色LED用窒素化合物赤色発光材料であり、その励起波長が200〜500nmの間にあり、発光波長が500〜800nmの間にあり、発光強度が高く、温度特性が優れている。
本発明のもう1つの目的は、該発光材料を調製する方法を提供することにある。該調製方法は簡単で、操作しやすく、大量生産に適し、汚染がなく、コストが低い。該調製方法は、高発光強度、顆粒が均一で、粒子径が15μm以下の微細蛍光粉を調製することが可能である。
さらに、本発明の1つの目的は、該発光材料により製造される白色LED照明光源を提供することにある。その演色評価数が高く、発光効率が高く、色温度範囲が広い。
窒素化合物発光材料であって、化学式がM1−yEuAlSiC3−4/3xで、式中、Mがアルカリ土類金属で、0<x≦0.2、0<y≦0.5、Cが炭素である。
前記アルカリ土類金属がLi、Mg、Ca、Sr、Baのうちの1種または複数種である。
前記MはCa元素を必須に含有する。
前記MがCaとSrとの組み合わせ、またはCaとLiとの組み合わせである。
0.01≦x≦0.1、0≦y≦0.1である。
前記窒素化合物発光材料の調製方法であって、
M含有の金属単体、酸化物、窒化物、硝酸塩、炭酸塩またはハロゲン化合物と、Eu含有の窒化物、硝酸塩、酸化物またはハロゲン化合物と、Al含有の窒化物、酸化物、硝酸塩、炭酸塩またはハロゲン化合物と、Si含有の金属単体、窒化物、酸化物または硝酸塩と、C元素含有の単体または化合物とを原料とし、研磨して均一に混合し、混合物を得るステップ(1)と、混合物を不活性ガスの保護下で、気圧焼結法または固相反応法によって高温焼成を行い、焼成生成物を得るステップ(2)と、焼成生成物をさらに粉砕、不純物除去、加熱乾燥、分級して、窒素化合物発光材料を得るステップ(3)と、を含む。
前記気圧焼結法における不活性ガスが窒素ガスであり、窒素ガスの圧力が1〜200大気圧であってもよい。
前記固相反応法における不活性ガスが常圧の窒素ガスであり、流量が0.1〜3リットル/分であってもよい。
前記高温焼成の温度が1200〜1900℃、焼成時間が0.5〜30時間であり、焼成が数回に亘って行ってもよい。
前記ステップ(1)にはさらに反応のフラックスを添加し、前記フラックスがMまたはAl含有のハロゲン化合物若しくはホウ酸、またはこれら複数種であってもよい。
前記反応のフラックスの添加量が原料総重量の0.01〜10%であってもよい。
前記不純物除去は酸洗浄または水洗浄を含んでもよい。
白色LED照明光源において、青色LED、緑色発光材料及び前記赤色発光材料を含有することを特徴とする。
本発明の発光材料は、紫外、近紫外または青光色等の励起光源例えばLEDによって励起される時に、スペクトル500〜800nm範囲で且つ最大発光波長600〜700nmの間の赤色光を放出できる。本発明に提供される、紫外−青色光の励起によって赤色光を放出できる窒素化合物蛍光粉は、炭素元素をドーピングすることによって該発光材料の温度特性及び発光強度を改善した。本発明は炭素元素単体を反応原料とし、その主な目的は、(1)その他の原料表面の酸化物(MO)と高温下で反応させることによって、最終窒素化合物生成物の酸素含有量を減少させ、発光性能を向上させ、該反応式が2MO+2zC+mN2→2MN+2zCOであること、および(2)炭素元素を基剤窒化物材料の格子に進入させ、結晶場の***程度を増加し、発光性能を改善し、発光強度を向上させることにある。本発明による化合物は、最終生産物の酸素含有量を低減し、相純度を上げ、発光強度を向上させる。炭素元素とドーピングしたEu元素との間の結合した化学結合も主に共有結合である(N元素とEu元素との間の化学結合性に類似する)ため、発光材料の温度特性に有利である。
