[发明专利]颜色稳定的发射红色的磷光体

说明书

背景

基于通过Mn⁴⁺活化的络合氟化物材料的发射红色的磷光体，例如描述于US7358542、US7497973和US7648649中的那些，可与发射黄色/绿色的磷光体例如YAG:Ce或其它石榴石组合物组合使用，以从蓝色LED获得热白光(黑体轨迹上的CCTs<5000K，显色指数(CRI)>80)，等于通过电流荧光、白炽灯和卤素灯产生的光。这些材料强烈地吸收蓝光并有效地在约610-635nm之间发射，带有少量的深红色/NIR发射。因此，相较于在低视觉灵敏度的深红色中具有显著发射的红色磷光体，所述材料的发光效能被最大化。在蓝色(440-460nm)激发下，量子效率可超过85%。

虽然使用掺杂Mn⁴⁺的氟化物主体的照明系统的效能和CRI可相当高，但一个潜在性限制在于它们在高温高湿(HTHH)条件下对降解的敏感度。使用合成后加工步骤可减少这种降解，如US8252613中所描述。然而，期望进一步改进材料的稳定性。

简述

简而言之，一方面，本发明涉及用于合成颜色稳定的掺杂Mn⁴⁺的磷光体的方法。式I的前体与含氟氧化剂以气态形式在升高的温度下接触，以形成颜色稳定的掺杂Mn⁴⁺的磷光体。

A_x[MF_y]:Mn⁴⁺

I

其中

A为Li、Na、K、Rb、Cs、NR4或它们的组合；

M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或它们的组合；

R为H、低级烷基或它们的组合；

x为[MF_y]离子电荷的绝对值；和

y为5、6或7。

在另一方面，本发明涉及可通过所述方法生产的颜色稳定的掺杂Mn⁴⁺的磷光体。

附图

当参考附图阅读以下详述时，将更好地理解本发明的这些和其它特点、方面和优点，附图中相似的字符表示的相似的部件，其中：

图1为依照本发明的一个实施方案的照明设备的截面示意图。

图2为依照本发明的另一个实施方案的照明设备的截面示意图。

图3为依照本发明的再一个实施方案的照明设备的截面示意图。

图4为依照本发明的一个实施方案的照明设备的剖面侧透视图。

图5为表面安装式装置(SMD)背光LED的透视示意图。

详述

在根据本发明的方法中，使颜色稳定磷光体的非颜色稳定前体退火，或经受升高的温度，同时与含有含氟氧化剂的气氛接触。所述前体为式I的由Mn⁴⁺活化的络合氟化物材料。在本发明上下文中，术语“络合氟化物材料或磷光体”，表示含有至少一个配位中心的配位化合物，所述配位中心由作为配体的氟化物离子环绕，并按需由反离子电荷补偿。在一个实例中，K₂SiF₆:Mn⁴⁺的配位中心为Si，且反离子为K。偶尔将络合氟化物写为简单的二元氟化物的组合，但这种表述不表明围绕配位中心的配体的配位数。方括号(为了简单而偶尔忽略)表明它们包括的络合离子是不同于简单氟化物离子的新化学物类。活化剂离子(Mn⁴⁺)还作为取代主体晶格中心(例如，硅)的一部分的配位中心。所述主体晶格(包括反离子)可进一步改良活化剂离子的激发和发射性质。

非颜色稳定的前体具有与颜色稳定的磷光体类似的名义组成，但缺乏成品的颜色稳定性。在掺杂Mn⁴⁺的式I的前体和颜色稳定的磷光体中锰的量的范围为约0.3重量%-约1.5重量%，基于所述前体或颜色稳定的磷光体的总重量。含有约0.5重量%Mn的K₂SiF₆:Mn⁴⁺在退火前后在高光通量条件下一般比含有约0.68重量%Mn的K₂SiF₆:Mn⁴⁺在退火前后更具颜色稳定性。对于K₂SiF₆:Mn⁴⁺，Mn的量的范围为约0.50重量%-约0.85重量%，更具体地为0.65重量%-约0.75重量%。