CN106459754A - 红色发射磷光体和相关装置 - Google Patents

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Abstract

一种合成锰(Mn4+)掺杂磷光体的方法包括研磨式I磷光体前体的颗粒，并使经研磨颗粒与含氟氧化剂在升高的温度下接触，Ax[MFy]:Mn4+ (I)，其中A为Li、Na、K、Rb、Cs或其组合；M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或其组合；x为[MFy]离子的电荷的绝对值；y为5、6或7。

Description

红色发射磷光体和相关装置
背景
基于由Mn4+活化的络合氟化物材料的红色发射磷光体，例如描述于US 7,358,542、US7,497,973和US 7,648,649的那些，可与黄色/绿色发射磷光体（例如YAG:Ce）或其它石榴石组合物组合使用以实现来自蓝色LED的暖白色光(在黑体轨迹（blackbody locus）上CCT<5000 K，显色指数(CRI) >80)，其等同于由当前的荧光灯、白炽灯和卤素灯所产生的那种。这些材料强烈地吸收蓝光并在约610-635 nm之间有效地发射，而具有很少的深红/NIR发射。因此，与红色磷光体相比发光效能被最大化，所述红色磷光体在眼敏感性弱的较深红色具有明显发射。量子效率在蓝色(440-460 nm)激发下可超过85%。
虽然使用Mn4+掺杂氟化物主体的照明系统的效能和CRI可能很高，但一个可能限制是它们在高温和高湿(HTHH)条件下易受降解。可用合成后处理步骤减少此降解，如US 8,252,613中所述。然而，希望进一步提高材料的稳定性。
发明简述
简而言之，在一个方面，本发明涉及一种合成锰(Mn4+)掺杂磷光体的方法。研磨式I磷光体前体到所需粒径，然后使其与含氟氧化剂在升高的温度下接触，以形成Mn4+掺杂磷光体
Ax[MFy]:Mn4+ (I)
其中
A为Li、Na、K、Rb、Cs或其组合；
M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或其组合；
x为[MFy]离子的电荷的绝对值；
y为5、6或7。
在另一个方面，本发明涉及可通过这种方法制备的Mn4+掺杂磷光体，和包括Mn4+掺杂磷光体的照明装置和背光装置。
附图
当参考附图阅读以下详述时，本发明的这些和其它的特征、方面和优点会变得更好理解，在所述附图中相似的标记在整个附图中代表相似的部分，其中：
图1是本发明的一个实施方案的照明设备的横截面示意图。
图2是本发明的另一个实施方案的照明设备的横截面示意图。
图3是本发明的又另一个实施方案的照明设备的横截面示意图。
图4是本发明的一个实施方案的照明设备的剖面侧透视图。
图5是表面安装装置(SMD)背光LED的透视示意图。
发明详述
如在整个说明书和权利要求书中所用，可用近似语言修饰任何定量表达，这些表达可容许改变，而不引起所涉及基本功能的改变。因此，由词语例如“约”修饰的数值不限于所指定的精确值。在某些情况下，近似语言可对应于用于测量数值的仪器的精确度。在以下说明书和权利要求中，除非本文另外清楚地指明，单数形式“一个”和“该”包括复数对象。
在本发明的方法中，研磨磷光体前体，随后处理经研磨颗粒，以提高所得Mn4+掺杂磷光体的性能和稳定性(量子效率、热稳定性、湿度稳定性和光通量稳定性)。为了所需性质，研磨(磨细)磷光体前体，以减小粒径。例如，由于磷光体粒径减小，包封剂材料(例如，硅酮)中颗粒的沉降速率(或沉积速率)减小。通过控制粒径和粒径分布，可调节颗粒的沉降速率以匹配，慢于或快于混合物中的其它磷光体，并因此能够控制磷光体分离。分离磷光体可有利使Mn4+掺杂磷光体免于激发通量引起的破坏。另外，为了达到所需色点，可控制磷光体颗粒的量和位置(更接近或远离LED芯片)。另外，小粒径(D50粒径小于30微米)可允许使用简单沉积技术，例如喷涂技术。
