CN102804418A - 采用具有氧正硅酸盐发光体的发光物质的发光装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有氧正硅酸盐发光体的发光装置。该发光装置包括发光二极管和设置在发光二极管周围的发光物质，发光物质吸收从发光二极管发射的光的至少一部分并发射波长与被吸收的光的波长不同的光。发光物质具有Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体，其中，碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的混合相形式的固溶体用作Eu²⁺激活而导致发光的基体晶格。发光物质用作辐射转换体，以将能量更高的一次辐射(例如紫外(UV)辐射或蓝光)转换成较长波长的可见辐射，因此优选地用在相应的发光装置中。

Description

采用具有氧正硅酸盐发光体的发光物质的发光装置

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种采用无机硅酸盐基发光物质作为辐射转换体的发光装置。该发光装置通过采用所述发光物质而可发射有色的光或白光，所述发光物质可用作将能量更高的一次辐射(例如紫外(UV)辐射或蓝光)转换成较长波长的可见辐射的辐射转换体。尤其是，因为发光效率或量子效率的温度相关性得到改善，并且因为发光物质(其可负责发射所产生的光)的寿命更长，所以包括所述发光转换物质的发光装置可具有显著特色。具体地讲，可以获得发光体相对于所存在的辐射负载的高稳定性以及发光体相对于大气湿度和其它环境因素的影响的高稳定性。

背景技术

自从发光装置(LED)能实现颜色以来，发光装置已被广泛地应用于各种领域，例如指示器、显示板和显示装置。白光也能应用于一般照明。由于这样的发光装置提供了高的效率和长的寿命并且是生态化的，所以这已经使得该发光装置持续在许多应用中发展。

为了促进更广泛的应用，制造商致力于开发用于实现颜色(包括白色)的各种方法以及将磷光体设置在发光二极管周围并将发光二极管发射的光与磷光体发射的光组合的技术；为了实现白光，制造商的这种努力得到普遍认可。

例如，已知的是，铕激活碱土金属氧正硅酸盐—普通型Sr₃SiO₅:Eu用在发射有色光或白光的LED中，也可以用其它碱土金属离子全部或部分地取代这些化合物中的元素锶。

发明内容

技术问题

然而，发光物质的公认的不足是其在使用条件下具有比较短的寿命。这尤其归因于铕掺杂的碱土金属氧正硅酸盐的高湿气敏感性。

因此，需要一种减少会完全阻碍发光体的技术适用性的实质性缺陷或至少将该缺陷限制在合理程度的方法。

技术方案

本发明满足了这些及其它需求，其中，本发明的示例性实施例提供了包括化学改性的氧正硅酸盐发光物质的发光装置，该化学改性的氧正硅酸盐发光物质具有改善的性能，具体地讲，对大气湿度具有显著提高的稳定性。

本发明的其它特征将会在下面的描述中阐述，部分地通过该描述而变得显而易见，或者可通过本发明的实践而获知。

通过下面的详细描述，仅通过示出若干具体的实施例和实施方式(包括为了实施本发明而构思的最佳模式)，本发明的其它另外的方面、特征和优点容易变得显而易见。在不脱离本发明的精神和范围的所有情况下，本发明还能够具有其它不同的实施例，且可以在诸多显而易见的方面改变本发明的若干细节。因此，附图和描述被看作本质上是举例说明性的，而不被看作是限制性的。

本发明的示例性实施例公开了一种发光装置。所述装置包括发光二极管。所述装置还包括围绕发光二极管设置的发光物质，以吸收从发光二极管发射的光的至少一部分。从发光二极管发射的光具有与被吸收的光的波长不同的波长。发光物质包括Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体以形成碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的混合相，混合相用作Eu²⁺激活而导致发光的基体晶格。

需要理解的是，上文的大体描述和下文的详细描述两者都是示例性的和说明性的，并且意图为权利要求所述的本发明提供进一步的说明。

附图说明

包括附图以提供对本发明进一步的理解，且附图被包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的示例性实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明示例性实施例的发光装置100的剖视图。

