粉末荧光材料及其制造方法、发光器件和照明装置制造方法及图纸

一种由可见光激发并发射可见光的粉末荧光材料，含有含量低于２质量％的２０μｍ或更小粒径的颗粒。制造该粉末荧光材料的方法包括下列步骤：烧结荧光材料的原料粉末，在所述烧结之后用酸溶液化学处理所烧结的粉末。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般性涉及照明用发光器件，具体而言涉及制造用于改善提供在所述器件中的粉末荧光材料发光效能的粉末荧光材料的方法、发光效能改善的粉末荧光材料、发光效能改善的发光器件和提供有所述发光器件的照明装置。本专利技术要求享有在2005年3月18日提交的日本专利申请2005-079662的优先权，该申请的内容通过引用并入本文。
技术介绍
通常，众所周知，发光二极管(下文中称为“LED”)元件发射短波长范围的光例如蓝光，并且白色LED灯使用荧光元件，该荧光元件发射荧光例如长波长侧的黄光并且在吸收全部或部分由LED发射的光之后而被激发。涉及为此而使用的白色LED灯和荧光材料(磷光体)的现有技术已经在各种文件中被公开。一个这样的实例是包括化合物半导体蓝色LED元件和铈激活的铟-铝-镓(下文中称为YAG)荧光材料的白色LED灯，该YAG吸收蓝光并发射与蓝色成互补色的黄色荧光，这在日本专利No.2927279等中已有描述。参考图4说明常规LED灯的构造。常规白色LED灯101包含两条引线102和103。在引线102中形成凹陷，将蓝色LED元件104置于该凹陷中。提供在这种蓝色LED元件104底侧的下电极连接至引线102的凹陷的底表面上。提供在蓝色LED元件104上表面的上电极通过接合线105电连接至另一引线103。蓝色LED元件104被荧光材料分散树脂层106所覆盖，该荧光材料包括在透明树脂106A中具有不同粒径的粉末荧光材料107a、107b和107c(下文中统称为“荧光材料107”)，透明树脂106A填充所述凹陷。包含凹陷的引线102和103的端部、蓝色LED元件104和荧光材料分散树脂层106被透明模塑树脂108密封，同时引线102和103的下端从透明模塑树脂108伸出并暴露。透明模塑树脂108整体上具有近似圆柱体形状，它的前端被模制为透镜形式的曲面。由于它的形状，这种白色LED灯101被称为“子弹形”LED。上述粉末荧光材料107分散在常规白色LED灯101中的荧光材料分散树脂层106中。在这种情况下，应该使粉末荧光材料107的粒径最优化。如果粉末荧光材料的粒径大，那么通常它的发光效率优异。亦即，具有低发光效率的层(低效率层)存在于荧光材料层的表面，其发光效率比荧光材料内部要低，并且当粒径小时，在高电压下电子束穿过低效率层的频数增加。结果，不能保证发光效率(例如，参考“Phosphor Handbook”，Japanese Edition，edited by PhosphorResearch Society，1987，172-173页)。另一方面，大尺寸颗粒具有较差的涂布性能。因此，考虑上述发光效率和涂布性能后，对于荧光灯中的铝酸盐基荧光材料和Y2O3:Eu3+使用尺寸约3μm的颗粒；而尺寸约8μm的颗粒用于卤磷酸钙中。尺寸约5-7μm的颗粒用于阴极射线管的荧光材料中。甚至正在对白色LED灯用荧光材料的粒径进行研究。对于发光颜料(荧光材料)，推荐粒径为约20μm或更小和d50值小于5μm。而且，1μm-2μm的d50值被认为是最理想的(例如，参考日本专利No.3364229)。上述d50值是占全部颗粒数量或质量50％的颗粒的平均尺寸。白色LED灯是一种考虑环境因素的无汞灯，具有长使用寿命；因此，无需更换灯管。结果，可以制成无须维护的照明装置。考虑到这些优点，白色LED灯有望成为下一代照明装置的核心光源。目前，可以从市场购得大量具有高发光效能和充足发射强度的白色LED照明装置，但是，为了进一步扩展应用以及节约能量，迫切需要进一步提高发射强度和改善发光效能。为此，不仅需要改善蓝色LED元件特性的研究，而且通过改善荧光材料波长转化效率以及通过改善安装设计来提高光提取效率的研究也是必不可少的。在过去，荧光材料被分散在用作覆盖蓝色LED元件的涂层的透明树脂中。亦即，从蓝色LED元件发射的光在穿过其中散布有荧光材料的树脂层之后，那些没有吸收到荧光材料中的部分被提取出LED灯。而且，通过荧光材料颗粒从蓝光转化而来的黄光位于荧光材料的更外侧，该黄光也在穿过荧光材料分散树脂层之后被提取出LED灯。根据日本未审查专利申请首次公开No.2002-299692和K.YAMADA，Y.IMAI和K.ISHII的“Optical Simulation of Light Source Devices Composed of Bule LEDs andYAG Fluorescent material，”J.Light & Vis.Env.