磷光体前体是式I的Mn4+掺杂的络合氟化物材料。在本发明的上下文中，术语“络合氟化物材料或磷光体”是指配位化合物，含有至少一个配位中心，该配位中心被作为配体的氟离子包围，并按需要由反离子进行电荷补偿。在一个实施例K2SiF6:Mn4+中，配位中心是Si，反离子是K。络合氟化物有时被写作简单的二元氟化物的组合，但这样的表示方式不指明配位中心周围的配体的配位数。方括号（有时为简便起见而省略）表示其包含的络合离子是不同于简单的氟离子的新的化学物类。活化剂离子(Mn4+)也作为配位中心，替代主晶格的部分中心，如Si。主晶格（包括反离子）可进一步改变活化剂离子的激发和发射性质。
在具体的实施方案中，前体的配位中心即式I中的M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr或其组合。更特别地，该配位中心为Si、Ge、Ti或其组合，反离子或式I中的A为Na、K、Rb、Cs或其组合，y是6。式I的前体的实例包括K2[SiF6]:Mn4+、K2[TiF6]:Mn4+、K2[SnF6]:Mn4+、Cs2[TiF6]:Mn4+、Rb2[TiF6] :Mn4+、Cs2[SiF6] :Mn4+、Rb2[SiF6] :Mn4+、Na2[TiF6]:Mn4+、Na2[ZrF6]:Mn4+、K3[ZrF7]:Mn4+、K3[BiF6]:Mn4+、K3[YF6]:Mn4+、K3[LaF6]:Mn4+、K3[GdF6]:Mn4+、K3[NbF7]:Mn4+、K3[TaF7]:Mn4+。在特别的实施方案中，式I的前体是K2SiF6:Mn4+。
可通过在本领域已知的研磨技术研磨磷光体前体。研磨技术的非限制实例可包括行星式研磨、损耗研磨、球磨、喷气研磨、雾化器技术或其组合。在一个具体实施方案中，球磨磷光体前体。可使用提供减小粒径(例如，D50粒径小于约30微米)的其它研磨(磨细)技术。在一个实施方案中，研磨在真空或在惰性环境中进行。因此，应了解，通过这些机械手段减小磷光体前体粒径的任何方法不应脱离本发明的范围。
研磨或磨细式I磷光体前体的颗粒以一定旋转速度进行选择的时间，这部分取决于研磨前颗粒的粒径与研磨后所得颗粒的所需粒径。在一个实施方案中，颗粒具有在研磨后小于约30微米D50值(或D50粒径)的粒径分布。在具体实施方案中，经研磨颗粒的D50粒径为约10微米至约20微米，更具体地讲，约12微米至约18微米。
在一些实施方案中，可用液体介质研磨。液体介质可包括酮(例如，丙酮)、醇、酯(例如，乙酸叔丁酯)、水、酸或其混合物。在研磨期间，式I的磷光体组合物通常与液体介质通过水解和氧化还原反应而起反应，并显示性能降低。例如，表1显示在与丙酮研磨时K2[SiF6]:Mn4+ (PFS)的量子效率随时间降低。除了式I的磷光体对很多液体介质的敏感性外，研磨也可将缺陷引入式I的磷光体前体，从而降低所得磷光体的性能。
或者，在干燥空气或其它环境干燥研磨时，磷光体颗粒破坏增加这些颗粒对水解的敏感性，并且在空气中与水分发生氧化还原反应。这也可降低磷光体的性能。
因此，根据本发明的实施方案，在研磨后处理颗粒，以提高所得Mn4+掺杂磷光体的性能和稳定性(量子效率、热稳定性、湿度稳定度、通量稳定性和颜色稳定性)。在一个实施方案中，使经研磨颗粒与气态形式的含氟氧化剂在高温接触。
颗粒与含氟氧化剂接触的高温为在约200℃至约700℃范围内的任何温度，具体地讲，在接触期间约350℃至约600℃，在一些实施方案中约200℃至约700℃。在本发明的不同实施方案中，温度为至少100℃，具体地讲，至少225℃，更具体地讲，至少350℃。使磷光体前体颗粒与氧化剂接触足以提高所得磷光体性能和稳定性的时间。时间和温度相关，并且可一起调节，例如，增加时间同时降低温度，或提高温度同时减少时间。在具体实施方案中，时间为至少1小时，具体地讲，至少4小时，更具体地讲，至少6小时，最具体地讲，至少8小时。