图2是根据本发明示例性实施例的发光装置200的剖视图。

图3是根据本发明示例性实施例的发光装置300的剖视图。

图4是根据本发明示例性实施例的发光装置400的剖视图。

图5是根据本发明示例性实施例的发光装置500的剖视图。

图6是示出不同的发光物质的X射线衍射图谱的曲线图。

图7是示出不同组成的本发明的发光物质的发射光谱的曲线图。

具体实施方式

描述了采用发光物质的发光装置，所述发光物质包括化学改性的氧正硅酸盐发光物质。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对本发明的全面的理解。然而，对于本领域技术人员而言明显的是，本发明可在没有这些具体细节的情况下实施，或用等同的布置来实施。在其它情况下，以框图形式示出公知的结构和装置，以避免对本发明造成不必要的模糊。

图1是根据本发明示例性实施例的发光装置100的剖视图。图1示出了包括至少一个发光二极管和发光物质的芯片型封装件。

参照图1，电极5可形成在基板1的两侧上。发射一次光的发光二极管6可安装在电极5的其中之一上。发光二极管6可通过导电膏9(例如Ag膏)安装在一个电极5上，并且可通过例如导电线2连接到另一电极5。

发光二极管6可发射紫外光或蓝光，且可由氮化镓基复合半导体制造。具体地讲，发光二极管6可发射蓝光。

发光物质3可置于发光二极管6的顶面和侧面的一部分上。并且，发光二极管6可用模制构件10(例如，热固性树脂)密封。发光物质3可置于发光二极管6附近，但可通过配置而置于任何位置。发光物质3也可均匀地分布在模制构件10中。

当发光物质3被设置在发光二极管6周围时，它可吸收从发光二极管发射的光的至少一部分或发射具有与吸收的光的波长不同的波长的光。发光物质3可以是具有Eu²⁺掺杂的发光体的硅酸盐材料，其中，碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的固溶体，即所谓的混合相，可用作Eu²⁺激活而导致发光的基体晶格。发光物质3将在下文中具体描述。

发光二极管6可通过电极5电连接到外部电源，并因此可发射一次光。发光物质3可吸收一次光的至少一部分，并发射比一次光的波长更长的波长的二次光。因此，从发光二极管6发射的一次光和来自发光物质3的二次光可混合在一起，且混合光可从发光装置发射。可使用该混合光实现期望颜色的光，例如白光。

发光装置100可包括两个或更多个发光二极管。这些发光二极管可具有彼此相同的发射峰，或可具有彼此不同的发射峰。例如，发光装置100可包括相同或不同的发光二极管，这些发光二极管的每个可发射紫外光或蓝光。此外，发光装置100可包括能发射波长比磷光体的发射峰波长更长的光的发光二极管，例如发红光的二极管。这样的长波长发光二极管可用于提高发光装置100的显色指数。此外，除发光物质3之外，发光装置100还可包括其它磷光体。其它磷光体可包括正硅酸盐磷光体、钇铝石榴石(YAG)基磷光体或硫代镓酸盐磷光体，但并不限于此。由此，期望颜色的光可用发光二极管6和磷光体的适当选择来实现。

图2是根据本发明示例性实施例的发光装置200的剖视图。图2示出了具有反射器21的封装件的示例性俯视图。

参照图2，发光装置200可具有与上述发光装置100的结构相似的结构，并且可在基板1上具有反射器21。发光二极管6可安装在反射器21中。提供反射器21，来反射从发光二极管6发射的光，以增加特定视角内的亮度。

例如，如参照图1所描述的，当发光物质3被设置在发光二极管6周围时，它可吸收从发光二极管发射的光的至少一部分或发射具有与吸收的光的波长不同的波长的光。发光物质3可呈点状在反射器21中位于发光二极管6上，或可均匀地分布在热固性树脂模制构件10中。发光物质3将在下文中具体描述。

如参照图1所描述的，发光装置200还可包括两个或更多具有彼此相同的发射峰或彼此不同的发射峰的发光二极管，并且还可包括除发光物质3以外的其它发光体。

在一些示例中，如图1或图2所示的发光装置100或200可包括具有良好导热性的金属材料基板，例如金属印刷电路板(PCB)。这样的基板可容易地散发来自发光二极管6的热。此外，包括引线端子的引线框可用作基板。这样的引线框可被模制构件10围绕且支撑，以包封发光二极管。

如图2所示，反射器21可由与基板1不同的材料形成，但不限于此。例如，反射器21也可由与基板1相同的材料制成。具有引线端子的引线框可由塑料(例如聚邻苯二甲酰胺(PPA))嵌件模塑而成，其可一起形成基板1和反射器21。然后，引线端子可弯曲以形成电极5。

