DE112011103143T5 - Sialon-phosphor, verfahren zum herstellen desselben und gehäuse für eine licht emittierende vorrichtung, welches denselben verwendet - Google Patents

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Abstract

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Sialon-Phosphors Folgendes auf: ein Mischen eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs und ein Sintern der Mischung, um einen ersten gesinterten Körper zu bilden; und ein Mischen des ersten gesinterten Körpers und eines Ausgangsstoffs für ein aktives Material und ein Wärmebehandeln der Mischung, um einen zweiten gesinterten Körper zu bilden. Das heißt, das Verfahren zum Herstellen eines Sialon-Phosphors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet zuerst ein Bilden des ersten gesinterten Körpers, welcher als ein Host-Material zum stabilen Sicherstellen einer Kristallstruktur dient, und dann ein Mischen des aktiven Materials und des ersten gesinterten Körpers, um die Rolle des aktiven Materials ohne ein Opfern der Kristallstruktur des ersten gesinterten Körpers zu erhalten. Eventuell ist das aktive Material in der Kristallstruktur des ersten gesinterten Körpers in einer leeren Sphäre, welche nicht auf der Si- oder Al-Position platziert ist, platziert, wodurch die Verschlechterung der Kristallinität des ersten gesinterten Körpers verhindert wird. Zusätzlich ist die Kristallstruktur des Sialon-Phosphors, welcher durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt wird, stabil und der Sialon-Phosphor zeigt eine überdurchschnittliche thermische Stabilität bei einer hohen Temperatur und demnach ist die Verschlechterung der Effizienz davon, welche durch eine verkürzte Lebensdauer davon verursacht wird, extrem gering auch über einen Langzeitbetrieb. Zusätzlich ist die Kristallstruktur des Sialon-Phosphors in dem Gehäuse für eine Licht emittierenden Vorrichtung, welche den Sialon-Phosphor aufweist, welcher durch das obenstehend beschriebene Verfahren hergestellt wird, stabil und demnach kann eine Verschlechterung in der Luminanz, welche durch eine Verschlechterung der Kristallinität verursacht wird, verhindert werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sialon-Phosphor, ein Verfahren zum Herstellen desselben und ein Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung, welches denselben verwendet, und genauer auf einen Sialon-Phosphor, welcher in der Lage ist, die Luminanz zu verbessern, ein Verfahren zum Herstellen desselben und ein Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung, welche denselben verwendet.
  • Hintergrund
  • Ein Phosphor wird für eine Vakuum-Fluoureszenzanzeige (VFD = Vacuum Fluorescent Display), eine Feldemissionsanzeige (FED = Field Emission Display), ein Plasma-Anzeigepaneel (PDP = Plasma Display Panel), eine Licht emittierende Anzeige (LED = Light Emitting Display) oder dergleichen verwendet. Um einen Phosphor zu veranlassen, Licht zu emittieren, wird Energie zum Anregen des Phosphors dem Phosphor zugeführt und der Phosphor wird durch eine Anregungsquelle, welche eine hohe Energie hat, beispielsweise Vakuum-Ultraviolett-Strahlung, Ultraviolett-Strahlung, Elektronen-Strahl und blaues Licht angeregt. Da der Phosphor jedoch durch diese Anregungsquellen deformiert bzw. verformt wird und demnach dazu tendiert, eine Abnahme in der Luminanz zu bedingen und sich zu verschlechtern bzw. zu altem, wird ein Phosphor, welcher eine geringere Luminanzverschlechterung hat, benötigt. Demzufolge werden Sialon-Phosphore, welche einen langsamen Zerfall in der Luminanz zeigen, anstelle von Silikat-Phosphoren, Phosphat-Phosphoren, Aluminat-Phosphoren und Sulfid-Phosphoren eingeführt.
  • Ein Sialon-Phosphor ist ein Typ von saurem Nitrid, welches Si, Al, O und N hat und einen α-Sialon-Phosphor und einen β-Sialon-Phosphor, welche unterschiedliche Kristallstrukturen haben, aufweist. Die Nichtpatentliteratur 1 offenbart einen α-Sialon-Phosphor, während die Patentdokumente 1, 2, 3 und 4 einen α-Sialon-Phosphor und eine Licht emittierende Vorrichtung, welche denselben verwendet, offenbaren. Ebenso offenbart Patentdokument 5 eine β-Sialon-Phosphor, während Patentdokument 6 einen β-Sialon-Phosphor und eine Licht emittierende Vorrichtung, welche denselben verwendet, offenbart.
    [Nichtpatentliteratur 1] J. W. H. vankrebel „On new rear earth doped M-Si-Al-O-N materials," Tu Eindhoven The Netherland, P 145–161, (1998),
    [Patentdokument 1] JP-Patentveröffentlichung Nr. 2002-363554
    [Patentdokument 2] JP-Patentveröffentlichung Nr. 2003-336059
    [Patentdokument 3] JP-Patentveröffentlichung Nr. 2004-238505
    [Patentdokument 4] JP-Patentveröffentlichung Nr. 2007-31201
    [Patentdokument 5] JP-Patentveröffentlichung Nr. S60-206889
    [Patentdokument 6] JP-Patentveröffentlichung Nr. 2005-255895
  • α-Sialon ist eine Kristallstruktur, welche eine Einheitsstruktur hat, welche durch Si12-(m+n)Al(m+n)OnN8-n, repräsentiert wird, in welcher zwei leere Sphären gegenwärtig sind. Metallionen, welche einen relativ kleinen Radius haben, beispielsweise Ca2+ können in den leeren Sphären der Metallstruktur erfasst werden und α-Sialon, welches die Metallionen ergreift, kann durch eine allgemeine Formel Mm/vSi12-(m+n)Al(m+n)OnN8-n: Eu repräsentiert werden, wobei m ein Metallion ist und v eine Valenz davon ist. Wie in der Nichtpatentliteratur 1 und dem Patentdokument 1 ausgeführt ist, ist α-Sialon, welches Ca und ein aktives Material Eu erfasst, als ein Phosphor bekannt, der Licht in einem gelben Bereich emittiert. Da dieser Phosphor ein kontinuierliches Anregungsband von einem ultravioletten Bereich zu einem blauen Bereich hat, und demnach gelbes Licht durch eine Einstrahlung von ultravioletten Strahlen oder blauem Licht emittiert, kann der Phosphor als gelber Phosphor für eine Weißlicht emittierende Vorrichtung verwendet werden.
  • Dieser Phosphor kann bereitgestellt werden durch ein Mixen von angemessenen Mengen von Ausgangsmaterialien, welche aus Pulvern von Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Calciumkarbonat (CaCO3) und Europiumoxid als Startmaterialien erhalten werden, und ein Sintern der Mischung bei einer hohen Temperatur in einer Stickstoffatmosphäre. Weiterhin werden ein Substrat aus einem hoch reinen Material mit einer beschränkten Menge von Verunreinigungen, welches in Patentdokument 3 offenbart ist, oder ein metallisches Silizium (metal silicon), welches in Patentdokument 4 offenbart ist, verwendet, um eine hohe Luminanz zu erreichen.
  • Indes wird β-Sialon durch eine allgemeine Formel Si6-xAlxOxN6-x repräsentiert. Die Patentdokumente 5 und 6 offenbaren einen β-Sialon-Phosphor, welcher durch ein Hinzufügen eines aktiven Materials zu β-Sialon bereitgestellt wird. Patentdokument 5 offenbart einen β-Sialon-Phosphor, welcher erhalten wird durch ein Verwenden von β-Sialon und einem aktiven Material, beispielsweise Cu, Ag oder einem Selten-Erdelement wie beispielsweise Eu. Es wird jedoch berichtet, dass ein Eu-aktivierter β-Sialon-Phosphor des Patentdokuments 5 Licht in einem blauen Wellenlängenbereich von 410 nm bis 440 nm emittiert, während ein Phosphor, welcher in Patentdokument 6 offenbart ist, ein grüner Phosphor ist. Ein Unterschied in der Emissionsfarbe zwischen den Phosphoren ist wahrscheinlich aufgrund einer Tatsache, wie im Patentdokument 6 erwähnt wird, dass das aktive Material Eu nicht sicher in β-Sialon erfasst wird, da der Eu-aktivierte β-Sialon von Patentdokument 5 eine niedrige Sintertemperatur hat.