在升高的温度下保持所需时间后，可以控制的速率降低温度，同时保持氧化气氛初始冷却时间。在初始冷却时间后，可以相同或不同速率控制冷却速率，或者不控制。在一些实施方案中，至少控制冷却速率直至达到200℃温度。在其它实施方案中，至少控制冷却速率直至达到安全清除气氛的温度。例如，在清除氟气氛开始前，可使温度降低到约50℃。
以≤5℃/分钟的控制的速率降低温度可得到与以10℃/分钟速率降低温度比较具有较优性能的磷光体产物。在不同的实施方案中，速率可以控制在≤5℃/分钟，具体地讲，≤3℃/分钟，更具体地讲，≤1℃/分钟速率。
以控制的速率降低温度经历的时间与接触温度和冷却速率相关。例如，在接触温度为540℃且冷却速率为10℃/分钟时，控制冷却速率的时间可小于1小时，随后，可使温度降到清除或环境温度，而不用外部控制。在接触温度为540℃且冷却速率≤5℃/分钟时，冷却时间可小于2小时。在接触温度为540℃且冷却速率≤3℃/分钟时，冷却时间可小于3小时。在接触温度为540℃且冷却速率≤1℃/分钟时，冷却时间可小于4小时。例如，可在控制冷却下使温度降低到约200℃，然后可中断控制。在控制的冷却阶段后，温度可以比初始控制速率更高或更低的速率下降。
含氟氧化剂可以为F2、HF、SF6、BrF5、NH4HF2、NH4F、KF、AlF3、SbF5、ClF3、BrF3、KrF、XeF2、XeF4、NF3、SiF4、PbF2、ZnF2、SnF2、CdF2或其组合。在具体实施方案中，含氟氧化剂为F2。可改变气氛中氧化剂的量，以得到稳定的磷光体颗粒，特别是与改变时间和温度结合。在含氟氧化剂为F2时，气氛可包含至少0.5% F2，虽然在一些实施方案中较低浓度可能有效。具体地讲，气氛可包含至少5% F2，更具体地讲，至少20% F2。气氛可另外包含氮、氦、氖、氩、氪、氙，与含氟氧化剂任意组合。在具体实施方案中，气氛由约20% F2和约80%氮组成。
经研磨颗粒与含氟氧化剂接触的方式不关键，可以足以使前体颗粒转化成具有所需性质的稳定的磷光体的任何方式完成。在一些实施方案中，包含前体颗粒的室可被加料，然后密封，使得在加热该室时产生过压，而在其它实施方案中，使氟和氮混合物在整个退火过程流动，从而保证更均匀的压力。在一些实施方案中，可在一定时间段后引入额外剂量的含氟氧化剂。
在一个实施方案中，在使颗粒与含氟氧化剂接触后，进一步用含水氢氟酸中式II组合物的饱和溶液处理经研磨颗粒，如US 8,252,613中所述。
Ax [MFy] (II)
磷光体与溶液接触所处的温度为约20℃至约50℃。处理磷光体所需的时间为约1分钟至约5小时，具体地讲，约5分钟至约1小时。HF水溶液中氢氟酸的浓度为约20%重量至约70%重量，具体地讲，约40%重量至约70%重量。较低浓度溶液可导致磷光体较低产率。
本文所述的任何数值包括以1单位增量从较低值到较高值的所有值，其条件为在任何较低值和任何较高值之间隔离至少2个单位。例如，如果陈述组分的量或工艺变量(例如，温度、压力、时间等)的数值为例如1至90，优选20至80，更优选30至70，则在本说明书中旨在明确列举例如15至85、22至68、43至51、30至32等的数值。对于小于1的数值，则适当地将1单位认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这些只是明确所指的实例，在所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合均应认为是在本申请中以类似方式明确陈述。
在另一个方面，本发明涉及一种方法，该方法包括研磨磷光体前体颗粒，然后使经研磨前体颗粒在升高的温度下与含氟氧化剂接触，以形成Mn4+掺杂磷光体，该前体选自