图3是根据本发明示例性实施例的发光装置300的剖视图。预期的是，已知发光装置300可作为发光二极管灯。

参照图3，发光装置300可具有一对引线电极31、32和形成在一个引线电极31的上端的一部分上的具有杯子形状的杯状部分33。至少一个发光二极管6可安装在杯状部分33中，并且可通过导线2电连接到另一个引线电极32。当多个发光二极管安装在杯状部分33中时，它们可发射相同波长或彼此不同的波长的光。

此外，发光物质3可设置在发光二极管6的周围。如参照图1所描述的，当发光物质3被设置在发光二极管6周围时，它可吸收从发光二极管发射的光的至少一部分并发射具有与吸收的光的波长不同的波长的光。发光物质3可呈点状在杯状部分33中位于发光二极管6上，或可均匀地分布在形成于杯状部分33中的热固性树脂模制构件34中。发光物质3将在下文中具体描述。

模制构件10可包封相应的引线电极对31及32的一部分、发光二极管6和发光物质。作为示例，模制构件10可由环氧树脂或硅树脂形成。

发光装置300可被提供为具有一对引线电极31和32。然而，发光装置300可具有比一对引线电极31和32更多的引线电极。

图4是根据本发明示例性实施例的发光装置400的剖视图。图4可示出用于高功率的发光二极管封装件。

参照图4，发光装置400可包括设置在壳体43中的散热器41。散热器41的底表面可暴露于外部。引线电极44可在壳体43中暴露，并且可穿过壳体延伸。至少一个发光二极管6可通过导电胶粘剂9安装在散热器41的上表面上，并且可通过导电线电连接到引线电极44的其中之一。此外，另一根导电线可将另一个引线电极44连接到散热器41，使得发光二极管6可电连接到两个引线电极44中的每一个。

在一些示例中，发光物质3可设置在散热器41上的发光二极管6周围。如参照图1所描述的，当发光物质3被设置在发光二极管6周围时，它可吸收从发光二极管发射的光的至少一部分并发射具有与吸收的光的波长不同的波长的光。发光物质3可呈点状位于散热器41上的发光二极管6上，或者可均匀地分布在模制构件(未示出)中以覆盖发光二极管。发光物质3将在下文中具体描述。

图5是根据本发明示例性实施例的发光装置500的剖视图。

参照图5，发光装置500包括壳体53和可接合到壳体且彼此绝缘的多个散热器51及52。发光二极管6和7可通过导电胶粘剂分别安装在散热器51和52上，并且可分别通过导电线(未示出)电连接到引线电极54。引线电极54可从壳体53的内部向外部延伸。仅针对举例说明，图5中示出了两个引线电极54，但是在此可以设置更多的引线电极。

例如，如参照图4所描述的，发光物质3可设置在发光二极管6或7中的至少一个的周围。发光物质3将在下文中具体描述。

在本发明的上述实施例中，预期的是，发光二极管6可通过导电胶粘剂9安装在基板1上或散热器上，并且可通过导电线电连接到电极或引线电极。本领域技术人员将意识到，实施例会局限于当发光二极管6是其电极分别位于其顶面和底面的“单键合裸片”时的情形。要说明的是，当发光二极管6是在其顶面上具有两个电极的“双键合裸片”时，发光二极管6可分别通过两条导电线电连接到电极或引线电极。在该示例中，胶粘剂不需要是导电的。

在一些示例中，发光二极管6可由(Al，Ga，In)N基复合半导体形成。

发光二极管6可具有例如双异质结构、单量子阱结构或多量子阱结构，其可具有位于n型和p型半导体层之间的单个活性区。

例如，发光二极管6可包括在单个基板上彼此分开的多个发光单元。每个发光单元可包括活性区，并且这些发光单元可通过导线彼此串联和/或并联连接，使得发光单元可通过交流(AC)电源直接驱动。通过形成桥式整流器和连接到桥式整流器的发光单元的串联阵列，或者通过在单个基板上形成发光单元的串联阵列(这些阵列彼此反并联电连接)，可以用AC电源驱动这样的AC发光二极管，而不需要外部AC-DC转换器。由于发光单元串联连接，所以AC发光二极管的工作电压可提高至家用电压，例如110V或220V。这样，可提供能由家用电源驱动的发光装置。

在一些示例中，发光物质3可设置在发光二极管6与其上可安装发光二极管的基板1、散热器之间，或可分布在胶粘剂9中。这些发光物质3可吸收从发光二极管6向下发射的光的至少一部分或发射具有与吸收的光的波长不同的波长的光。