本発明は高温焼成のプロセスにおいて不活性保護ガスを注入しており、保護ガスを注入する目的は、(1)一部の窒化物原料及び反応生成物を高温下で分解することを保護することと、(2)還元雰囲気の役割を果たすこととにある。不活性ガスとしては、通常、N、またはNとHとの混合ガスが使用され、高圧を使用してもよく、常圧を使用してもよい。高温焼成する前に、原料を研磨し混合する時に、溶剤のエタノールまたはノルマルヘキサンを添加して原料をより均一に混合させ、焼成する前にフラックスとするMまたはAlのハロゲン化合物またはホウ酸を添加してもよい。反応の後処理プロセスにおいて、余分な反応不純物を除去することが必要であり、前記原料に対して高温焼成を行った後、不純物は、一般的にM、Al及び/又はSi元素含有の酸化物であり、酸洗浄または水洗浄で除去することが可能であり、その他の不純物がガスになって揮発する。
本発明で合成された発光材料は、紫外、近紫外または青色光等の励起光源、例えばLEDによって励起される時に、スペクトル500〜800nm範囲で且つ最大発光波長600〜700nmの間の赤色光を放出できるため、その他の発光材料例えば緑色発光材料と共に青色LEDチップに塗布されて新型の白色LEDを製造し得ることができる。または、当該合成された発光材料は、その他の発光材料、例えば、青色、緑色発光材料と共に紫外または近紫外LEDチップに塗布されて新型の白色LEDを製造し得ることもでき、エネルギー転換が高い。さらに、当該合成された発光材料は、青色LED、紫外LEDまたは近紫外LEDとマッチングして、またはその他の発光材料と混合して、カラーLEDを調製することができる。
本発明の調製方法は、簡単で、量産の目的を実現しやすく、一部に元素を置き換える方法によって波長の調整可能及び発光強度の改善を実現する。本発明により提供される発光材料の合成方法は方法が簡単で、操作しやすく、量産しやすく、汚染しなく、コストの低いなどの長所を有する。
本発明の特徴は以下に示すとおりである。
(1)本発明の発光材料は、窒素化合物であり、性能が非常に安定で、温度特性が優れている。
(2)本発明の発光材料の励起スペクトル範囲は、非常に広く(200〜500nm)、励起効果が特に優れている。
(3)本発明に提供される発光材料の調製方法は、簡単実用的で、汚染がなく、量産しやすく、操作しやすい。
(4)本発明に調製された白色LEDの演色評価数が高く、発光効率が高く、色温度の範囲が広い。
図1は、実施例1の発光スペクトル及び励起スペクトルを示す図である。図中、縦座標が発光強度を表し、横座標が発光波長を表す。 図2は、実施例1のX線回折のスペクトルを示す図である。 図3は、実施例1の走査電子顕微鏡の写真である。 図4は、実施例7の発光スペクトル及び励起スペクトルを示す図である。図中、縦座標が発光強度を表し、横座標が発光波長を表す。 図5は、実施例7の走査電子顕微鏡の写真である。 図6は、実施例11の発光スペクトル及び励起スペクトルを示す図である。図中、縦座標が発光強度を表し、横座標が発光波長を表す。 図7は、実施例11の走査電子顕微鏡の写真である。 図8は、実施例11を使用して製造された白色LED照明光源の発光スペクトルを示す図である。
以下、実施例に合わせて本発明に対して更に詳細に説明する。
実施例1 Ca0.99AlSiC0.022.9733:Eu0.01
実施例1の材料を合成するための原料は、Ca、Si、AlN、EuN、及び高純度炭素粉末である。以下のような原料100gを秤取し混合し、0.5wt%のCaFを添加してフラックスとした。
Ca 35.3246g
Si 33.7048g
AlN 29.59898g
EuN 1.1984g
C 0.1733g
上述の原料を秤取した後、粉末材料を乳鉢に加えてグローブボックス(酸素含有量<1ppm、水分含有量<1ppm)において均一に混合した。乳鉢はメノウ材質であった。混合完了後の粉末材料を坩堝にそれぞれゆるめに充填し、その後グローブボックスから取り出して高温管状炉中に置いた。坩堝材料はモリブデン材質であった。管状炉において、真空化し、窒素ガスを充填した後に昇温し、昇温速度を10℃/min、窒素ガスの圧力を1大気圧とした。1600℃まで昇温した後、6時間保温し、保温完了後に電源を切り、炉内冷却した。焼成されたサンプルを取り出して、粉砕、研磨、酸洗浄された後、サンプルの蛍光スペクトルを測定し、顆粒形態写真を撮った。