(A) A2[MF5]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合；其中M选自Al、Ga、In及其组合；
(B) A3[MF6]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合；其中M选自Al、Ga、In及其组合；
(C) Zn2[MF7]:Mn4+，其中M选自Al、Ga、In及其组合；
(D) A[In2F7]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合；
(E) A2[MF6]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合；其中M选自Ge、Si、Sn、Ti、Zr及其组合；
(F) E[MF6]:Mn4+，其中E选自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn及其组合；其中M选自Ge、Si、Sn、Ti、Zr及其组合；
(G) Ba0.65Zr0.35F2.70:Mn4+；和
(H) A3[ZrF7]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合。
方法的时间、温度和含氟氧化剂如上所述。
式I和组(A)-(H)的Mn4+掺杂前体中和磷光体产物中锰的量为基于前体或稳定磷光体总重量约0.3%重量至约2.5%重量(约1.2%mol至约10%mol)。在一些实施方案中，锰的量为约0.3%重量至约1.5%重量(约1.2%mol至约6%mol)，具体地讲，约0.50%重量至约0.85%重量(约2%mol至约3.4%mol)，更具体地讲，约0.65%重量至约0.75%重量(约2.6%mol至约3%mol)。在其它实施方案中，锰的量为约0.75%重量至2.5%重量(约3%mol至约10%mol)，具体地讲，约0.9%重量至1.5%重量(约3.5%mol至约6%mol)，更具体地讲，约0.9%重量至约1.4%重量(约3.0%mol至约5.5%mol)，甚至更具体地讲，约0.9%重量至约1.3%重量(约3.5%mol至约5.1%mol)。
本发明的一个实施方案的照明设备或发光组装体或灯10显示于图1中。照明设备10包括半导体辐射源(显示为发光二极管(LED)芯片12)和电连接到LED芯片的引线14。引线14可以为由较粗引线框架16支承的细线，或者，引线可以为自支承电极并可省略引线框架。引线14对LED芯片12提供电流，并因此使其发射辐射。
灯可包括在其发射的辐射导向磷光体上时能够产生白光的任何半导体蓝色或UV光源。在一个实施方案中，半导体光源为掺有不同杂质的蓝色发射LED。因此，LED可包括基于任何适合III-V、II-VI或IV-IV半导体层且具有约250至550nm发射波长的半导体二极管。具体地讲，LED可包含至少一个含GaN、ZnSe或SiC的半导体层。例如，LED可包含由式IniGajAlkN(其中0≤i，0≤j，0≤k，并且I+j+k=1)表示的具有大于约250nm且小于约550nm的发射波长的氮化物半导体。在具体实施方案中，芯片为具有约400nm至约500nm峰发射波长的近uv或蓝色发射LED。这些LED半导体在本领域已知。为方便起见，辐射源在本文中被描述为LED。然而，本文所用的该术语旨在包括所有半导体辐射源，包括例如半导体激光二极管。另外，虽然本文讨论的本发明的示例性结构的一般讨论涉及基于无机LED的光源，但应了解，LED芯片可由另一种辐射源代替，除非另有说明，并且对半导体、半导体LED或LED芯片的任何提及只表示任何适合的辐射源，包括但不限于有机发光二极管。