尽管上面已经描述了发光装置的许多结构，但本发明并不会局限于这些结构，可根据发光二极管的类型、它们的电连接方法、光的期望视角以及应用发光装置的目的而改变本发明的发光装置的结构。

现在，对本发明的实施例中所使用的发光物质进行描述。

这组发光物质可包括Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体，对于该Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体，碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的固溶体，即所谓的混合相，可用作基体晶格。在特定的浓度限度内，两种不同类型的氧正硅酸盐之间固溶体的形成是可能的，已经检测到该固溶体的形成，该固溶体用下面的符号表征：

(1-x)M^II ₃SiO₅·xSE₂SiO₅。

在结构通式中，M^II优选地可以表示Sr的碱土金属离子，或表示从元素镁、钙、钡、铜、锌和锰的组中选择的另一碱土金属离子或者另一二价金属离子，通常，除锶之外，可以以限定的量使用这些离子，并且还可以以彼此混合的方式使用这些离子。在钡的情况下，完全取代锶是可能的。除了锶之外可被包含的其它二价金属离子的比例可以达0.5。

通式中使用的符号SE表示稀土金属，并代表钇的三价金属离子、镧的三价金属离子以及所谓的镧系元素(即，原子序数为58至71的元素)的三价金属离子，但优选地是元素钇、镧、钆及镥的对应的离子。这些离子可以以单独组分或以彼此混合的方式被包含到基质中。

除了铕这种掺杂元素之外(包括铕和不包括铕)，在原理上，另外的二价稀土金属离子(例如钐、镱的二价稀土金属离子)或者特定的三价稀土金属离子(例如铈离子Ce³⁺)在原理上也可用作激活剂。

为了优化发光性能和稳定特性的目的，在根据本发明的发光物质的组成的基础上，更进一步的改变是可能的。在一些示例中，硅可由锗取代和/或由铝、镓、硼或者磷取代，然而，为了保持电荷平衡，采取适当的计量会是必要的。这些可能可包括例如向基体晶格中进一步加入另外的一价阳离子锂、钠或钾或阴离子，例如氟、氯、溴或者碘。

例如，根据本发明的发光物质具有下式：

(1-x)(Sr_3-a-b-zBa_aCa_bM^II _cEu_z)SiO₅·xSE₂SiO₅，

其中M^II＝Mg、Cu、Zn和/或Mn，并且

SE＝Y、La、Gd和/或Lu和/或从由原子序数为58至71的镧系元素组成的组中选择的另一种元素，

并且摩尔比例如下：

x≤0.2，具体地x＜0.1，

0≤a≤3，0≤b≤0.05，0≤c≤0.5

并且z≤0.25。

根据本发明的示例性实施例，碱土金属和稀土金属的氧正硅酸盐在特定的浓度限度内可彼此形成固溶体，即结晶混合相，并且这种基体晶格的Eu²⁺激活可形成具有显著改善的湿气稳定性的高效发光物质。用于固溶体形成的浓度范围可达稀土金属氧正硅酸盐的15mol％。

当使用高能辐射来激发时，根据依照本发明的发光物质的具体化学组成，根据本发明的发光物质发射光谱的可见部分中的光，优选地，560nm和620nm之间的范围内的光。Eu²⁺发光的可激发性可从UV范围中的220nm延伸至可见范围中的550nm，这意味着：即使用绿色激发辐射，也可激发本发明的发光体，从而产生高效的黄色至橙色或红色发光。

可根据优选地用作起始原料的碱土金属和稀土金属碳酸盐或相应的氧化物与胶态SiO₂之间发生的多步高温固态反应来实现发光物质的制备，并可以将特定量的熔剂或矿化添加剂(例如NH₄Cl、特定的碱金属或碱土金属氟化物)加入到反应混合物中，以提高反应性并且控制所得的发光体的粒度分布。可充分混合这些起始原料，然后可使这些起始原料在惰性或还原气氛下在1300至1700℃的温度下灼烧1至48小时。为了优化发光物质的性能的目的的主灼烧工艺可选择性地具有不同温度范围中的多个灼烧阶段。在灼烧工艺结束之后，可将样品冷却至室温并对其执行适当的后处理工艺，所述后处理工艺设计成例如用于去除熔剂残余物，将表面缺陷最少化或者精细地调整粒度分布。