  • Ein Eu-aktivierter β-Sialon-Phosphor des Patentdokuments 6 emittierte grünes Licht und wird durch ein Licht in einem blauen Wellenlängenbereich angeregt. Demnach erregt der Eu-aktivierte β-Sialon-Phosphor Aufmerksamkeit als ein Grünlicht emittierender Phosphor für eine Weißlicht emittierende Vorrichtung, welche durch eine blaues Licht emittierende Vorrichtung und einen Phosphor oder durch eine Ultraviolett-Licht emittierende Vorrichtung und einen Phosphor aufgebaut ist. Insbesondere hat der Eu-aktivierte β-Sialon-Phosphor eine schmale Bandbreite von ungefähr 55 nm und eine gute Farbreinheit und es wird demnach erwartet, dass er als grüner Phosphor für eine Weißlicht emittierende Vorrichtung, welche eine Farbreproduzierbarkeit benötigt, verwendet wird. Da jedoch der Eu-aktivierte β-Sialon-Phosphor keine ausreichend hohe Luminanz hat, ist eine Erhöhung der Luminanz notwendig.
  • Ein β-Sialon-Phosphor wird auch bereitgestellt durch ein Mischen von angemessenen Mengen von Materialien, welche aus Pulvern von Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid und einem aktiven Material als Startmaterialien erhalten werden, und durch ein Sintern der Mischung bei einer hohen Temperatur in einer Stickstoffatmosphäre. Ein β-Sialon-Phosphor jedoch, welcher durch ein gegenwärtig bekanntes Verfahren unter Verwendung von Nitriden wie beispielsweise Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid als einem Startmaterial erhalten wird, hat keine ausreichend hohe Luminanz.
  • Das heißt, dass bei einem herkömmlichen Verfahren zum Synthetisieren eines Selten-Erdelements hinzugefügter β-Sialon-Phosphor, Rohmaterialien einschließlich Oxiden und Nitriden, wie beispielsweise Si3N4, SiO2, AlN, Al2O3 und Eu2O3 gemischt und bei ungefähr 1900°C oder höher in einer Stickstoffatmosphäre synthetisiert werden. Wenn β-Sialon jedoch durch ein Mischen eines Selten-Erdelements, welches als bivalenter Kationen-Aktivator beim Mischen der Rohmaterialien verwendet wird, synthetisiert wird, können andere Kationen als Si und Al, welche Sialon bilden, als Verunreinigungen dienen, welche die Kristallinität von β-Sialon verschlechtern, was eine Verschlechterung in der Luminanz des Phosphors verursachen kann.
  • Weiterhin zeigt, wie obenstehend beschrieben ist, obwohl ein gelber YAG-Phosphor für eine Licht emittierende Vorrichtung verwendet wird, um eine Weißlicht emittierende Vorrichtung erstmalig zu realisieren, die Weißlicht emittierende Vorrichtung einen niedrigen Farbwiedergabe-Index (CRI = Color Rendering Index), verglichen mit einer herkömmlichen Lampe. Demnach wurde eine Weißlicht emittierende Vorrichtung, welche einen verbesserten CRI durch ein Verwenden von grünen und roten Phosphoren hat, in der jüngsten Zeit entwickelt. Als ein grüner Phosphor, welcher für die Vorrichtung verwendet wird, wird ein Silikat-Phosphor oder ein Sulfid-Phosphor verwendet. Solche Phosphore jedoch zeigen geringe Hochtemperatur-, thermische und chemische Stabilitäten und demnach wird ein Phosphor, welcher Nitride verwendet, lebhaft studiert. Da ein Nitrid-Phosphor durch ein Hinzufügen eines Aktivators zu einem Wirt-Material wie beispielsweise Si3N4 und Sialon, welcher für Hochtemperatur-Strukturmaterialien verwendet wird, erhalten wird, hat der Phosphor bemerkenswert überdurchschnittliche thermische, chemische und physikalische Stabilitäten. Demnach kann der Phosphor verwendet werden, um eine Weißlicht emittierende Vorrichtung, welche eine lange Lebensdauer und eine herausragende thermische Stabilität hat, zu realisieren, wenn sie für eine TV-Hintergrundbeleuchtung und eine Beleuchtungseinrichtung verwendet wird. Dieser Phosphor jedoch hat 70% oder weniger der Effizienz des YAG-Phosphors und demnach wird eine Verbesserung in der Effizienz benötigt.
  • Kurzfassung
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht einen Sialon-Phosphor, ein Verfahren zum Herstellen desselben und ein Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung, welche denselben verwendet, vor.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zum Bereitstellen bzw. Herstellen eines Sialon-Phosphors vorgesehen, das ein Bilden eines ersten gesinterten Körpers durch ein Mischen und Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs und ein Bilden eines zweiten gesinterten Körpers durch ein Mischen und Wärmebehandeln des ersten gesinterten Körpers und eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs aufweist.
  • Der Sialon-Phosphor kann durch die Formel I repräsentiert werden:
  • [Formel I]
    • Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  • Der Silizium-Ausgangsstoff kann ein metallisches Silizium oder eine Silizium-Verbindung aufweisen.
  • Die Silizium-Verbindung kann ausgewählt sein aus der Gruppe, welche aus Siliziumnitrid und Siliziumoxid besteht.
  • Der Aluminium-Ausgangsstoff kann ein metallisches Aluminium oder eine Aluminium-Verbindung bzw. Aluminium-Legierung aufweisen.
  • Die Aluminium-Verbindung kann ausgewählt sein aus der Gruppe, welche aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid besteht.
  • Der Aktivmaterial-Ausgangsstoff kann eine Verbindung aufweisen, welche ein Selten-Erdelement enthält.
  • Das Selten-Erdelement kann ausgewählt sein aus der Gruppe, welche aus Eu und Ce besteht.
  • Das Sintern kann ausgeführt werden bei 1500°C bis 2200°C.
  • Die Wärmebehandlung kann ausgeführt werden bei 1000°C bis 2100°C.
  • Das Sintern und die Wärmebehandlung können in einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre ausgeführt werden.
  • Ein Druck des Stickstoffgases in der Stickstoff enthaltenden Atmosphäre kann 0,1 bis 10 MPa sein.
  • Das Mischen des ersten gesinterten Körpers und des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs kann ein Mischen mit einer Verbindung, welche ein Alkali-Erdmetall beinhaltet, aufweisen.
  • Das Alkali-Erdmetall kann ausgewählt sein aus der Gruppe, welche aus Magnesium (Mg), Calzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) besteht.
  • Das Mischen des ersten gesinterten Körpers und des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs kann ein Mischen bzw. Vermischen mit einer Mangan(Mg)-enthaltenden Verbindung aufweisen.
  • Der Sialon-Phosphor kann Licht mit einer Wellenlänge von 500 bis 555 nm emittieren.
  • Das Verfahren zum Bereitstellen des Sialon-Phosphors kann weiterhin ein Mahlen des ersten gesinterten Körpers nach dem Bilden des ersten gesinterten Körpers aufweisen.
  • Das Verfahren zum Bereitstellen des Sialon-Phosphor kann weiterhin ein Mahlen des zweiten gesinterten Körpers nach dem Bilden des zweiten gesinterten Körpers aufweisen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein Sialon-Phosphor vorgesehen, welcher einen ersten gesinterten Körper aufweist, welcher durch ein Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird, und durch Formel I repräsentiert wird:
  • [Formel I]
    • Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung vorgesehen, welches eine Licht emittierende Vorrichtung zum Emittieren von angeregtem Licht und eine Wellenlängen-Umwandlungseinheit zum Absorbieren des angeregten Lichts und zum Umwandeln einer Wellenlänge des angeregten Lichts aufweist, wobei die Wellenlängen-Umwandlungseinheit einen Sialon-Phosphor aufweist, welcher einen ersten gesinterten Körper aufweist, welcher durch ein Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird, und durch die Formel I repräsentiert wird:
  • [Formel I]
    • Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  • Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung weist ein Verfahren zum Bereitstellen eines Sialon-Phosphors ein Bilden eines ersten gesinterten Körpers durch ein Mischen und Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs und ein Bilden eines zweiten gesinterten Körpers durch ein Mischen und Wärmebehandeln des ersten gesinterten Körpers und eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs auf. Das heißt, das Verfahren zum Bereitstellen des Sialon-Phosphors gemäß dem Beispiel der vorliegenden Anmeldung beinhaltet zuerst ein Bilden des ersten gesinterten Körpers, welcher als ein Wirt-Material zum stabilen Sicherstellen einer Kristallstruktur dient, und dann ein Mischen des aktiven Materials und des ersten gesinterten Körpers, um das aktive Material hinzuzufügen, ohne die Kristallstruktur des ersten gesinterten Körpers zu opfern.
  • Letztendlich wird das aktive Material in der Kristallstruktur des ersten gesinterten Körpers in einer leeren Sphäre, welche nicht in einer Si- oder einer Al-Position platziert ist, platziert, wodurch eine Verschlechterung der Kristallinität des ersten gesinterten Körpers verhindert wird.