在照明设备10中，磷光体材料或组合物22辐射耦合到LED芯片12。辐射耦合是指元件相互结合，以便辐射从一个元件透射到另一个元件。磷光体组合物22通过任何适合方法沉积于LED 12上。例如，可形成磷光体的水基悬浮体并作为磷光体层施加到LED表面。在一种这样的方法中，围绕LED布置其中随机悬浮有磷光体颗粒的硅酮浆料。此方法只是磷光体组合物22和LED 12的可能位置的示例。因此，通过在LED芯片12上涂覆并且干燥磷光体悬浮体，可将磷光体组合物22在LED芯片12的发光表面上涂覆，或直接涂到其上。在硅酮基悬浮体的情况下，在适合温度使悬浮体固化。壳18和包封剂20两者均应透明，以允许白光24透射通过那些元件。虽然不想作为限制，但在一些实施方案中，磷光体组合物的D50粒径为约1至约50微米，具体地讲，约10至约35微米。
在其它实施方案中，磷光体组合物22散布于包封剂材料20内，而不是直接形成于LED芯片12上。磷光体(粉末形式)可散布于包封剂材料20的单一区域内，或者散布遍及包封剂材料的整个体积。由LED芯片12发射的蓝光与磷光体组合物22发射的光混合，混合光显现为白光。如果要使磷光体散布于包封剂材料20内，则可将磷光体粉末加到聚合物或硅酮前体，然后可使混合物固化，以使聚合物或硅酮材料在混合物负载到LED芯片12上之后或之前凝固。也可使用其它已知的磷光体散布方法，例如传递负载。
在一些实施方案中，包封剂材料20具有折光指数R，除了磷光体组合物22外，还包含具有小于约5%吸光度和R±0.1折光指数的稀释剂材料。稀释剂材料具有≤1.7的折光指数，具体地讲，≤1.6，更具体地讲，≤1.5。在具体实施方案中，稀释剂材料为式II: Ax [MFy]的材料，并具有约1.4的折光指数。向磷光体/硅酮混合物加入光学惰性材料可产生通过磷光体/包封剂混合物的光通量的更渐变的分布，并且可对磷光体产生较小破坏。用于稀释剂的适合材料包括具有约1.38(AlF3和K2NaAlF6)至约1.43(CaF2)的折光指数的氟化物化合物,例如LiF、MgF2、CaF2、SrF2、AlF3、K2NaAlF6、KMgF3、CaLiAlF6、K2LiAlF6和K2SiF6,和具有约1.254至约1.7的折光指数的聚合物。适合用作稀释剂的聚合物的非限制实例包括聚碳酸酯、聚酯、尼龙、聚醚酰亚胺、聚醚酮和衍生自苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、乙酸乙烯酯、乙烯、氧化丙烯和氧化乙烯单体的聚合物及其共聚物,包括卤化和非卤化衍生物。在硅酮固化前，这些聚合物粉末可直接加入硅酮包封剂。
在另一个实施方案中，磷光体组合物22涂覆于壳18的表面上，而不是形成于LED芯片12上。磷光体组合物优选涂在壳18的内表面上，虽然如果需要，磷光体可涂在壳的外表面上。磷光体组合物22可涂在壳的整个表面上，或者只涂覆壳的表面的顶部。由LED芯片12发射的UV/蓝光与磷光体组合物22发射的光混合，混合光显现为白光。当然，磷光体可位于任何两个或所有三个位置，或者在任何其它适合位置，例如与壳分离或结合到LED。
图2图示说明根据本发明的系统的第二结构。图1-4的相应编号(例如，在图1中12，在图2中112)与各图中的相应结构有关，除非另外说明。图2的实施方案的结构与图1的结构类似，不同之处在于磷光体组合物122散布在包封剂材料120内，而不是直接在LED芯片112上形成。磷光体(粉末形式)可散布于包封剂材料的单一区域内，或者散布遍及包封剂材料的整个体积。由LED芯片112发射的辐射(由箭头126指示)与磷光体122发射的光混合，混合光显现为白光124。如果要使磷光体散布于包封剂材料120内，则可将磷光体粉末加到聚合物前体，并负载在LED芯片112周围。然后可使聚合物或硅酮前体固化，以凝固聚合物或硅酮。也可使用其它已知的磷光体散布方法，例如传递模塑。