図1は、実施例1の発光スペクトルを示す図である。励起スペクトル(EX)から分かるように、該材料は青色光及び紫外光によって励起され得る。発光スペクトル(EM)は、1つの広帯域スペクトルであり、カバーされる範囲が550〜800nmで、その半値幅(FWHM)が約90nmで、発光ピークが652nmに位置する。広帯域発光スペクトルは、Eu3+の4fから4fまでの電子遷移ではなく、Eu2+の5dから4fまでの電子遷移を示す。原料は3価のEu(EuN)を使用するため、炭素雰囲気の条件下で原料におけるEu3+はEu2+に還元されたと思われる。実施例1における材料の発光スペクトルから分かるように、該材料は、赤色光を放出し、且つ青色光または紫外光を吸収でき、白色LEDに適用可能な赤色蛍光粉である。図2は、実施例1のX線回折のスペクトルを示す図である。スペクトルによれば、実施例1の材料はJCPDSカードの第39−0747号に適合し、CaAlSiNと一致する結晶体構造を有することを判定できる。
図3は、実施例1の走査電子顕微鏡の写真である。結晶体顆粒の結晶度が比較的よく、顆粒の表面が円滑で、サイズが比較的均一で、平均粒子径が約12μmであり、わずかな凝集現象を有する。
実施例7 Ca0.19Sr0.8AlSiC0.012.9867:Eu0.01
実施例7の材料を合成するための原料は、Ca、Si、AlN、EuN及びSiCである。以下のような原料100gを秤取し混合し、0.2wt%のSrFを添加してフラックスとした。
Ca 5.1761g
Sr 42.9300g
Si 25.7337g
AlN 22.5989g
EuN 0.9150g
SiC 2.6464g
上述の原料を秤取した後、粉末材料を乳鉢に加えてグローブボックス(酸素含有量<1ppm、水分含有量<1ppm)にてメノウ乳鉢において均一に混合した。混合完了後の粉末材料を坩堝にそれぞれゆるめに充填し、その後グローブボックスから取り出して高温黒鉛炉中に置いた。坩堝材料は窒化ホウ素材質であった。黒鉛炉において、真空化し(10−3torr)、窒素ガスを充填した後に昇温し、昇温速度を10℃/min、窒素ガス圧力を10大気圧とした。1800℃まで昇温した後、6時間保温し、保温完了後に電源を切り、炉内冷却した。焼成されたサンプルを取り出して、粉砕、研磨、酸洗浄された後、サンプルの蛍光スペクトルを測定し、顆粒形態写真を撮った。
図4は、実施例7の発光スペクトルを示す図である。実施例1と同様に、実施例7の励起スペクトル(EX)も比較的広く、それは、該材料が青色光及び紫外光によって励起されることができることを示す。発光スペクトル(EM)は、1つの広帯域スペクトルであり、カバーされる範囲が550〜850nmで、その半値幅(FWHM)が約88nmで、発光ピークが624nmに位置する。広帯域発光スペクトルは、Eu3+の4fから4fまでの電子遷移ではなく、Eu2+の5dから4fまでの電子遷移を示す。実施例1に比べ、実施例7による発光スペクトルは青色光に偏ることになり、すなわち発光スペクトルは短波長に向けて移動しており、これは主にSrでCaを部分に置き換えた後、格子体積が増大することによって結晶場の***程度が低下し、それによって、Eu2+の5d電子軌道のエネルギーが上昇し、発光波長が短くなってしまう。実施例7には、実施例1に類似するx線回折のスペクトルを有するため、実施例7の材料がCaAlSiNと同じ結晶体構造を有することが証明された。実施例7の材料の発光スペクトルから分かるように、該材料は赤色光を放出し、且つ青色光または紫外光を吸収することが可能になり、白色LEDに適用可能な赤色蛍光粉である。
図5は、実施例7の材料の走査電子顕微鏡の写真である。結晶体顆粒の結晶度が比較的よく、顆粒の表面が円滑で、サイズが比較的均一で、平均粒子径が約16μmであり、わずかな凝集現象を有する。
実施例11 Ca0.84Li0.1Sr0.1AlSiC0.022.9733:Eu0.01
実施例11の材料を合成するための原料は、Ca、Si、AlN、EuN、LiN及び高純度炭素粉末である。以下のような原料100gを秤取し混合し、0.5wt%のNHFを添加してフラックスとした。