  • Zusätzlich ist, da der Sialon-Phosphor, welcher durch das oben beschriebene Verfahren bereitgestellt wird, eine stabile Kristallstruktur hat und eine überdurchschnittliche thermische Stabilität bei einer hohen Temperatur zeigt, eine Verschlechterung in der Effizienz davon, welche durch eine verkürzte Lebensdauer davon verursacht wird, nicht signifikant, auch bei einem Langzeitbetrieb.
  • Ebenso kann aufgrund einer stabilen Kristallstruktur des Sialon-Phosphors, welcher durch das obenstehend beschriebene Verfahren bereitgestellt wird, ein Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung, welches den Sialon-Phosphor aufweist, eine Abnahme in der Luminanz, welche durch eine Kristallinitäts-Verschlechterung verursacht wird, verhindern.
  • Zusätzliche Vorteile und neue Merkmale werden zum Teil in der Beschreibung, welche folgt, erläutert werden und werden zum Teil für Fachleute bei einer Prüfung der folgenden und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden oder können durch ein Herstellen oder einen Betrieb der Beispiele erlernt werden. Die Vorteile der vorliegenden Lehren können durch Praktizieren oder ein Verwenden von verschiedenen Aspekten der Methodiken, Instrumentalisierungen und Kombinationen, welche in den detaillierten Beispielen, welche untenstehend beschrieben sind, erläutert sind, realisiert und erhalten werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Anwendung werden deutlicher aus der vorliegenden detaillierten Beschreibung, herangezogen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
  • 1 ein Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren zum Herstellen bzw. Bereitstellen eines β-Sialon-Phosphors gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht;
  • 2 eine Kristallstruktur des β-Sialon-Phosphors gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht;
  • 3 eine Darstellung ist, welche ein XRD von β-Sialon-Phosphoren, welche in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt werden, veranschaulicht;
  • 4 eine Darstellung ist, welche Emissionsspektren von β-Sialon-Phosphoren, welche in den Beispielen 1 bis 3 bereitgestellt werden, veranschaulicht;
  • 5 eine Darstellung ist, welche PL-Intensitäten von β-Sialon-Phosphoren, welche in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 bereitgestellt werden, gemäß der Temperatur veranschaulicht;
  • 6 eine Darstellung ist, welche PL-Intensitäten von β-Sialon-Phosphoren, welche in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 bereitgestellt werden, gemäß einer Wellenlänge veranschaulicht;
  • 7 eine Darstellung ist, welche integrierte Intensitäten von β-Sialon-Phosphoren, welche in den Beispielen 1 bis 4 und 9 bereitgestellt werden, veranschaulicht;
  • 8 eine Darstellung ist, welche Peak-Emissionswellenlängen und Halbwertsbreiten von β-Sialon-Phosphoren, welche in den Beispielen 1 und 4 bis 9 bereitgestellt werden, veranschaulicht;
  • 9 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Weißlicht emittierende Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht; und
  • 10 ein Emissionsspektrum einer Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung werde zahlreiche bestimmte Details mittels Beispielen erläutert, um ein vollständiges Verständis der relevanten Lehren vorzusehen. Es sollte jedoch für Fachleute offensichtlich sein, dass die vorliegenden Lehren ohne solche Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen wurden wohlbekannte Verfahren, Vorgänge, Komponenten bzw. Bestandteile und/oder Schaltungen auf einem relativ hohen Niveau ohne ein Detail beschrieben, um unnötige verunsichernde Aspekte der vorliegenden Lehren zu vermeiden.
  • Es wird verstanden werden, dass wenn auf ein Substrat, eine Schicht, einen Chip, ein Gehäuse oder einem Film Bezug genommen wird als „auf” oder „unter” einem anderen Substrat, einer anderen Schicht, einem anderen Chip, einem anderen Gehäuse oder Film, das Substrat, die Schicht, der Chip, das Gehäuse oder Film direkt auf oder unter dem anderen Substrat, der anderen Schicht, dem anderen Chip, dem anderen Gehäuse oder dem anderen Film sein kann, oder dazwischenliegende Elemente gegenwärtig sein können. Weiterhin können räumlich relative Wortlaute wie beispielsweise „auf” oder „unter” hierin verwendet werden, um die Beziehung eines Elements zu (einem) anderen Element(en) basierend auf der Orientierung, welche in den Figuren abgebildet ist, zu beschreiben.
  • Hierin nachstehend wird ein Verfahren zum Bereitstellen bzw. Herstellen eines Sialon-Phosphors gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In der Beschreibung wird zuerst ein Verfahren zum Bereitstellen eines β-Sialon-Phosphors beschrieben werden, und ein Verfahren zum Herstellen α-Sialon-Phosphors wird kurz ohne redundante Beschreibungen erwähnt werden.
  • 1 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Bereitstellen eines β-Sialon-Phosphors veranschaulicht. Bezug nehmend auf das Beispiel der 1 weist das Verfahren zum Bereitstellen des β-Sialon-Phosphors den Schritt des Bildens einer ersten Mischung durch ein Abmessen bzw. Wiegen und Mischen eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs auf. Ein erster gesinterter Körper wird durch ein Sintern der ersten Mischung gebildet. Eine zweite Mischung wird durch ein Mischen des ersten gesinterten Körpers mit einem Aktivmaterial-Ausgangsstoff gebildet. Ein zweiter gesinterter Körper wird durch eine Wärmebehandlung der zweiten Mischung gebildet. Weiterhin kann das Verfahren ein Schleifen bzw. Mahlen bzw. Pulverisieren des ersten gesinterten Körpers nach dem Bilden des ersten gesinterten Körpers und ein Mahlen des zweiten gesinterten Körpers nach einem Bilden des zweiten gesinterten Körpers aufweisen.
  • Der Silizium-Ausgangsstoff kann ein metallisches Silizium oder eine Silizium-Verbindung aufweisen. Als der Silizium-Ausgangsstoff kann metallisches Silizium alleine oder in Verbindung mit einer Silizium-Verbindung verwendet werden. Die Silizium-Verbindung kann ausgewählt werden aus der Gruppe, welche aus Siliziumnitrid und Siliziumoxid besteht.
  • Das metallische Silizium ist vorzugsweise ein hoch reines pulverisiertes metallisches Silizium mit einem geringen Gehalt von Verunreinigungen wie beispielsweise Fe. Ein Partikeldurchmesser oder eine Verteilung von metallischem Silizium-Pulver hat keinen direkten Einfluss auf ein Partikelsystem des Phosphors. Jedoch beeinflusst, abhängig von den Sinter-Bedingungen oder den gemischten Rohmaterialien der Partikeldurchmesser oder die Verteilung des Silizium-Pulvers einen Einfluss nicht nur auf Charakteristiken des Phosphors betreffend die Partikelgröße wie beispielsweise ein Partikeldurchmesser oder eine Form, sondern auch die Lichtemissions-Eigenschaften des Phosphors und demnach hat das metallische Silizium-Pulver vorzugsweise einen Partikeldurchmesser von 300 μm oder weniger.
  • Da das metallische Silizium eine höhere Reaktivität mit einem kleineren Partikeldurchmesser zeigt, hat das metallische Silizium vorzugsweise kleinere Partikel in Hinsicht auf die Reaktivität. Die Reaktivität wird jedoch auch durch die gemischten Rohmaterialien oder eine Sinter-Rate beeinflusst, und demnach hat das metallische Silizium nicht notwendigerweise einen kleinen Partikeldurchmesser und ist nicht auf eine Pulverform beschränkt.
  • Der Aluminium-Ausgangsstoff kann ein metallisches Aluminium oder eine Aluminium-Verbindung aufweisen. Als der Aluminium-Ausgangsstoff kann metallisches Aluminium alleine oder in Kombination mit einer Aluminium-Verbindung verwendet werden. Die Aluminium-Verbindung kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid besteht.
  • Wenn der Silizium-Ausgangsstoff metallisches Silizium ist, muss der Aluminium-Ausgangsstoff nicht notwendigerweise metallisches Aluminium sein, sondern er kann alleine eine Aluminium-Verbindung sein.
  • Wenn das metallische Aluminium verwendet wird, ist ein hoch reines pulverisiertes metallisches Aluminium mit einem geringen Gehalt von Verunreinigungen wie beispielsweise Fe zu bevorzugen. Wie obenstehend erwähnt ist, hat das metallische Aluminium vorzugsweise einen Partikeldurchmesser von 300 μm oder weniger. Da die Reaktivität auch durch die gemischten Rohmaterialien oder eine Sinter-Rate beeinflusst wird, muss das metallische Aluminium nicht notwendigerweise einen kleinen Partikeldurchmesser haben und ist nicht auf eine Pulverform beschränkt.