图3图示说明根据本发明的系统的第三可能结构。图3中所示实施方案的结构与图1的结构类似，不同之处在于将磷光体组合物222涂在罩218的表面上，而不是在LED芯片212上形成。磷光体组合物222优选涂在罩218的内表面上，虽然如果需要，磷光体可涂在罩的外表面上。磷光体组合物222可涂在罩的整个表面上，或者只涂覆罩的表面的顶部。由LED芯片212发射的辐射226与磷光体组合物222发射的光混合，混合光显现为白光224。当然，图1-3的结构可以组合，并且磷光体可位于任何两个或所有三个位置，或者在任何其它适合位置，例如与罩分离或结合到LED。
在任何以上结构中，灯也可包括在包封剂材料中包埋的多个散射颗粒(未显示)。散射颗粒可包括例如氧化铝或氧化钛。散射颗粒有效散射从LED芯片发射的定向光，优选具有可忽略量的吸收。
如图4中的第四结构所示，LED芯片412可安装在反射杯430中。杯430可用介电材料制成，或者用介电材料涂覆，介电材料例如氧化铝、氧化钛或在本领域已知的其它介电粉末，或者由反射金属涂覆，反射金属例如铝或银。图4的实施方案的结构的其余部分与任何前述图的结构相同，并且可包括两根引线416、导线432和包封剂材料420。反射杯430由第一引线416支承，并且用导线432使LED芯片412与第二引线416电连接。
另一个结构(特别对于背光应用)为表面安装装置("SMD")类型发光二极管550，如图5中所示。这种SMD为“侧发射类型”，并且在光导元件554的突出部分上具有发光窗552。SMD包可包含以上限定的LED芯片，和通过从LED芯片发射的光激发的磷光体材料。其它背光装置包括但不限于电视、计算机、监视器、智能手机、平板计算机和具有包括半导体光源和本发明的颜色稳定的Mn4+掺杂的磷光体的显示器的其它手持装置。
当使用在350至550nm发射的LED和一种或多种其它适合的磷光体时，所得照明系统产生具有白色的光。灯10也可包括在包封剂材料中包埋的散射颗粒(未显示)。散射颗粒可包括例如氧化铝或氧化钛。散射颗粒有效散射从LED芯片发射的定向光，优选具有可忽略量的吸收。
除了Mn4+掺杂的磷光体外，磷光体组合物22也可包含一种或多种其它磷光体。当与在约250nm至550nm范围发射辐射的蓝色或近UV LED组合用于照明设备时，组装体发射的产生的光为白光。可在混合物中使用其它磷光体，例如绿色、蓝色、黄色、红色、橙色或其它颜色磷光体，以定制所得光的白色，并产生特定光谱功率分布。适用于磷光体组合物22的其它材料包括电致发光聚合物，如聚芴，优选聚(9,9-二辛基芴)及其共聚物，如9,9'-二辛基芴-双-N,N'-(4-丁基苯基)二苯基胺共聚物(F8-TFB)；聚(乙烯基咔唑)和聚苯乙炔及其衍生物。另外，发光层可包括蓝色、黄色、橙色、绿色或红色磷光染料或金属络合物或其组合。适合用作磷光染料的材料包括但不限于三(1-苯基异喹啉)合铱(III)(红色染料)、三(2-苯基吡啶)合铱(绿色染料)和双(2-(4,6-二氟苯基)吡啶-N,C2)合铱(III)(蓝色染料)。也可使用购自ADS(American Dyes Source，Inc.)的市售荧光和磷光金属络合物。ADS绿色染料包括ADS060GE、ADS061GE、ADS063GE和ADS066GE、ADS078GE及ADS090GE。ADS蓝色染料包括ADS064BE、ADS065BE和ADS070BE。ADS红色染料包括ADS067RE、ADS068RE、ADS069RE、ADS075RE、ADS076RE、ADS067RE和ADS077RE。
用于磷光体组合物22的合适的磷光体包括但不限于：
。