Ca 29.2360g
Sr 6.8558g
LiN 0.8218g
Si 32.8767g
AlN 28.8717g
EuN 1.1690g
C 0.1690g
上述の原料を秤取した後、粉末材料を乳鉢に加えてグローブボックス(酸素含有量<1ppm、水分含有量<1ppm)にてメノウ乳鉢において均一に混合した混合完了後の粉末材料を坩堝にそれぞれゆるめに充填し、その後、グローブボックスから取り出して高温黒鉛炉中に置いた。坩堝材料は窒化ホウ素材質であった。黒鉛炉において、真空化し(10−3torr)、窒素ガスを充填し後に昇温し、昇温速度を10℃/min、窒素ガス圧力を1大気圧とした。1600℃まで昇温した後、8時間保温し、保温完了後に電源を切り、炉内冷却した。焼成されたサンプルを取り出して、粉砕、研磨、酸洗浄された後、サンプルの蛍光スペクトルを測定し、顆粒形態写真を撮った。
図6は、実施例11の発光スペクトルを示す図である。実施例1と同様に、実施例11の励起スペクトル(EX)も比較的広く、それは、該材料が青色光及び紫外光によって励起されることができることを示す。また、実施例1及び実施例7の励起スペクトルに比べ、実施例11の青色光に対する吸収が強化された。発光スペクトル(EM)は、1つの広帯域スペクトルであり、カバーされる範囲が550〜850nmで、その半値幅(FWHM)が約92nmで、発光ピークが642nmに位置する。広帯域発光スペクトルは、Eu3+の4fから4fまでの電子遷移ではなく、Eu2+の5dから4fまでの電子遷移を示す。実施例1に比べ、実施例11の発光スペクトルは青色光に偏ることになり、すなわち発光スペクトルは短波長に向けて移動している。実施例7には、実施例1に類似するX線回折のスペクトルを有するため、実施例11の材料がCaAlSiNと同じ結晶体構造を有することが証明された。実施例7の材料の発光スペクトルから分かるように、該材料は赤色光を放出し、且つ青色光または紫外光を吸収することが可能になり、白色LEDに適用可能な赤色蛍光粉である。
図7は、実施例11の材料の走査電子顕微鏡の写真である。結晶体顆粒の結晶度が比較的よく、顆粒の表面が円滑で、サイズが比較的均一で、平均粒子径が約6μmであり、分散性が比較的高い。
その他の実施例における材料の合成は、実施例1、7および11に記載された方法を使用したが、これらの方法に限定されない。
実施例13 高演色性の白色LED電気光源の製造
本発明の実施例11の赤色蛍光粉(Ca0.84Li0.1Sr0.1AlSiC0.02N2.9733:Eu0.01)、珪酸塩(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+緑色蛍光粉及びイットリウム・アルミニウム・ガーネットYAG:Ce3+黄色蛍光粉を所定量秤取して、エポキシ樹脂に均一に分散させ、混合脱泡処理した後得られた混合物を市販の青色LED(発光波長が453nm)チップに塗布し、さらに150℃で0.5時間加熱乾燥した後パッケージングを完成した。青色LEDにより発された青色光と蛍光粉により発された赤色光、黄色光及び緑色光とを混合した後、色座標がx=0.4192,y=0.4036、演色評価数がRa=94であり、色温度T=3300Kに対応する暖色系白色光が得られた。図8は、実施例13の赤色蛍光粉を使用して製造された白色LEDの発光スペクトルを示す図である。その光学パラメータは表2に示される。
実施例13に説明された方法及び白色LEDを調製する常識に基づき、本発明に説明される赤色蛍光粉、その他の緑色蛍光粉(SrSi:Eu2+、β−sialon:Eu2+、LuAl12:Ce3+は例として挙げられるが、これらの蛍光粉に限定されない)及び黄色蛍光粉(YAG:Ce3+、α−sialon:Eu2+、LaSi11:Ce3+、(Sr,Ba)Si:Eu2+は例として挙げられるが、これらの蛍光粉に限定されない)を異なる割合で混合し、且つ青色LEDチップに合わせて白色LED光源を製造する。