  • Ein Verfahren zum Mischen des Silizium-Ausgangsstoffs und des Aluminium-Ausgangsstoffs nach dem Messen bzw. Wiegen kann eines von Trockenmischen und Nassmischen sein.
  • Als erstes wurden gemäß einem Nassmisch-Verfahren der Silizium-Ausgangsstoff und der Aluminium-Ausgangsstoff, welche abgemessen wurden, Kugeln bzw. Bälle, um das Mischen und Mahlen der Ausgangsstoffe zu unterstützen, und ein Lösungsmittel gemischt. Hier können die Kugeln Siliziumoxid (Si3N4), Aluminium(Al2O3)- oder Zirkon(ZrO2)-Kugeln sein, oder Kugeln, welche allgemein zum Mischen von Zutaten verwendet werden. Das Lösungsmittel kann de-ionisiertes (DI = Deionized) Wasser, Alkohole wie beispielsweise Ethanol oder organische Lösungsmittel wie beispielsweise n-Hexan sein. Das heißt, dass nach dem Einbringen der Ausgangsstoffe, des Lösungsmittels und der Kugeln in einen Behälter, der Behälter abgedichtet wird, gefolgt durch ein homogenes Mischen für ungefähr 0,1 bis 100 Stunden unter Verwendung einer Mühle oder dergleichen. Wenn das Mischen vollendet ist, wird eine erste Mischung von den Kugeln getrennt und in einem Ofen für 1 bis 30 Stunden getrocknet, um das Lösungsmittel größtenteils zu verdampfen. Dann wird das getrocknete Pulver einheitlich durch ein Mikrometer-großes Sieb aus Metall oder Polymer gemahlen.
  • Indes werden gemäß einem Trockenmisch-Verfahren die Ausgangsstoffe in einen Behälter ohne ein Lösungsmittel gegeben und homogen unter Verwendung einer Mühle bzw. Mahlmaschine gemischt. Ein Mischen wird für ungefähr 0,1 bis 1 Stunde ausgeführt, bei welchem die Kugeln zusammen mit den Ausgangsstoffen zum Erleichtern des Mischens hinzugefügt werden, wodurch eine Mischzeit verringert wird. Das Trockenmisch-Verfahren kann eine gesamte Verarbeitungszeit verglichen mit dem Nassmisch-Verfahren verringern, da ein Trockenvorgang eines Lösungsmittels nicht enthalten ist. Nachdem die Ausgangsstoffe gemischt sind, kann das resultierende Pulver unter einer Verwendung eines erwünschten Siebs einer Mikrometergröße aus Metall oder Polymer in derselben Art und Weise wie bei dem Nassmisch-Verfahren einheitlich gemahlen werden.
  • Wenn ein Mischverhältnis zwischen dem Silizium-Ausgangsstoff und dem Aluminium-Ausgangsstoff angepasst ist, können Partikel-Charakteristiken des β-Sialon-Phosphors gesteuert werden. Weiterhin wird ein Mischverhältnis zwischen dem metallischen Silizium und der Silizium-Verbindung in dem Silizium-Ausgangsstoff oder ein Mischverhältnis zwischen dem metallischen Aluminium und der Aluminium-Verbindung in dem Aluminium-Ausgangsstoff angepasst, wodurch die Partikel-Charakteristiken des β-Sialon-Phosphors gesteuert werden.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, werden in dem Verfahren zum Bereitstellen des β-Sialon-Phosphors gemäß dem vorliegenden Beispiel der Silizium-Ausgangsstoff, der das metallische Silizium oder die Silizium-Verbindung aufweist, und der Aluminium-Ausgangsstoff, der das metallische Aluminium und die Aluminium-Verbindung aufweist, zuerst gemischt und gesintert. Das heißt, die erste Mischung des Silizium-Ausgangsstoffs und des Aluminium-Ausgangsstoffs wird bei einer hohen Temperatur in einer Atmosphäre von Stickstoff gesintert, wodurch ein erster gesinterter Körper hergestellt wird. Das Sintern kann ausgeführt werden durch ein Stampfen des sortenreinen gemischten Pulvers in einen Bornitrid(BN)-Tiegel.
  • Hier kann die erste Mischung bei 1500°C bis 2200°C für 0,5 bis 100 Stunden gesintert werden. Vorzugsweise wird das Sintern bei 1900 bis 2200°C für 1 bis 30 Stunden ausgeführt. Nach dem Sintern kann das synthetisierte Phosphorpulver homogen unter Verwendung einer Mühle gemahlen werden und dann einer zusätzlichen Wärmebehandlung unterzogen werden.
  • Zusätzlich hat die Stickstoff-Atmosphäre vorzugsweise eine N2-Gaskonzentration von 90% oder höher. Weiterhin kann die Stickstoff-Atmosphäre einen Gasdruck von 0,1 bis 10 MPa haben. Die Stickstoff-Atmosphäre kann gebildet werden durch ein Bilden eines Vakuumzustands und dann ein Einführen eines Stickstoff enthaltenden Gases. Alternativ kann die Stickstoff-Atmosphäre gebildet werden durch Einführen eines Stickstoff enthaltenden Gases ohne die Bildung eines Vakuumzustands, in welchem die Einführung des Gases diskontinuierlich durchgeführt werden kann. Wenn die erste Mischung des Silizium-Ausgangsstoffs und des Aluminium-Ausgangsstoffs in der Stickstoff enthaltenden Atmosphäre gesintert wird, reagiert Stickstoff mit Silizium und Aluminium, um Silizium zu nitrieren, wobei das Stickstoffgas als eine Stickstoff-Versorgungsquelle dient.
  • Der erste gesinterte Körper, welcher durch Sintern erhalten wird, wird mit einer Selten-Erdverbindung als einem Aktivmaterial-Ausgangsstoff gemischt, um eine zweite Mischung zu bilden, welche einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wodurch ein zweiter gesinterter Körper bereitgestellt wird. Ein Mischen des ersten gesinterten Körpers mit dem Aktivmaterial-Ausgangsstoff zum Bilden der zweiten Mischung und ein Sintern der zweiten Mischung können dasselbe sein wie das Bilden der ersten Mischung und das Sintern der ersten Mischung mit Ausnahme der zusätzlichen Beschreibungen.
  • Das heißt, der erste gesinterte Körper und der Aktivmaterial-Ausgangsstoff werden abgemessen und gemischt, wobei irgendeines eines Nassmischens und eines Trockenmischens verwendet werden können. Die resultierende zweite Mischung wird einer Wärmebehandlung in einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre unterzogen.
  • Die Wärmebehandlung der zweiten Mischung kann bei 1000 bis 2100°C ausgeführt werden. Vorzugsweise wird die Wärmebehandlung bei 1800 bis 2100°C ausgeführt. Nach der Wärmebehandlung der zweiten Mischung kann der zweite gesinterte Körper gemahlen werden oder sortiert werden, um die Partikelgröße davon anzupassen.
  • In einem Beispiel kann das Verfahren zum Bereitstellen des Phosphors weiterhin eine Wärmebehandlung des zweiten gesinterten Körpers in einer Reduktionsatmosphäre nach dem Bilden des zweiten gesinterten Körpers aufweisen, um die Reduktion von Europiumoxid (Eu2O3) zu beschleunigen. In der Reduktionsatmosphäre kann eine Mischung eines N2-Gases mit H2, CO oder NH3 verwendet werden, wobei die Konzentration von H2, CO oder NH3, welche dem N2-Gas hinzugefügt wird, 0,1 bis 10% sein kann. Eine Wärmebehandlung in der Reduktionsatmosphäre kann bei 1000 bis 1700°C für ungefähr 1 bis 20 Stunden ausgeführt werden.
  • Die Selten-Erdelemente als ein aktives Material können ausgewählt sein aus der Gruppe, welche aus Eu, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb besteht. Vorzugsweise ist das Selten-Erdelement Eu oder Ce. Der Aktivmaterial-Ausgangsstoff kann Oxide aufweisen wie beispielsweise Eu2O3, Sm2O3, Yb2O3, CeO, Pr7O11 und Tb3O4, Eu(NO3)3, EuN, oder EuCl3.
  • Ein grüner Nitridphosphor kann realisiert werden durch ein Dotieren einer leeren Sphäre einer Wirt-Matrix eines Wirt-Matrix-Materials, β-Sialon, mit einem aktiven Material, in welchem eine Mehrzahl von leeren Sphären in einer Struktur von β-Sialon gegenwärtig sind, um das aktive Material darin einzuschließen, wie in 2 gezeigt ist.