磷光体混合物中各单独磷光体之比可取决于所需光输出的特征而改变。可调节不同实施方案磷光体混合物中单独磷光体的相对比例，使得在它们的发射混合并用于LED照明装置时，产生在CIE色度图上预定x和y值的可见光。如上所述，优选产生白光。例如，此白光可具有约0.20至约0.55的x值，和约0.20至约0.55的y值。然而，如上所述，可根据最终用户需要改变磷光体组合物中各磷光体的精确特性和量。例如，该材料可用于液晶显示器(LCD)背光照明所用的LED。在此应用中，基于通过LCD/滤色器组合后所需的白色、红色、绿色和蓝色近似调谐LED色点。在此所给的用于混合的可能的磷光体列表不意味穷举，这些Mn4+掺杂磷光体可与具有不同发射的各种磷光体混合，以得到所需的光谱功率分布。
本发明的Mn4+掺杂磷光体还可用于以上所述以外的应用。例如，所述材料可作为磷光体用于荧光灯、用于阴极射线管、用于等离子显示装置或用于液晶显示器(LCD)。所述材料也可作为闪烁体用于电磁热量计、用于γ射线摄像机、用于计算机断层摄影扫描仪或用于激光。这些用途只为示例性的，而不是限制性的。
实施例
以下实施例仅为说明，不应将这些实施例解释为对所要求保护的发明范围的任何限制。
锰(Mn4+)掺杂K2SiF6根据引用美国专利7,497,973中所述方法在HF溶液中用约70℃干燥温度合成。
在丙酮中球磨K2SiF6:Mn4+的72.6微米D50颗粒20分钟。表1显示与初合成K2SiF6:Mn4+比较在研磨5分钟和20分钟后K2SiF6:Mn4+的量子效率降低。
表1
样品研磨时间(分钟) D50粒径(微米) QE(相对) Abs
0(初合成) 72.6 100% 90%
5 61.7 94% 89%
20 22.3 86% 70%
实施例1：
将具有46微米D50粒径的颗粒且包含基于前体材料总重量0.76%重量Mn的15g锰掺杂氟硅酸钾(PFS:Mn)前体K2SiF6:Mn4+加到包含干研磨介质的250毫升nalgene瓶，并在瓶中密封。将瓶放在辊磨上经历15分钟。从瓶移出经研磨前体，前体具有16微米D50颗粒。
然后将经研磨前体颗粒放入炉室。抽空炉室，并用包含20% F2 /80% N2的气氛填充。然后将室加热到540℃。在前体退火8小时后，使室冷却到室温。抽空氟氮混合物，用氮填充室并排放数次，以保证在打开室前完全去除氟气。然后，通过在含100mL K2SiF6饱和溶液(最初通过在室温在40% HF中加入~5g K2SiF6，搅拌，并过滤溶液制备)的特氟隆烧杯中放入粉末(~10g)，用K2SiF6饱和溶液处理经退火PFS粉末。缓慢搅拌悬浮体，过滤，在丙酮中洗涤3-5次，并在真空下干燥滤液。
实施例2：
将具有46微米D50粒径的颗粒且包含基于前体材料总重量0.76%重量Mn的15g锰掺杂氟硅酸钾(PFS:Mn)前体K2SiF6:Mn4+加到包含干研磨介质的250毫升nalgene瓶，并在瓶中密封。将瓶放在辊磨上经历15分钟。从瓶移出经研磨前体，前体具有24微米和30微米之间的D50颗粒。表2显示，在研磨后，PFS:Mn前体的QE减小。
然后将经研磨前体颗粒放入炉室。抽空炉室，并用包含20% F2 /80% N2的气氛填充。然后将室加热到540℃。在前体退火8小时后，使室冷却到室温。抽空氟氮混合物，用氮填充室并排放数次，以保证在打开室前完全去除氟气。然后，通过在含100mL K2SiF6饱和溶液(最初通过在室温在40% HF中加入~5g K2SiF6，搅拌，并过滤溶液制备)的特氟隆烧杯中放入粉末(~10g)，用K2SiF6饱和溶液处理(湿处理)经退火PFS粉末。缓慢搅拌悬浮体，过滤，在丙酮中洗涤3-5次，并在真空下干燥滤液。
表2显示实施例1和实施例2的PFS样品与市售磷光体K2SiF6:Mn(比较性实施例)的量子效率(QE)和稳定性(在高通量条件下检验)。经研磨和后处理样品显示与比较性实施例的PFS和初合成PFS样品比较提高的量子效率(QE)和寿命，并经历显著较小的破坏。也对实施例2观察到，退火提高PFS粉末的QE 23%-28%，减小在300nm的吸光度，并提高寿命。另外，湿处理提高HTHH(高温高湿)稳定性。HTHH破坏或损失从大于45%改善到小于10%。