Claims (12)

  1. 窒素化合物発光材料であって、その化学式がM1−yEuAlSiC3−4/3xで、式中、Mがアルカリ土類金属で、0<x≦0.2、0<y≦0.5、Cが炭素である窒素化合物発光材料。
  2. 前記アルカリ土類金属がLi、Mg、Ca、Sr、Baのうちの1種または複数種である、請求項1に記載の窒素化合物発光材料。
  3. 前記MがCaとその他の元素との組み合わせである、請求項2に記載の窒素化合物発光材料。
  4. 前記MがCaとSrとの組み合わせ、またはCaとLiとの組み合わせである、請求項3に記載の窒素化合物発光材料。
  5. 前記x及びyは、0.01≦x≦0.1、0.01≦y≦0.1を満たす、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の窒素化合物発光材料。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の窒素化合物発光材料の調製方法であって、
    M含有の金属単体、酸化物、窒化物、硝酸塩、炭酸塩またはハロゲン化合物と、Eu含有の窒化物、硝酸塩、酸化物またはハロゲン化合物と、Al含有の窒化物、酸化物、硝酸塩、炭酸塩またはハロゲン化合物と、Si含有の金属単体、窒化物、酸化物または硝酸塩と、C元素含有の単体または化合物とを原料とし、研磨して均一に混合し、混合物を得るステップ(1)と、
    混合物を不活性ガスの保護下で、気圧焼結法または固相反応法によって高温焼成を行い、焼成生成物を得るステップ(2)と、
    焼成生成物をさらに粉砕、不純物除去、加熱乾燥、分級して、窒素化合物発光材料を得るステップ(3)と、を含む、窒素化合物発光材料の調製方法。
  7. 前記気圧焼結法における不活性ガスが窒素ガスであり、窒素ガスの圧力が1〜200大気圧で、前記固相反応法における不活性ガスが常圧の窒素ガスであり、流量が0.1〜3リットル/分である、請求項6に記載の窒素化合物発光材料の調製方法。
  8. 前記高温焼成の温度が1200〜1900℃であり、焼成時間が0.5〜30時間であり、焼成が数回に亘って行ってもよい、請求項6に記載の窒素化合物発光材料の調製方法。
  9. 前記ステップ(1)にはさらに反応のフラックスが添加され、前記フラックスがMまたはAl含有のハロゲン化合物若しくはホウ酸、またはこれらの複数種である、請求項6に記載の窒素化合物発光材料の調製方法。
  10. 前記反応のフラックスの添加量は、原料総重量の0.01〜10%である、請求項9に記載の窒素化合物発光材料の調製方法。
  11. 前記不純物除去は酸洗浄または水洗浄を含む、請求項6に記載の窒素化合物発光材料の調製方法。
  12. 白色LED照明光源において、青色LED、緑色蛍光粉及び請求項1乃至5のいずれか1項に記載の赤色発光材料を含有する、ことを特徴とする白色LED照明光源。
JP2013535258A 2011-09-29 2011-09-29 窒素化合物発光材料及びそれによって製造された白色led照明光源 Active JP5752257B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2011/080391 WO2013044490A1 (zh) 2011-09-29 2011-09-29 一种氮化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明光源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014503605A true JP2014503605A (ja) 2014-02-13
JP5752257B2 JP5752257B2 (ja) 2015-07-22