  • Demnach sind, wenn Si oder Al, welche ein Wirt-Matrix-Material bilden, mit dem aktiven Material gemischt werden, Ionen des aktiven Materials in Si- oder Al-Positionen platziert, wodurch die Kristallinität des Wirt-Matrix-Materials verschlechtert wird.
  • Wenn das Wirt-Matrix-Material jedoch zuerst gebildet wird und dann mit dem aktiven Material gemischt und gesintert wird, stellt das Wirt-Matrix-Material eine Kristallstruktur bereits sicher, d. h., Si oder Al besetzen bereits die Positionen und demnach kann das aktive Material, welches nachfolgend hinzugefügt wird, in einer Mehrzahl von leeren Sphären in der Kristallstruktur von β-Sialon platziert werden.
  • Das heißt, die Ionen des aktiven Materials sind nicht auf den Si- oder Al-Positionen platziert, sondern sind über die leeren Sphären der Kristallstruktur verteilt. Letztendlich wird die Kristallstruktur des Wirt-Matrix-Materials nicht durch ein Mischen und Sintern des aktiven Materials deformiert bzw. verformt, wodurch eine Abnahme in der Luminanz verhindert wird.
  • Folglich weist, wenn Silizium und Aluminium zuerst eine Wirt-Matrix bilden, um β-Sialon zu erzeugen, wie in dem Verfahren zum Bereitstellen des β-Sialon-Phosphors gemäß dem vorliegenden Beispiel, das erhaltene β-Sialon keine Kationen auf, um Positionen von Silizium oder Aluminium in der Kristallstruktur davon zu besetzen, wodurch es eine stabile Kristallstruktur hat.
  • Das heißt, wenn β-Sialon durch ein Mischen des Silizium-Ausgangsstoffs und des Aluminium-Ausgangsstoffs im Vorab gebildet wird, kann eine Kristallstruktur davon eine Mehrzahl von leeren Sphären in einem Gitter der Struktur aufweisen, wie in 2 gezeigt ist. Am Ende wird, wenn β-Sialon, welches eine solche Struktur hat, mit dem Aktivmaterial-Ausgangsstoff gemischt wird, das aktive Material in die leeren Sphären anstelle der Positionen von Silizium und Aluminium verteilt, wodurch die Kristallinität von β-Sialon nicht verschlechtert wird. Weiterhin zeigen Röntgendiffraktions(XRD = X-Ray Diffraction)-Peaks, welche in 3 veranschaulicht sind, dass das aktive Material keinen Einfluss auf die Kristallinität des Wirt-Matrix-Materials hat.
  • Demzufolge kann, wenn der β-Sialon-Phosphor, welcher durch das vorstehende Verfahren bereitgestellt wird, verwendet wird, eine Luminanz einer Licht emittierenden Vorrichtung verbessert werden.
  • Da Kationen der Selten-Erdelemente ein Positionieren von Silizium oder Aluminium in dem Wirt-Matrix-Material nicht erschweren, hat das Wirt-Matrix-Material eine herausragende Kristallinität. Die herausragende Kristallisierung des Wirt-Matrix-Materials kann eine Abnahme in der Luminanz von Licht verhindern.
  • Zusätzlich kann beim Mischen des ersten gesinterten Körpers und des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs eine Alkali-Erdmetall enthaltende Verbindung oder eine Mangan enthaltende Verbindung weiterhin damit gemischt werden. Das Alkali-Erdmetall kann ausgewählt werden aus der Gruppe, welche aus Magnesium (Mg), Calzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) besteht.
  • Wenn die Alkali-Erdmetall enthaltende Verbindung oder die Mangan enthaltende Verbindung weiterhin beim Mischen des ersten gesinterten Körpers und des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs hinzugefügt wird, substitutiert das Alkali-Erdmetall oder das Mangan das Silizium oder das Aluminium, welches die Wirt-Matrix bildet, nicht, sondern wird als eine Dotierung den leeren Sphären der Kristallstruktur hinzugefügt. Letztlich deformiert in einem Beispiel die Hinzufügung von Alkali-Erdmetall oder Mangan weder die Kristallstruktur noch beeinflusst es die Kristallstruktur der Wirt-Matrix.
  • Weiterhin trägt das Alkali-Erdmetall oder das Mangan zu der Phasenstabilisierung des β-Sialon-Phosphors bei, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird, die Lichtemissionseffizienz verbessert wird, und eine Wellenlänge von Licht verkürzt wird.
  • Das Alkali-Erdmetall oder Mangan kann in einer Menge von 0,0001 bis 10 mol/% hinzugefügt werden. Wenn die Menge von Alkali-Erdmetall oder Mangan geringer als 0,1 mol/% ist, werden eine Verbesserung in der Effizienz und ein Wellenlängen-Verkürzungseffekt nicht ausreichend erreicht. Wenn die Menge von Alkali-Erdmetall oder Mangan größer ist als 3 mol/%, hat der Phosphor eine verringerte Effizienz verglichen mit einem Phosphor ohne solche Materialien. Vorzugsweise ist eine Menge von Alkali-Erdmetall oder Mangan 0,05 bis 0,5 mol/%.
  • Insbesondere zeigt der Phosphor, welcher Alkali-Erdmetall oder Mangan aufweist, eine Luminanz, welche ungefähr 10% erhöht ist gegenüber einem Phosphor ohne Alkali-Erdmetall oder Mangan, wodurch eine hohe Umwandlungseffizienz erreicht wird.
  • Licht, welches von dem Phosphor durch Einstrahlung einer Anregungsquelle emittiert wird, hat eine Peak-Wellenlänge von 530 bis 545 nm, welche dazu tendiert, relativ verkürzt zu sein. Demnach kann der Phosphor Charakteristiken von grünen Wellenlängen, welche in einem Standard RGB benötigt werden, in einem vergleichsweise hohen Ausmaß erfüllen. Das heißt, wenn das Licht, welches von dem Phosphor durch Einstrahlung der Anregungsquelle emittiert wird, als (x, y) in einem CIE 1931 Chromatizitätsdiagramm ausgedrückt wird, erfüllen x und y jeweils x ≤ 0,36 und y ≥ 0,61, und demnach kann der Phosphor effektiv als ein grüner Phosphor verwendet werden, welcher lebendiges weißes Licht vorsieht.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, wird in dem Beispiel das Alkali-Erdmetall oder Mangan den leeren Sphären des Wirt-Matrix-Materials hinzufügt und kann sogar eine Phase des β-Sialon-Phosphors weiter stabilisieren, wodurch die Effizienz-Änderung über der Zeit verringert wird. Allgemein beruht eine Effizienz-Änderung über der Zeit auf einer y-Chromatizitäts-Koordinate.
  • Solch eine Änderung in y kann definiert werden als y2 – y1, wobei y1 ein y-Wert von Licht in dem CIE-1931-Chromatizitätsdiagramm ist, welcher gemäß einem Messverfahren gemessen wird, wobei das Licht emittiert wird, wenn der Phosphor auf eine Blaulicht-Emissionsvorrichtung angewandt wird, und die Vorrichtung einen Betrieb mit 3,3 Volt und 12 mA startet, und y2 ein y-Wert von Licht in dem CIE-1931-Chromatizitätsdiagramm ist, wobei das Licht emittiert wird nachdem ein Betrieb unter den vorangehenden Betriebsbedingungen bei 85°C für 24 Stunden ausgeführt ist. In diesem Fall kann die Änderung von y von Licht, welches von dem Phosphor emittiert wird, in der CIE 1931-Diagramm-Koordinate -0,0065 oder weniger sein.
  • Der β-Sialon-Phosphor, welcher durch ein beispielhaftes Verfahren bereitgestellt wird, weist den ersten gesinterten Körper auf, welcher durch ein Sintern des Silizium-Ausgangsstoffs und des Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird, und durch Formel I repräsentiert wird:
  • [Formel I]
    • Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  • Der β-Sialon-Phosphor ist ein grüner Phosphor und emittiert Licht mit einer Peakwellenlänge von 500 bis 555 nm, vorzugsweise 530 bis 545 nm. Blaues oder ultraviolettes Licht können als eine Anregungsquelle verwendet werden, um den β-Sialon-Phosphor gemäß einem Beispiel anzuregen.
  • Weiterhin kann in einem Beispiel der Phosphor weiterhin Alkali-Erdmetall ausgewählt aus der Gruppe, welche aus Magnesium (Mg), Calzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) besteht, aufweisen. Der Phosphor kann weiterhin Mangan (Mn) aufweisen.