代替胶态二氧化硅，还可以替换性地使用氮化硅(Si₃N₄)作为与碱土金属和稀土金属化合物反应的反应物。还可以彼此独立地制备各单独的碱土金属或稀土金属氧正硅酸盐组分，然后通过在适于形成固溶体的温度范围内重复进行热处理来确保固溶体的形成。

下面可参照多个工作例来描述发光物质的制备的详细信息。

(示例1)

示例1描述了具有组成(Sr_2.95Ba_0.01Eu_0.04)SiO₅的氧正硅酸锶发光物质的制备，该氧正硅酸锶发光物质被当作是用于评价本发明的发光物质的优点的参考材料。

对于发光物质的制备，可将约217.75g SrCO₃、0.99g BaCO₃、3.52g Eu₂O₃及31.54g SiO₂和2.68g NH₄Cl充分混合，然后在氮氢混合气气氛中在约1350℃的温度下灼烧约4小时。在灼烧工艺结束之后，可通过研磨使灼烧材料均质化，然后在氢浓度为至少约5％的还原性N₂/H₂气氛中在约1350℃下再次对其热处理约2小时。冷却的灼烧材料的后处理可包括对其研磨，执行洗涤工艺以及对终产品进行干燥和筛分。

(示例2)

示例2描述了具有组成0.99·(Sr_2.95Ba_0.01Eu_0.04)SiO₅·0.01·Y₂SiO₅的发光物质的合成。可在保持示例1中所描述的灼烧条件的同时制备该发光物质，可以使用下面的起始原料和用量：215.58g SrCO₃、0.98g BaCO₃、1.13g Y₂O₃、3.47g Eu₂O₃，31.54g SiO₂和2.68g NH₄Cl。

(示例3)

在制备具有组成0.95·(Sr_2.8875Ba_0.01Cu_0.0025Eu_0.10)SiO₅·0.05·Gd₂SiO₅的发光物质时，可使用202.48g SrCO₃、0.94g BaCO₃，0.094g CuO、9.06g Gd₂O₃、8.36gEu₂O₃和30.94g SiO₂作为示例3中的起始原料，可向其添加4.0g NH₄Cl作为熔剂。在完全均质化之后，可将起始混合物转送至刚玉坩埚，该坩埚可置于高温炉中。在本示例中，可使固体混合物经历灼烧工序，该灼烧工序具有在约1200℃下保持10小时的第一阶段、在约1550℃下保持5小时的第二阶段以及保持在约1350℃下的第三阶段，在最后一个阶段的停留时间为2小时。在纯氮中执行灼烧，直至达到约1550℃的过渡段；在约1550℃的阶段中，在具有20％氢的N₂/H₂混合物中执行灼烧；然后在氮氢混合气(5％氢)中执行灼烧；在约1350℃灼烧阶段结束之后，以可能的最大速度执行冷却。可以以示例1中描述的方式执行发光物质的样品的后处理。

(示例4)

根据示例4的变化的制备例包括彼此独立地制备改变的氧正硅酸锶和稀土金属氧正硅酸盐，之后在单独的制造步骤中实施固溶体的形成。所获得的发光物质具有组成0.995·(Sr_2.498Ba_0.45Ca_0.002Eu_0.05)SiO₅·0.005·La₂SiO₅。

通过使用以下的量：184.39g SrCO₃、44.40g BaCO₃、0.078g CaF₂、3.96gEu₂O₃和31.54g SiO₂，可与示例1相似地实施(Sr_2.498Ba_0.45Ca_0.002Eu_0.05)SiO₅组分的合成。可使用325.81g La₂O₃、55.2g SiO₂和2.68g NH₄Cl在一步灼烧工艺中制备所需的氧正硅酸镧La₂SiO₅，之后将充分混合的起始原料在氮氢混合气中在约1380℃的温度下灼烧大约6小时。

对于所述组成的发光物质的制备，可使197.23g所制备的(Sr_2.498Ba_0.45Ca_0.002Eu_0.05)SiO₅组分和0.96g La₂SiO₅经历充分的混合工序，然后在氮-氢(5％)气流中在约1150℃下加热约6小时。

图6是示出发光物质的X射线衍射图谱的曲线图，工作例1至工作例4中描述了这些发光物质的制备。应当理解的是，文献中已知Sr₃SiO₅的反射，因为进行了晶格占位，所以与纯的Sr₃SiO₅相相比，衍射角可以发生微小移动。所述反射可归属于单斜SE₂SiO₅相，可能不会在任何图谱中发现存在反射的迹象。这种反射实际上只会发生在用于在氧正硅酸锶和相应的稀土金属氧正硅酸盐之间形成固溶体的所述浓度限度之外。