Family

ID=47994156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013535258A Active JP5752257B2 (ja) 2011-09-29 2011-09-29 窒素化合物発光材料及びそれによって製造された白色led照明光源

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8796722B2 (ja)
JP (1) JP5752257B2 (ja)
KR (1) KR101484428B1 (ja)
DE (1) DE112011103246B4 (ja)
WO (1) WO2013044490A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014019872A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 蛍光体およびこれを含む発光素子
JP2014055293A (ja) * 2012-08-31 2014-03-27 Lightscape Materials Inc ハロゲン化オキシ炭窒化物蛍光体および同蛍光体を使用するデバイス
US10590342B2 (en) 2016-08-25 2020-03-17 Nichia Corporation Nitride fluorescent material, method of producing nitride fluorescent material and light emitting device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105087002A (zh) * 2015-08-12 2015-11-25 中国计量学院 一种激光医疗照明用红色荧光粉及其制备方法和应用
EP3355664A1 (de) * 2017-01-30 2018-08-01 odelo GmbH Leuchtmittel mit fluoreszierendem element und farbfilter und hiermit ausgestattete leuchte
CN115093851B (zh) * 2022-07-04 2024-03-08 兰州大学 一种小粒径氮化物窄带绿色荧光粉及其制备方法
CN115011331B (zh) * 2022-07-18 2023-07-25 齐鲁工业大学 一种室温磷光材料及制备方法与其在led器件中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006028295A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Dowa Mining Co Ltd 窒化物蛍光体、窒化物蛍光体の製造方法、並びに上記窒化物蛍光体を用いた光源及びled
WO2008023538A1 (fr) * 2006-08-25 2008-02-28 Sony Corporation Composition luminescente, source de lumière et affichage
JP2008163259A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物蛍光体及びこれを用いた発光装置
JP2009516774A (ja) * 2005-11-22 2009-04-23 ルミネイション リミテッド ライアビリティ カンパニー 照明用途において使用するための電荷補償窒化物蛍光体
CN102391861A (zh) * 2011-09-29 2012-03-28 北京宇极科技发展有限公司 一种氮化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明光源

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4157324B2 (ja) * 2001-08-13 2008-10-01 化成オプトニクス株式会社 アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、蛍光体ペースト組成物及び真空紫外線励起発光素子
CN1499651A (zh) * 2002-11-05 2004-05-26 炬鑫科技股份有限公司 白光发光二极管的制造方法及其发光装置
CN100337336C (zh) 2003-12-05 2007-09-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氧化锌同质结p-n结材料及其制备方法
CN1595670B (zh) 2004-06-25 2011-12-28 清华大学 宽谱白光led的量子点有源区结构及其外延生长方法
JP4422653B2 (ja) 2004-07-28 2010-02-24 Dowaエレクトロニクス株式会社 蛍光体およびその製造方法、並びに光源
WO2007088966A1 (ja) 2006-02-02 2007-08-09 Mitsubishi Chemical Corporation 複合酸窒化物蛍光体、それを用いた発光装置、画像表示装置、照明装置及び蛍光体含有組成物、並びに、複合酸窒化物
CN101195744A (zh) 2006-08-15 2008-06-11 大连路明科技集团有限公司 含氮化合物荧光材料及其制造方法和使用其的发光装置
US8691113B2 (en) 2008-07-02 2014-04-08 Dexerials Corporation Red phosphor, method for producing red phosphor, white light source, illuminating device, and liquid crystal display device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006028295A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Dowa Mining Co Ltd 窒化物蛍光体、窒化物蛍光体の製造方法、並びに上記窒化物蛍光体を用いた光源及びled
JP2009516774A (ja) * 2005-11-22 2009-04-23 ルミネイション リミテッド ライアビリティ カンパニー 照明用途において使用するための電荷補償窒化物蛍光体
WO2008023538A1 (fr) * 2006-08-25 2008-02-28 Sony Corporation Composition luminescente, source de lumière et affichage
JP2008163259A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物蛍光体及びこれを用いた発光装置
CN102391861A (zh) * 2011-09-29 2012-03-28 北京宇极科技发展有限公司 一种氮化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明光源