  • Das Alkali-Erdmetall oder Mangan, welches in dem Phosphor enthalten ist, substituiert nicht Silizium oder Aluminium, welche die Wirt-Matrix bilden, sondern wird als Dotierung den leeren Sphären der Kristallstruktur hinzugefügt. Letztendlich deformiert in bestimmten Beispielen die Hinzufügung von Alkali-Erdmetall oder Mangan weder die Kristallstruktur noch beeinflusst sie die Kristallstruktur der Wirt-Matrix.
  • Weiterhin trägt das Alkali-Erdmetall oder Mangan zu der Phasenstabilisierung des β-Sialon-Phosphors bei, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird, die Lichtemissionseffizienz erhöht wird, und eine Wellenlänge von Licht verkürzt wird.
  • Hierin nachstehend wird die vorliegende Anmeldung detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele, in welchen β-Sialon-Phosphore durch das Verfahren zum Bereitstellen des β-Sialon-Phosphors gemäß dem vorliegenden Beispiel bereitgestellt werden, erklärt werden.
  • In den folgenden Beispielen werden der Silizium-Ausgangsstoff und der Aluminium-Ausgangsstoff gemessen bzw. gewogen und durch eine Kugelmühle oder einen Mischer gemischt, wodurch eine erste Mischung bereitgestellt wird. Die erste Mischung der Ausgangsstoffe wird in einen Behälter verbracht, welcher widerstandsfähig gegen hohe Temperatur ist, wie beispielsweise einen BN-Tiegel, welcher in einem elektrischen Ofen verbracht wird, in dem eine Druckfeuerung und eine Vakuumfeuerung durchgeführt werden. Die erste Mischung wird bei 1500°C oder höher und einem Gasdruck von 0,2 MPa bis 2 MPa in einer Stickstoff-Atmosphäre durch ein Erhöhen der Temperatur um 20°C pro Minute oder weniger erhitzt bzw. aufgeheizt, wodurch ein erster gesinterter Körper bereitgestellt wird.
  • Nachfolgend wird der erste gesinterte Körper mit einer Verbindung, welche ein aktives Material enthält, in eine zweite Mischung gemischt, welche einer Wärmebehandlung bei 1000°C oder höher und einem Gasdruck von 0,2 MPa bis 2 MPa in einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre durch ein Erhöhen der Temperatur von 20°C pro Minute oder weniger unterzogen wird, wodurch ein zweiter gesinterter Körper bereitgestellt wird.
  • Sowohl Phosphore, welche aus den Beispielen 1 bis 9, in welchen der Silizium-Ausgangsstoff und der Aluminium-Ausgangsstoff mit einem Variieren eines Mischungsverhältnisses gemischt werden, gefolgt von einem Hinzufügen des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs und einer Wärmebehandlung, erhalten werden, als auch Phosphore, welche aus den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 erhalten werden, in welchen der Silizium-Ausgangsstoff, der Aluminium-Ausgangsstoff und der Aktivmaterial-Ausgangsstoff alle zusammengemischt und gesintert werden, sind ein Eu-aktivierter β-Sialon-Phosphor, welcher Grünlicht mit einer Peakwellenlänge von 500 bis 555 nm, vorzugsweise 530 bis 545 nm emittiert.
  • Das Bereitstellungsverfahren bzw. Herstellungsverfahren kann angewandt werden, um sowohl einen α-Sialon-Phosphor als auch einen β-Sialon-Phosphor herzustellen. Obwohl die folgenden Beispiele nur hinsichtlich eines β-Sialon-Phosphors veranschaulicht sind, zeigt auch ein α-Sialon-Phosphor, welcher durch das beispielhafte Verfahren zum Bereitstellen des Sialon-Phosphor bereitgestellt wird, äquivalente Funktionen und Wirkungen.
  • [Beispiel 1]
  • Siliziumnitrid (Si3N4) und Aluminiumnitrid (AlN) wurden jeweils als Silizium-Ausgangsstoff und als Aluminium-Ausgangsstoff verwendet. 9,6624 g Si3N4 und 0,3376 g AlN wurden unter Verwendung eines Mischers und eines Siebs gemischt und in einen BN-Tiegel gestampft bzw. verbracht, welcher in einen druckwiderstandsfähigen elektrischen Ofen gesetzt wurde. Zum Sintern wurde der elektrische Ofen auf 500°C in einem Vakuumzustand erhitzt und mit einem N2-Gas bei 500°C versorgt. Die Mischung wurde bei 2050°C für 5 Stunden in einer N2-Gas-Atmosphäre durch ein Erhöhen der Temperatur um 10°C pro Minute von 500°C auf 2050°C und ein Aufrechterhalten eines Gasdrucks von 0,9 MPa oder höher gesintert. Dann wurde die Mischung abgekühlt und der Tiegel wurde aus dem elektrischen Ofen herausgenommen. Der resultierende erste gesinterte Körper wurde gemahlen und einem 100-Mesh-Sieb unterzogen.
  • 10 g des ersten gesinterten Körpers und 0,1324 g Europiumoxid (Eu2O3) als ein aktives Material wurden unter Verwendung eines Mischers und eines Siebs gemischt. Die Mischung wurde bei 1900°C für 8 Stunden in einer N2-Gas-Atmosphäre durch ein Erhöhen der Temperatur von 10°C pro Minute von 500°C auf 1900°C und ein Aufrechterhalten eines Gasdrucks von 0,9 MPa oder höher gesintert. Dann wurde die Mischung abgekühlt und der Tiegel wurde aus dem elektrischen Ofen herausgenommen.
  • Der resultierende zweite gesinterte Körper wurde gemahlen und einem 100-Mesh-Sieb unterzogen.
  • [Beispiel 2]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1324 g Eu2O3 verwendet wurden, und ein zweites Sintern bei 1800°C ausgeführt wurde.
  • [Beispiel 3]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1324 g Eu2O3 verwendet wurden, und ein zweites Sintern bei 1500°C ausgeführt wurde.
  • [Beispiel 4]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,0315 g Eu2O3 verwendet wurden.
  • [Beispiel 5]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,0630 g Eu2O3 verwendet wurden.
  • [Beispiel 6]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,0945 g Eu2O3 verwendet wurden.
  • [Beispiel 7]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1575 g Eu2O3 verwendet wurden.
  • [Beispiel 8]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1890 g Eu2O3 verwendet wurden.
  • [Beispiel 9]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,2521 g Eu2O3 verwendet wurden.
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Siliziumnitrid (Si3N4) und Aluminiumnitrid (AlN) wurden jeweils als ein Silizium-Rohmaterial und ein Aluminium-Rohmaterial verwendet. 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1324 g Europiumoxid (Eu2O3) wurden unter Verwendung eines Mischers und eines Siebs gemischt und in einen BN-Tiegel gestampft bzw. verbracht, welcher in einen druckwiderstandsfähigen elektrischen Ofen gesetzt wurde. Zum Sintern wurde der elektrische Ofen auf 500°C in einem Vakuumzustand erhitzt und mit einem N2-Gas bei 500°C versorgt. Die Mischung wurde bei 2050°C für 5 Stunden in einer N2-Gas-Atmosphäre durch ein Erhöhen der Temperatur um 10°C pro Minute von 500°C auf 2050°C und ein Aufrechterhalten eines Gasdrucks von 0,9 MPa oder höher gesintert. Dann wurde die Mischung abgekühlt und der Tiegel wurde aus dem elektrischen Ofen herausgenommen. Der resultierende Phosphor wurde gemahlen und einem 50-Mesh-Sieb unterzogen, wodurch ein Phosphor erhalten wurde.
  • Der erhaltene Phosphor wurde gewaschen und mit Fluorwasserstoffsäure (hydrofluoric acid) und Chlorwasserstoffsäure (hydrochloric acid) gelöst bzw. verteilt und ausreichend getrocknet und unter Verwendung eines 50-Mesh-Siebs sortiert, wodurch ein Phosphor des Vergleichsbeispiels 1 erhalten wurde.
  • [Vergleichsbeispiel 2]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1324 g Eu2O3 verwendet wurden, und ein zweites Sintern bei 1900°C ausgeführt wurde.
  • [Vergleichsbeispiel 3]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1324 g Eu2O3 verwendet wurden, und ein zweites Sintern bei 1800°C ausgeführt wurde.
  • [Vergleichsbeispiel 4]
  • Ein β-Sialon-Phosphor wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt mit der Ausnahme, dass 9,6624 g Si3N4, 0,3376 g AlN und 0,1324 g Eu2O3 verwendet wurden, und ein zweites Sintern bei 1500°C ausgeführt wurde.