，Vol.27，No.2(2003)，pp.70-74，当在荧光材料分散树脂中的荧光材料百分比含量增加超过一特定值时，它的透射率变得不足。如果LED灯中荧光材料分散树脂层的透射率不足，则光提取效率劣化。为了解决上述问题，未审查专利申请公开No.2002-299692以及K.YAMADA，Y.IMAI和K.ISHII的“Optical Simulation of Light Source Devices Composed of BuleLEDs and YAG Fluorescent material，”J.Light & Vis.Env.，Vol.27，No.2(2003)，pp.70-74提出了一种反射型结构。但是，该反射型结构比白色LED灯的常规结构更复杂，并且需要大量荧光材料，因此也存在一定问题。
技术实现思路
根据上述背景，本专利技术的目的是提供粉末荧光材料、其制造方法以及能够提高荧光材料分散树脂的可见光透射率的发光器件，该发光器件用于改善具有与常规白色LED灯同样简单和廉价结构的白色LED灯的发光效能。为了实现上述目的，本专利技术提供由可见光激发并发射可见光的粉末荧光材料，该荧光材料包含含量低于2质量％的粒径为20μm或更小的粉末荧光材料颗粒。本专利技术的粉末荧光材料可具有不小于30μm和不大于80μm的中值粒径。本专利技术的粉末荧光材料的90％的粒径优选是100μm或更小。本专利技术的粉末荧光材料的10％的粒径优选可以是30μm或更大，并且中值粒径可以是不小于40μm和不大于70μm。本专利技术的粉末荧光材料可以由蓝光激发并且可以发射在蓝绿光和红光范围之间的可见光。本专利技术的粉末荧光材料可以是氮氧化物荧光材料或氮化物荧光材料。本专利技术的粉末荧光材料可以是铕激活SiAlON。另外，上述SiAlON可以是钙α-SiAlON。本专利技术还提供制造粉末荧光材料的方法，该方法包括下列步骤烧结荧光材料的原料粉末和在烧结之后在酸溶液中化学处理所烧结的粉末。在上述制造粉末荧光材料的方法中，所述酸溶液可以是包含氢氟酸、硫酸和水的酸混合物溶液。本专利技术还提供制造粉末荧光材料的方法，该方法包括下列步骤造粒步骤，其中将湿混合原料粉末置于筛中，将其摇动或振动以获得所述原料粉末的团聚体；和烧结步骤，其中将所述造粒之后的荧光材料原料粉末烧结。在上述制造粉末荧光材料的方法中，所述筛可以具有40μm-200μm的标称筛目尺寸。本专利技术提供制造粉末荧光材料的方法，该方法包括下列步骤烧结荧光材料的原料粉末；在所述烧结之后将粉末分散在液体中，并搅拌或进行摇动；以及除去所述液体，其中在所述搅拌或经过所述摇动之后，微细粉末被分散，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由可见光激发并发射可见光的粉末荧光材料，该粉末荧光材料包含含量低于２质量％的粒径为２０μｍ或更小的颗粒。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-18 2005-0796621.一种由可见光激发并发射可见光的粉末荧光材料，该粉末荧光材料包含含量低于2质量％的粒径为20μm或更小的颗粒。2.根据权利要求1的粉末荧光材料，其中该粉末荧光材料的中值粒径不小于30μm并且不大于80μm。3.根据权利要求1的粉末荧光材料，其中该粉末荧光材料的90％粒径为100μm或更小。4.根据权利要求1的粉末荧光材料，其中该粉末荧光材料的10％粒径为30μm或更大并且其中值粒径不小于40μm并不大于70μm。5.根据权利要求1的粉末荧光材料，当受蓝光激发时该荧光材料发射蓝绿光和红光范围之间的可见光。6.根据权利要求1的粉末荧光材料，该荧光材料是氮氧化物荧光材料或氮化物荧光材料。7.根据权利要求1的粉末荧光材料，该荧光材料是铕激活SiAlON。8.根据权利要求1的粉末荧光材料，该荧光材料是钙α-SiAlON。9.制造粉末荧光材料的方法，包括下列步骤烧结荧光材料的原料粉末，和在所述烧结之后，用酸溶液化学处理所烧结的粉末。10.根据权利要求9的制造粉末荧光材料的方法，其中所述酸溶液是包含氢氟酸、硫酸和水的酸混合物溶液。11.制造粉末荧光材料的方法，包括下列步骤造粒步骤，其中将湿混合原料粉末置于筛中，将其摇动或振动以获得所述原料粉末的团聚体；和烧结步骤，其中烧结经所述造粒之后的荧光材料原料粉末。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐久间健，木村直树，大道浩儿，広崎尚登，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，独立行政法人物质材料研究机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]