表1

【表1】

表1列举了可类似于示例2中所述的方法制备的根据本发明示例性实施例的另外的发光物质的晶格常数。发光体的晶格常数彼此非常相似。由于在氧正硅酸盐固溶体中用作发光物质的基体晶格的SE₂SiO₅的比例相对较小，所以对于晶格常数的变化，没有发现明显趋势。

在表2中，从所列出的根据本发明示例性实施例的发光物质的发光参数来看，在不同的氧正硅酸盐晶格之间固溶体形成的迹象是明显的。例如，可随着SE₂SiO₅比例的增加而被记录的色坐标的系统性移动和发射光谱的半峰全宽的系统性移动确定地指示出固溶体的形成。当一方面包含氧正硅酸钇或氧正硅酸钆并且另一方面包含氧正硅酸镧时，会出现差异。由于各种稀土元素的离子半径的差别，所以会必然产生上述差异。

本发明的发光物质的发光效率和其温度相关性与已知的Sr₃SiO₅:Eu发光物质相比显示出改善。

表2

【表2】

表2中列出的结果表明，按照制备方法，可制备具有相当的或稍微更高的发光效率的发光物质。在图7中，一起示出了示例1至示例4的根据本发明示例性实施例的发光物质的发射光谱。

为了评价材料的湿气稳定性，可在调节室中于85℃的温度和85％相对湿度下将发光物质的相应样品存放7天时间。之后，可将发光体在150℃下干燥，然后对其进行发光效率的比较测量。这样的研究的示例性结果列在表3中。

表3

【表3】

从所示的数据来看，能理解的是，结构Sr₃SiO₅:Eu的常规发光物质和以参考物的目的制备的(Sr_2.95Ba_0.01lEu_0.04)SiO₅发光物质在润湿步骤完成之后都仅具有它们初始发光效率的大约70％。相比之下，具有包括碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐的混合相基体晶格的本发明的铕掺杂的氧正硅酸盐发光物质具有显著改善了的抗湿性。在85℃/85％H气氛下存放七天之后，仍可实现＞90％的发光效率，在优化的样品的情况下是＞95％。

根据发明的示例性实施例，公开了一种包括发射紫外光或可见光的发光二极管的发光装置。可将发光物质设置在发光二极管的周围以吸收从发光二极管发射的光的至少一部分并发射波长与所吸收的光的波长不同的光。此外，发光装置可利用碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的固溶体(称为混合相)，其中，氧正硅酸盐发光物质可形成为Eu²⁺激活而导致发光的基体晶格。这种固溶体形成可导致固态基质的稳定化，并显著提高相应的发光体对大气湿度和其它环境因素的抗性。在这个示例中，本发明的发光物质的寿命和由其制造的发光布置的寿命能得到永久的提高。

根据本发明的发光物质可通过下式提供：

(1-x)M^II ₃SiO₅·xSE₂SiO₅:Eu。

这组发光物质包括Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体，对于该Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体，碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的固溶体(称为混合相)可用作基体晶格。在特定的浓度限度内，两种不同类型的氧正硅酸盐之间固溶体的形成是可能的，已经检测到该固溶体的形成，该固溶体可用下面的符号表征：

(1-x)M^II ₃SiO₅·xSE₂SlO₅。

在常规结构式中，M^II优选地表示Sr的碱土金属离子，或表示从由元素镁、钙、钡、铜、锌和锰组成的组中选择的另一碱土金属离子或者另一二价金属离子，除锶之外，可以以限定的量使用这些离子，并且还可以以彼此混合的方式使用这些离子。在钡的情况下，完全取代锶是可能的。除了锶之外被包含的其它二价金属离子的比例可以达大约0.5。

通式中使用的符号SE可表示稀土金属，并代表钇、镧和镧系元素(即，原子序数为58至71的元素)的三价金属离子，但优选地是元素钇、镧、钆及镥的对应的离子。这些离子可以以单独组分或以彼此混合的方式被包含到基质中。

除了铕这种掺杂元素之外(包括铕和不包括铕)，在原理上，另外的二价稀土金属离子(例如钐、镱的二价稀土金属离子)或者特定的三价稀土金属离子(例如铈离子Ce³⁺)在原理上也可用作激活剂。