表2
虽然本文已只说明和描述本发明的某些特征，但本领域的技术人员应想到很多修改和变化。因此，应了解，所附权利要求旨在覆盖落在本发明真实精神内的所有这些修改和变化。

Claims (16)

1. 一种合成锰掺杂磷光体的方法，所述方法包括：
研磨式I磷光体前体的颗粒；并且
Ax [MFy]:Mn4+ (I)
使经研磨颗粒与含氟氧化剂在升高的温度下接触，
其中，
A为Li、Na、K、Rb、Cs或其组合；
M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd或其组合；
x为[MFy]离子的电荷的绝对值；
y为5、6或7。
2.权利要求1的方法，其中M为Si、Ge、Sn、Ti、Zr或其组合。
3.权利要求1的方法，其中式I磷光体前体的颗粒具有在研磨后小于约30微米D50值的粒径分布。
4.权利要求1的方法，其中式I磷光体前体的颗粒具有在研磨后约10微米至约25微米D50值的粒径分布。
5.权利要求1的方法，其中所述含氟氧化剂包括F2。
6.权利要求1的方法，其中使颗粒与含氟氧化剂在约500℃至约600℃范围内的温度下接触。
7.权利要求1的方法，其中使颗粒与含氟氧化剂接触至少4小时。
8.权利要求1的方法，所述方法另外包括在使经研磨颗粒与含氟氧化剂接触后，使经研磨颗粒与含水氢氟酸中式II化合物的饱和溶液接触，
Ax [MFy] (II)。
9.权利要求1的方法，其中
A为Na、K、Rb、Cs或其组合；
M为Si、Ge、Ti或其组合；并且Y为6。
10.权利要求1的方法，其中所述磷光体前体为K2SiF6:Mn4+。
11.一种通过权利要求1的方法制备的锰掺杂络合氟化物磷光体。
12.一种照明装置，所述照明装置包括半导体光源和通过权利要求1的方法制备的锰掺杂磷光体。
13.一种背光装置，所述背光装置包括半导体光源和通过权利要求1的方法制备的锰掺杂磷光体。
14.一种合成锰掺杂磷光体的方法，所述方法包括：
研磨磷光体前体的颗粒，其中所述前体选自：
(A) A2[MF5]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，M选自Al、Ga、In及其组合；
(B) A3[MF6]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，M选自Al、Ga、In及其组合；
(C) Zn2[MF7]:Mn4+，其中M选自Al、Ga、In及其组合；
(D) A[In2F7]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合；
(E) A2[MF6]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，M选自Ge、Si、Sn、Ti、Zr及其组合；
(F) E[MF6]:Mn4+，其中E选自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn及其组合，M选自Ge、Si、Sn、Ti、Zr及其组合；
(G) Ba0.65Zr0.35F2.70:Mn4+；和
(H) A3[ZrF7]:Mn4+，其中A选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，并且
使颗粒与含氟氧化剂在升高的温度下接触。
15.一种照明装置，所述照明装置包括半导体光源和通过权利要求14的方法制备的锰掺杂磷光体。
16.一种背光装置，所述背光装置包括半导体光源和通过权利要求14的方法制备的锰掺杂磷光体。
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