一种荧光粉，它能够提供使用蓝色LED或者紫外LED作为光源且发光效率优异的白色LED，该荧光粉是以通式(M1)x(M2)y(Si，Al)12(O，N)16表示的α型赛隆作为主成分、比表面积为0.2～0.5m2/g的粉末，其中M1是选自Li、Mg、Ca、Y和镧系元素(除La和Ce外)中的1种以上元素，M2是选自Ce、Pr、Eu、Tb、Yb和Er中的1种以上元素，0.3≤X+Y≤1.5，而且0＜Y≤0.7。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及由紫外线或蓝色光激发以发射可见光的赛隆(sialon)荧光粉及其制备方法以及使用该荧光粉的照明器具和发光元件。进ー步更详细地说，本专利技术涉及可用于蓝色发光二极管(蓝色LED)或者紫外发光二极管(紫外LED)的荧光粉及其制备方法以及使用该荧光粉的照明器具和发光元件，尤其为白色发光二极管(白色LED)。
技术介绍
作为荧光粉，众所周知使用硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐、硫化物作为母体材料并使用过渡金属或稀土金属作为发光中心的荧光粉。另ー方面，通过具有紫外线或蓝色光等高能量的激发源激发而发射可见光的这种白色LED引起了人们的关注并且正在被开发。然而，当在该用途中使用前述现有的荧光粉吋，受激发源照射的结果，产生荧光粉亮度降低的问题。作为亮度降低少的荧光粉，最近，氮化物、氮氧化物荧光粉已经受到了人们的注目，它们是具有稳定晶体结构并且能够将激发光、发光向长波长侧迁移的材料。作为氮化物、氮氧化物荧光粉，已知的是，特定稀土元素被活化的α型赛隆(Si-Al-O-N)具有有用的荧光特性，并且研究了其在白色LED等中的应用(參见专利文献I 5、非专利文献I和2)。α型赛隆具有如下的结构α型氮化硅晶体的Si_N键部分地被A1_N键和A1_0键取代，为了保持电中性，在晶格之间特定元素(Ca和Li、Mg、Y或者除了 La和Ce以外的镧系金属)侵入固溶到晶格内。通过使一部分侵入固溶的元素成为形成发光中心的稀土元素，从而表现荧光特性。α型赛隆通过将包括氮化硅、氮化铝、根据需要的氧化铝以及侵入固溶的元素的氧化物等的混合粉末在氮气气氛和高温下烧结来获得。根据氮化硅和铝化合物之间的比例、侵入固溶的元素的类型以及成为发光中心的元素的比率等，可以获得各种各样的荧光特性。尤其，将作为侵入固溶元素的Ca与作为发光中心的Eu固溶的α型赛隆，有效地在紫外 蓝色区的宽波长范围内被激发，发射黄 橙色光。因此，通过将它与互补色的蓝色发光LED组合，预期可用于白色LED用途。还发现，通过活化稀土元素获得的Ca2(Si，Al)5N8、CaSiAlN3或β型赛隆也具有同样的荧光特性(參见专利文献6、7、非专利文献2、3)。另外，提出了氮化铝、氮化硅镁、氮化硅钙、氮化硅钡、氮化镓、氮化硅锌等氮化物、氮氧化物的荧光粉(以下依次称之为氮化物荧光粉和氮氧化物荧光粉)。作为这些荧光粉的合成方法，例如在α型赛隆粉末的情况下，已知有ー种还原氮化法，其为将氧化铝(Al2O3)、ニ氧化硅(SiO2)、可在晶格内固溶的金属或元素的氧化物等的混合粉末在碳的存在下、在氮气气氛中加热处理的还原氮化法(參见非专利文献4 6)。虽然非专利文献4 6中所报告的方法具有原料粉末廉价并且可以在大约1500°C的较低温度下合成的特点，但由于在合成过程中经由许多中间产物并且产生了 SiO、CO等气体成分，所以很难获得単相物质，并且难以严格控制组成、难以控制粒度。另外，通过在高温下将氮化硅、氮化铝和固溶到它们的晶格内的金属或元素的氧化物等的混合物烧结，将所得的烧结体粉碎，也可获得赛隆粉末，但具有由于粉碎操作导致荧光粉的发光强度降低的问题。如上述，在现有技术中，仅将包含构成元素的氮化物和包含活化元素(activatingelements)的化合物混合和加热，或者仅将构成元素的氧化物的混合物用碳等进行还原氮化的话，不能获得具有充分特性的氮化物荧光粉或者氮氧化物荧光粉。 尤其，在赛隆荧光粉的情况下，在使用包含其构成元素的钙、钇等固溶元素和铈、铕等活化元素的氧化物作为原料的制备方法中，通过烧结过程中的液相烧结，粒子间的结合变得牢固，为了获得目标粒度的粉末，有必要在过于严格条件下进行粉碎处理。在该情况下，粉碎条件越严格，混入的杂质越多，并且存在在各个颗粒表面上产生缺陷、发光特性劣化的问题。为了解决该问题，本专利技术人等提出了一种制备方法，其为通过使用不含氧的原料，例如氟化钙、氰化钙等原料以及设计烧结用原料的混合方法等，由此几乎不需要粉碎处理的制备方法，且该方法可以提高发光强度(參见专利文献8、9)。