为了优化发光性能和稳定行为的目的，在根据本发明示例性实施例的发光物质的组成的情况下，更进一步的改变是可能的。因此，例如，硅可由锗取代和/或由铝、镓、硼或者磷取代，然而应注意的是，在最后所述的情况下，为了保持电荷平衡，采取适当的计量是必要的。这些情况可进一步向根据本发明的基体晶格中加入例如一价阳离子锂、钠或钾或阴离子，例如氟、氯、溴或者碘。

根据示例性实施例，发光物质具有下式：

(1-x)(Sr_3-a-b-zBa_aCa_bM^II _cEu_z)SiO₅·xSE₂SiO₅，

其中M^II＝Mg、Cu、Zn和/或Mn，并且

SE＝Y、La、Gd和/或Lu和/或从由原子序数为58至71的镧系元素组成的组中选择的另一种元素，

并且摩尔比例如下：

x≤0.2，具体地x≤0.1，

0≤a≤3，0≤b≤0.05，0≤c≤0.5

并且z≤0.25。

碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐不仅在各阳离子的电荷和性质方面彼此不同，而且具有显著不同的晶体结构。特性不同的原因是碱土金属化合物形成具有空间群P4/ncc的四方晶格，但稀土金属氧正硅酸盐以分别具有空间群P2/c和B2/b的单斜晶系结晶。

两类化合物都是适合用稀土金属激活剂掺杂的主晶格。正如描述的，碱土金属氧正硅酸盐优选地用二价离子(即，例如，Eu²⁺离子)掺杂，但当然，具体地讲，三价稀土金属离子(即，例如，Eu³⁺或Ce³⁺激活剂)可被包含到稀土金属氧正硅酸盐基体晶格中。在本文中，可提及例如发光物质Y₂SiO₅:Ce作为这一类发光物质的代表，并且在用电离或UV辐射激发时，该发光物质Y₂SiO₅:Ce可在可见光谱的蓝色区域内以非常有效的方式发射，因此可用在X射线检测器、电子束管或PDP显示器中。

根据发明的示例性实施例，碱土金属和稀土金属的氧正硅酸盐在特定的浓度限度内可彼此形成固溶体，即结晶混合相，并且这种基体晶格的Eu²⁺激活形成具有显著改善的湿气稳定性的高效发光物质。用于固溶体形成的浓度范围可达稀土金属氧正硅酸盐的大约15mol％。

当使用高能辐射来激发时，根据发光物质的具体化学组成，发光物质可在光谱的可见部分中发射，优选地，在大约560nm和大约620nm之间的范围内发射。Eu²⁺发光的可激发性可从UV范围中的大约220nm延伸至可见范围中的大约550nm，这意味着：即使用绿色激发辐射，也可激发本发明的发光体，从而产生高效的黄色至橙色或红色发光。即使在用电子束、X射线束或伽马辐射照射发光物质时，也可出现密集的且技术上可用的发光过程。由于其发光性能，所以发光物质可用作辐射转换体，以将电离伽马辐射或X射线或电子束、紫外、蓝色或绿色辐射转换成可优选地以黄色、橙色或红色光谱范围发射的较长波长的可见光。因为辐射转换体单独地或与其它发光物质组合起来发射蓝光、绿光、黄光和/或红光，所以它们可用在多种技术设备中，例如，用在阴极射线管和其它成像系统(例如扫描激光束系统)中，用在X射线图像转换器中，用在发射有色光和白光的LED、荧光灯中，用在太阳能电池或温室板和玻璃中。

通过组合从发光二极管发射的光和从发光物质发射的光，发光装置可实现白光或期望颜色的光。例如，可通过混合从发光二极管发射的光和从发光物质发射的光来实现白光或期望颜色的光。此外，可添加其它发光物质以实现期望颜色的光。

发光物质可设置在发光二极管的侧面、顶面或底面的至少一面上。此外，发光体可被混合到胶粘剂或模制构件中，以使发光体可设置在发光二极管的周围。

发光二极管和发光物质可形成在一个封装件中。另外，其它发光二极管可形成在该封装件中。其它发光二极管可发射波长与上述发光二极管的波长相同或不同的光。例如，其它发光二极管可发射波长比发光物质的发射峰波长更长的光。

封装件可包括其上安装有发光二极管的基板，所述基板包括印刷电路板和引线框。此外，封装件还可包括反射从发光二极管发射的光的反射器。在该示例中，发光二极管可安装在反射器中。