  • Zusammensetzungen von Rohmaterialien, welche in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwendet wurden, sind in Tabelle 1 veranschaulicht. Tabelle 1
    Beispiel-Nr. Si3N4 (g) AlN (g) Eu2O3 (g) Konzentration von hinzugefügtem Eu2+ (mol) Konzentration von hinzugefügtem Eu2+ (mol/%)
    Beispiel 1 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
    Beispiel 2 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
    Beispiel 3 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
    Beispiel 4 9,6624 0,3376 0,0315 0,005 0,0357
    Beispiel 5 9,6624 0,3376 0,0630 0,01 0,0714
    Beispiel 6 9,6624 0,3376 0,0945 0,015 0,1071
    Beispiel 7 9,6624 0,3376 0,1575 0,025 0,1786
    Beispiel 8 9,6624 0,3376 0,1890 0,03 0,2143
    Beispiel 9 9,6624 0,3376 0,2521 0,04 0,2857
    Vergleichsbeispiel 1 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
    Vergleichsbeispiel 2 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
    Vergleichsbeispiel 3 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
    Vergleichsbeispiel 4 9,6624 0,3376 0,1324 0,02 0,1429
  • Weitere Zusammensetzungen von Rohmaterialien und Sinter-Temperaturen in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 sind in Tabelle 2 aufgelistet. Tabelle 2
    Beispiel-Nr. Si3N4 (g) AlN (g) Eu2O3 (g) Zeit, um Eu hinzuzufügen Sinter-Temperatur bei der Zeit zum Hinzufügen von Eu (°C)
    Beispiel 1 9,6624 0,3376 0,1324 Zweites Sintern 1900
    Beispiel 2 9,6624 0,3376 0,1324 Zweites Sintern 1800
    Beispiel 3 9,6624 0,3376 0,1324 Zweites Sintern 1500
    Vergleichsbeispiel 1 9,6624 0,3376 0,1324 Erstes Sintern 2050
    Vergleichsbeispiel 2 9,6624 0,3376 0,1324 Erstes Sintern 1900
    Vergleichsbeispiel 3 9,6624 0,3376 0,1324 Erstes Sintern 1800
    Vergleichsbeispiel 4 9,6624 0,3376 0,1324 Erstes Sintern 1500
  • Die Phosphore, welche in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 bereitgestellt wurden, wurden durch eine Pulver-Röntgendiffraktion (XRD = X-Ray Diffraction) analysiert und die Analyse-Ergebnisse sind in 3 gezeigt. Die bereitgestellten Phosphore werden als β-Sialon-Phosphor unter Bezugnahme auf 3 und Joint Committee an Powder Diffraction Standards(JCPDS)-Daten identifiziert.
  • Weiterhin wurden die Lichtemissions-Charakteristiken der Phosphore durch ein Einstrahlen einer 450 nm Anregungsquelle ausgewertet, wobei Emissionsspektren der β-Sialon-Phosphore der Beispiele 1 bis 3 in 4 gezeigt sind. Der β-Sialon-Phosphor des Beispiels 1 ist ein Grünlicht emittierender Phosphor mit einer Peakemission bei 540 nm und einer Halbwertsbreite von 51,7 nm. Die Luminanz des β-Sialon-Phosphors des Beispiels 1 ist 7% höher als diejenige des β-Sialon-Phosphors des Vergleichsbeispiels 1.
  • Ebenso sind Fotolumineszenz(PL = Photo Luminescence)-Intensitäten der β-Sialon-Phosphore, welche in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 bereitgestellt wurden, gemäß der Temperatur in 5 gezeigt. Die PL-Intensitäten der β-Sialon-Phosphore der Beispiele sind in dem gesamten Temperaturbereich höher als diejenigen der β-Sialon-Phosphore der Vergleichsbeispiele.
  • 6 ist ein Darstellung, welche PL-Intensitäten der β-Sialon-Phosphore, welche in den Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 bereitgestellt wurden, gemäß einer Wellenlänge veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt ist, zeigen Licht emittierende Vorrichtungen, welche die β-Sialon-Phosphore der Beispiele verwenden höhere PL-Intensitäten bei jeder Temperatur in einem Bereich von 525 nm bis 555 nm als diejenigen der Vergleichsbeispiele.
  • Demzufolge haben die Licht emittierenden Vorrichtungen, welche die β-Sialon-Phosphore der Beispiele verwenden, eine höhere Luminanz.
  • Zusätzlich sind integrierte Intensitäten der β-Sialon-Phosphore, welche in den Beispielen 1 und 4 bis 9 bereitgestellt wurden, welche durch eine 450 nm Anregungsquelle angeregt werden, in 7 gezeigt. Peak-Emissionswellenlängen und Halbwertsbreiten der β-Sialon-Phosphore, welche in den Beispielen 1 und 4 bis 9 bereitgestellt wurden, welche durch die 450 nm Anregungsquelle angeregt wurden, sind in 8 gezeigt. Hier ist eine Menge von hinzugefügtem Eu zu 0,036 bis 0,29 mol/% gewählt. Unter Berücksichtigung sowohl der Luminanz als auch der Halbwertsbreite (siehe 8) ist die Menge von hinzugefügtem Eu vorzugsweise 0,11 bis 0,21 mol/%.
  • Darüber hinaus kann die Parikelgrößenverteilung der β-Sialon-Phosphore gemäß den Beispielen genau durch ein Mahlen und Sortieren gesteuert werden. Betreffend die Partikelgröße ist D50 vorzugsweise 2 bis 100 μm, weiterhin vorzugsweise 5 bis 25 μm. Zusätzlich kann D10 1 bis 15 μm und D90 kann 15 bis 30 μm sein.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Gehäuse 100 für ein Weißlicht-Emissionsvorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung veranschaulicht.
  • Wie in dem Beispiel der 9 gezeigt ist, weist das Gehäuse 100 der Weißlicht-Emissionsvorrichtung eine Licht emittierende Vorrichtung 120 zum Emittieren angeregten Lichts und eine Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 zum Absorbieren des angelegten Lichts und zum Umwandeln einer Wellenlänge des angeregten Lichts auf.
  • Weiterhin weist das Gehäuse 100 für die Weißlicht-Emissionsvorrichtung einen Leiterrahmen 110, auf welchem ein Licht emittierender Chip 120 angebracht ist, und einen Draht 130 zum elektrischen Verbinden des Licht emittierenden Chips 120 mit zwei Leiterrahmen 110a und 110b auf.
  • Die Licht emittierende Vorrichtung 120 kann ein Blaulicht emittierendes Element oder ein Ultraviolettlicht emittierendes Element sein, basierend auf einer Wellenlänge von emittiertem Licht. Das heißt, die Licht emittierende Vorrichtung 120 kann Licht in einem ultravioletten oder sichtbaren Wellenlängenbereich emittieren. Beispielsweise kann Licht in einem sichtbaren Wellenlängenbereich blaues, rotes, grünes oder gelbes Licht enthalten.
  • Die Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 kann einen β-Sialon-Phosphor aufweisen, welcher einen ersten gesinterten Körper beinhaltet, welcher durch ein Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird, und durch Formel I repräsentiert wird:
  • [Formel I]
    • Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  • Betreffend den Sialon-Phosphor in der Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140, welcher den ersten gesinterten Körper aufweist, welcher durch ein Sintern des Silizium-Ausgangsstoffs und des Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird, wird, da der erste gesinterte Körper als ein Wirt-Matrix-Material zuerst gebildet wird, um eine Kristallstruktur stabil sicherzustellen, und dann mit dem aktiven Material gemischt wird, das aktive Material in leere Sphären der Kristallstruktur platziert, nicht in Si- oder Al-Positionen, wodurch eine Verschlechterung der Kristallinität des ersten gesinterten Körpers verhindert wird. Das heißt, der erste gesinterte Körper des Silizium-Ausgangsstoffes und des Aluminium-Ausgangsstoffes ist in dem Phosphor des vorliegenden Beispiels enthalten, wobei die Kristallstruktur davon aufrechterhalten wird.
  • Weiterhin ist in Übereinstimmung mit dem Beispiel, da der Sialon-Phosphor, welcher bereitgestellt wird, eine stabile Kristallstruktur sicherstellt und eine überdurchschnittliche thermische Stabilität bei einer hohen Temperatur zeigt, eine Abnahme in der Effizienz davon, welche durch eine verkürzte Lebensdauer davon verursacht wird, nicht signifikant, auch über einen Langzeitbetrieb hinweg. Besonders wird der Sialon-Phosphor nicht leicht durch Wärme, welche von dem Licht emittierenden Chip erzeugt wird, verschlechtert.
  • Demzufolge kann aufgrund einer stabilen Kristallstruktur des Sialon-Phosphors, welcher durch das vorangehende Verfahren bereitgestellt wird, ein Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung, welches den Sialon-Phosphor aufweist, eine Abnahme in der Luminanz, welche durch eine Kristallinitäts-Verschlechterung verursacht wird, verhindert werden.