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014019872A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 蛍光体およびこれを含む発光素子
JP2014055293A (ja) * 2012-08-31 2014-03-27 Lightscape Materials Inc ハロゲン化オキシ炭窒化物蛍光体および同蛍光体を使用するデバイス
US10590342B2 (en) 2016-08-25 2020-03-17 Nichia Corporation Nitride fluorescent material, method of producing nitride fluorescent material and light emitting device
US10947451B2 (en) 2016-08-25 2021-03-16 Nichia Corporation Nitride fluorescent material, method of producing nitride fluorescent material and light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
US8796722B2 (en) 2014-08-05
DE112011103246T5 (de) 2013-07-18
DE112011103246B4 (de) 2021-09-23
KR101484428B1 (ko) 2015-01-19
WO2013044490A1 (zh) 2013-04-04
JP5752257B2 (ja) 2015-07-22
KR20130080849A (ko) 2013-07-15
US20130214314A1 (en) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101157854B (zh) 一种氮氧化合物发光材料、其制备方法及其应用
TWI697544B (zh) 螢光體及其用途
CN102559177B (zh) 一种氮氧化合物发光材料、其制备方法以及由其制成的照明光源
CN100572498C (zh) 一种氮氧化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明或显示光源
CN101671562B (zh) 一种氮氧化合物发光材料、其制备方法及其应用
Yang et al. Luminescence investigations of Sr3SiO5: Eu2+ orange–yellow phosphor for UV-based white LED
JP5835469B2 (ja) 酸窒化物蛍光体粉末
CN102391861B (zh) 一种氮化合物发光材料及其制法以及由其制成的照明光源
JP5752257B2 (ja) 窒素化合物発光材料及びそれによって製造された白色led照明光源
CN103881706B (zh) 一种氮氧化物荧光粉、其制备方法及含该荧光粉的发光装置
CN105018080B (zh) 一种高光效荧光粉的制备方法
JP5741177B2 (ja) Ca含有α型サイアロン蛍光体およびその製造方法
JP6323177B2 (ja) 半導体発光装置
CN102093887B (zh) 一种低色温白光led用氮化硅橙红光发光材料及其制备方法
WO2016127843A1 (zh) 固体光源用荧光材料、其制造方法及包含该荧光材料的组合物
CN111607397A (zh) 一种Eu2+-Eu3+共掺杂硅酸盐荧光粉及其制备方法和应用
CN108841383B (zh) 具有高发光效率的蓝色钠铷镁磷酸盐荧光材料及其制备方法和应用
CN106635015A (zh) 一种具有石榴石结构的氮氧化物荧光粉及其制备方法和应用
CN102504814B (zh) 一种紫外光激发的直接白光荧光材料及其制备方法和应用
TWI383036B (zh) 螢光粉組成物及包含其之白光發光二極體裝置
WO2014192694A1 (ja) 酸窒化物蛍光体粉末
CN102643646B (zh) 红色氮氧化物荧光粉及其制备方法
CN110791283A (zh) 照明显示用近紫外或蓝光激发的氮氧化物荧光粉及其制备
KR20120129329A (ko) 적색 형광체 및 이를 포함하는 발광장치

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140708

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20141006

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20141014

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150421

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150519

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5752257

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250