此外，发光装置还可包括用于包封基板上的发光二极管的模制构件。发光物质可分布在模制构件中，但不限于此。

此外，封装件可包括散热器，并且发光二极管可安装在散热器上。

在本发明的各种实施例中，发光二极管可由(Al，Ga，In)N基复合半导体形成。

发光二极管可具有例如在n型和p型半导体层之间设置有单个活性区的双异质结构、单量子阱结构或多量子阱结构。

发光二极管可包括在单个基板上彼此分开的多个发光单元。每个发光单元包括活性区，并且这些发光单元可通过导线彼此串联和/或并联连接，使得发光单元可在AC电源下被直接驱动。通过形成桥式整流器和连接到桥式整流器的发光单元的串联阵列，或者通过在单个基板上形成发光单元的串联阵列(这些阵列彼此反并联电连接)，可以用AC电源驱动这样的AC发光二极管，而不需要外部AC-DC转换器。

对于本领域技术人员而言明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和变化。因此，只要对本发明的修改和变化落入所附的权利要求及其等同物的范围内，本发明就意图覆盖这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种发光装置，所述发光装置包括：

发光二极管；以及

发光物质，设置在发光二极管周围以吸收从发光二极管发射的光的至少一部分，所述光具有与被吸收的光的波长不同的波长，其中，发光物质包括Eu2+掺杂的硅酸盐发光体以形成碱土金属氧正硅酸盐和稀土金属氧正硅酸盐之间的混合相，混合相用作Eu²⁺激活而导致发光的基体晶格。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，根据式(1-x)M^II ₃SiO₅·xSE₂SiO₅:Eu提供Eu²⁺掺杂的硅酸盐发光体，

其中，M^II代表二价金属离子，所述二价金属离子包括从由锶离子和钡离子组成的组中选择的至少一种，SE代表稀土金属。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，M^II包括从由Mg、Ca、Cu、Zn和Mn组成的组中选择的至少一种二价金属离子。

4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，从由Mg、Ca、Cu、Zn和Mn组成的组中选择的至少一种二价金属离子的比例小于或等于大约0.5。

5.根据权利要求2所述的发光装置，其中，稀土金属包括从由Y、La和原子系数为58至71的镧系元素组成的组中选择的至少一种三价金属离子。

6.根据权利要求2所述的发光装置，其中，稀土金属包括从由Y、La、Gd和Ru组成的组中选择的至少一种三价金属离子。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其中，除Eu之外，发光体还包括作为激活剂的二价稀土金属离子和三价稀土金属离子。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其中，二价稀土金属离子激活剂是钐离子或镱离子。

9.根据权利要求7所述的发光装置，其中，三价稀土金属离子激活剂是铈离子Ce³⁺。

10.根据权利要求1所述的发光装置，其中，根据式(1-x)(Sr_3-a-b-zBa_aCa_bM^II _cEu_z)SiO₅·xSE₂SiO₅提供发光体，

其中，M^II是从由Mg、Cu、Zn和Mn组成的组中选择的至少一种，

SE是从由Y、La和原子系数为58至71的镧系元素组成的组中选择的元素，

x≤0.2，

0≤a≤3，0≤b≤0.05，0≤c≤0.05，

并且z≤0.25。

11.根据权利要求10所述的发光装置，其中，x＝0.1。

12.根据权利要求1所述的发光装置，所述发光装置还包括：

通过混合从发光二极管发射的光和从发光物质发射的光来实现白光或期望颜色的光。

13.根据权利要求1所述的发光装置，其中，发光物质具有大约560nm和大约620nm之间的峰值波长。

14.根据权利要求1所述的发光装置，其中，发光二极管和发光物质形成于一个封装件中。

15.根据权利要求14所述的发光装置，所述发光装置还包括形成于封装件中的发光二极管，其中，所述发光二极管发射波长比发光物质的发射峰波长更长的光。

16.根据权利要求14所述的发光装置，其中，封装件包括其上安装有发光二极管的基板。

17.根据权利要求16所述的发光装置，其中，基板包括印刷电路板和引线框。

18.根据权利要求17所述的发光装置，所述发光装置还包括模制构件，模制构件包封位于基板上的发光二极管，其中，发光物质分布在模制构件中。

19.根据权利要求14所述的发光装置，其中，封装件包括其上安装有发光二极管的散热器。

20.根据权利要求1所述的发光装置，其中，发光二极管包括多个发光单元。

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