作为白色，需要与単色光不同的多种颜色的组合，普通的白色LED通过将紫外LED或蓝色LED与使用这些光作为激发源并且发射可见光的荧光粉组合来构成(例如參见专利文献10和11)。因此，为了提高白色LED的效率，需要提高紫外LED或蓝色LED的LED本身的发光效率，并且提高在LED中使用的荧光粉的效率，进ー步需要提高发出的光输出到外部的效率。为了扩大白色LED的包括一般照明用途在内的用途，有必要提高所有这些的效率。专利文献I :日本特许第3668770号公报专利文献2 日本特开2003-336059号公报专利文献3 :日本特开2003-124527号公报专利文献4 :日本特开2003-206481号公报专利文献5 日本特开2004-186278号公报专利文献6 日本特开2004-244560号公报专利文献7 日本特开2005-255895号公报专利文献8 :日本特开2008-45271号公报专利文献9 日本特公表2005-123876号公报专利文献10 日本特开平5-152609号公报专利文献11 :日本特开平7-099345号公报非专利文献I :J. W. H. van Krebel, iiOn New Rare-Earth Doped M-Si-Al-O-NMaterials”, TU Eindhoven, The Netherlands,145-161 (1998)非专利文献2 :第52次应用物理学关系联合讲演会讲演预备稿集(2005年3月，崎玉大学)第1614-1615页非专利文献3 :第65次应用物理学会学术讲演会讲演预备稿集(2004年9月，东北学院大学)No. 3，第1282-1284页非专利文献4 :M. Mitomo 等人，“ Preparation of a -SiAlON Powders byCarbothermal Reduction and Nitridation，，，Ceram. Int. , 14, 43-48 (1988)非专利文献5 J. ff. T. van Rutten 等人，“ Carbothermal Preparation andCharacterization of Ca-a -SiAlON”，J. Eur. Ceram. Soc. ,15,599-604(1995)非专利文献6 K. Komeya 等人，“ Hollow Beads Composed of Nanosize Ca a -SiAlON Grains”，J. Am. Ceram. Soc.，83，995-997 (2000)
技术实现思路
专利技术要解决的问题白色LED用荧光粉一般作为微米级颗粒分散于环氧树脂、硅树脂等密封材料中来使用。在α型赛隆荧光粉的情况下，该颗粒变成由多个细小的初级颗粒烧结而成的ニ级颗粒。虽然研究了粒度、分布等，但该ニ级颗粒的表面性状没有受到关注。但是，即使如专利文献8和9所公开的那样设计，由于所获得的荧光粉颗粒由粒径O. 2 5 μ m左右的初级颗粒不规则地粘着而形成的ニ级颗粒组成，在显著凹凸的复杂的ニ级颗粒表面、ニ级颗粒内部的初级颗粒间的界面中产生了光散射、光吸收，使得荧光粉的发光效率本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2006.05.10 JP 2006-131018;2006.06.19 JP 2006-168751.ー种赛隆荧光粉，其特征在于，所述赛隆荧光粉包含以通式Si6_zAlz0zN8_z所示的β型赛隆作为母体材料、且含有O. Ol IOatm %金属元素M3的β型赛隆，其中O. 01≤ζ≤4. 2，M3是选自Mn、Ce和Eu中的I种以上元素， 上述荧光粉的组成颗粒的平均圆形度为O. 75以上，该荧光粉的粒度分布D5tl为5 30 μ m, D1。为 2. O μ m 以上， 上述荧光粉颗粒中所含有的与发光有关的元素的浓度在该颗粒内部低、在该颗粒外周部高，该颗粒外周部的与发光有关的元素的浓度为前述颗粒内部的与发光有关的元素的浓度的I. 2倍以上。2.根据权利要求I所述的赛隆荧光粉，其特征在于，在前述通式中O.I < z < ...
【专利技术属性】
技术研发人员：江本秀幸，伊吹山正浩，川崎卓，
申请(专利权)人：电气化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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