  • Die Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 kann eine Linsenform konvex nach oben haben. In einem Beispiel hat die Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 beispielsweise eine semisphärische Linsenform, um einen weiten Strahlverteilungswinkel sicherzustellen. Die Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 kann aus einem Silikonharz, einem Epoxyharz oder einer Kombination davon gebildet sein.
  • Grüne Phosphore 141 und rote Phosphore 142 können in der Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 verteilt sein. In einem Beispiel ist eine Kombination von bestimmten grünen Phosphoren 141 und bestimmten roten Phosphoren 142 unter Berücksichtigung der Halbwertsbreite, der Peak-Emissionswellenlänge und/oder der Umwandlungseffizienz vorgesehen, wodurch ein weißes Licht mit einem hohen Farbwiedergabe-Index (color rendering index) von 70 bis 80 vorgesehen wird. Weiterhin wird Licht mit einem weiten Bereich von Wellenlängen aufgrund einer Mehrzahl von Phosphoren erhalten, wodurch eine Farbreproduzierbarkeit verbessert wird.
  • Ein Chip einer Blaulicht emittierenden Vorrichtung kann eine Hauptwellenlänge von 430 bis 455 nm haben. In diesem Fall können die grünen Phosphore eine Peak-Emissionswellenlänge von 500 bis 555 nm haben und die roten Phosphore können eine Peak-Emissionswellenlänge von 610 bis 660 nm haben, um einen Farbwiedergabe-Index durch ein Sicherstellen eines breiten sichtbaren Spektrums zu verbessern.
  • Vorzugsweise hat der Chip einer Blaulicht emittierenden Vorrichtung eine Halbwertsbreite von 10 bis 30 nm, die grünen Phosphore haben eine Halbwertsbreite von 30 bis 120 nm und die roten Phosphore haben eine Halbwertsbreite von 50 bis 120 nm.
  • Darüber hinaus kann in einer Ausführungsform die Wellenlängen-Umwandlungseinheit 140 weiterhin gelbe oder goldgelbe Phosphore 143 zusätzlich zu den roten Phosphoren 142 und den grünen Phosphoren 141 aufweisen. In diesem Fall kann ein erhöhter Farbwiedergabe-Index sichergestellt werden.
  • Obwohl die vorstehend erwähnten Beispiele veranschaulichen, dass zwei oder mehr Arten von Phosphorpulver in einer einzelnen Wellenlängen-Umwandlungseinheit gemischt und verteilt werden, können verschiedene Abwandlungen und Alternativen realisiert werden. Besonders können zwei oder drei Typen von Phosphoren in verschiedenen Schichten vorgesehen werden. Beispielsweise werden Pulver von grünen Phosphoren, roten Phosphoren und gelben oder goldgelben Phosphoren durch hohen Druck verteilt, wodurch ein Doppelschicht-Phosphorfilm vorgesehen wird.
  • 10 veranschaulicht ein Emissionsspektrum einer Weißlicht emittierenden Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Anmeldung. In dem Beispiel kann weißes Licht, welches über eine Kombination von Phosphoren erhalten wird, eine hohe Farbreproduzierbarkeit und einen hohen Farbwiedergabe-Index sicherstellen.
  • Bezug nehmend auf 10 kann beim Stand der Technik, wenn ein gelber Phosphor mit einem Chip einer Blaulicht emittierenden Vorrichtung kombiniert wird, umgewandeltes gelbes Licht zusammen mit Licht mit einer blauen Wellenlänge erhalten werden. In dem gesamten sichtbaren Spektrum ist Licht mit grünen und roten Wellenlängen kaum gegenwärtig, und demnach ist es schwierig, einen Farbwiedergabe-Index nahe zu demjenigen von natürlichem Sonnenlicht sicherzustellen. Insbesondere wird, da das umgewandelte gelbe Licht eine schmale Halbwertsbreite hat, um eine hohe Umwandlungseffizienz zu erhalten, ein Farbwiedergabe-Indes davon klein bzw. gering. Weiterhin variieren im Stand der Technik die Charakteristiken von Weißlicht, welche basierend auf einem Umwandlungsniveau von einfachem gelben Licht ausgedrückt werden, leicht, wodurch es schwierig gemacht wird, eine hervorragende Farbreproduzierbarkeit sicherzustellen.
  • Andererseits wird in einem Beispiel, in dem ein Chip einer Blaulicht emittierenden Vorrichtung mit einem grünen Phosphor und einem roten Phosphor kombiniert wird, Licht in grünen und roten Wellenlängenbereichen emittiert verglichen mit dem Stand der Technik, wodurch ein breiterer Bereich in einem sichtbaren Spektrum erhalten wird und ein Farbwiedergabe-Index signifikant verbessert wird. Zusätzlich werden gelbe oder goldgelbe Phosphore zum Vorsehen eines mittleren Wellenlängenbereichs weiterhin zwischen den grünen und roten Wellenlängenbereichen einbezogen, wodurch ein Farbwiedergabe-Index bemerkenswert verbessert wird.
  • 0,0378 Gewichtsteile des β-Sialon-Phosphors des Beispiels 1, 0,0056 Gewichtsteile eines CaAlSiN3:Eu-Phosphors als einem rotem Phosphor und 1 Gewichtsteil eines Silziumharzes und 0,041 Gewichtsteile des β-Sialon-Phosphors des Vergleichsbeispiels 1, 0,0067 Gewichtsteile des CaAlSiN3:Eu-Phosphors als einem roten Phosphor und 1 Gewichtsteil des Silikonharzes werden angemessen in Aufschlämmungen gemischt, von welchen jede in einen Becher auf einem Montageanschluss injiziert wird, auf welchem eine Blaulicht emittierende Vorrichtung angebracht ist, und bei 160°C für 2 Stunden gehärtet, wodurch eine Weißlicht emittierende Vorrichtung, welche den jeweiligen Phosphor verwendet, bereitgestellt wird.
  • Die Phosphore des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 haben eine Peak-Emissionswellenlänge von ungefähr 540 nm, was als grüner Phosphor identifiziert wird. Die Weißlicht emittierende Vorrichtung, welche den Phosphor des Beispiels 1 verwendet, hat eine Luminanz von 9,8 bis 10 cd, was relativ höher ist als eine Luminanz von 9,6 bis 9,7 im Vergleichsbeispiel 1.
  • Der vorangehende β-Sialon-Phosphor kann effektiv sowohl auf eine Licht emittierende Vorrichtung als auch ein Modul zum Vorsehen von Weißlicht in Kombination mit anderen Phosphoren angewandt werden.
  • Während das Voranstehende beschrieben hat, was als die beste Art und Weise angesehen wird, und/oder andere Beispiele, wird es verstanden, dass verschiedene Abwandlungen darin getätigt werden können und dass der Gegenstand, welcher hierin offenbart ist, in verschiedenen Formen und Beispielen implementiert werden kann, und dass die Lehren in zahlreichen Anwendungen angewandt werden können, von denen nur einige hierin beschrieben worden sind. Es ist durch die folgenden Ansprüche vorgesehen, irgendeine und alle Anwendungen, Abwandlungen und Variationen, welche unter den wahren Umfang der vorliegenden Lehre fallen, zu beanspruchen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (27)

  1. Verfahren zum Bereitstellen eines Sialon-Phosphors, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: ein Bilden eines ersten gesinterten Körpers durch ein Mischen und Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs; und ein Bilden eines zweiten gesinterten Körpers durch ein Mischen und Wärmebehandeln des ersten gesinterten Körpers und eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sialon-Phosphor durch Formel I repräsentiert wird: [Formel I] Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Silizium-Ausgangsstoff metallisches Silizium oder eine Silizium-Verbindung aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Silizium-Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, welche aus Siliziumnitrid und Siliziumoxid besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aluminium-Ausgangsstoff metallisches Aluminium oder eine Aluminium-Verbindung aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aluminium-Verbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid besteht.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktivmaterial-Ausgangsstoff eine Verbindung aufweist, welche ein Selten-Erdelement beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Selten-Erdelement aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Eu und Ce besteht.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sintern bei einer Temperatur zwischen 1500°C bis 2200°C durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 1000°C bis 2100°C durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sintern und die Wärmebehandlung in einer Stickstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Druck von Stickstoffgas in der Stickstoff enthaltenden Atmosphäre 0,1 bis 10 MPa ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mischen des ersten gesinterten Körpers und des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs ein Mischen mit einer Verbindung aufweist, welche ein Alkali-Erdmetall enthält.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Alkali-Erdmetall ausgewählt ist aus der Gruppe, welche aus Magnesium (Mg), Calzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) besteht.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mischen des ersten gesinterten Körpers und des Aktivmaterial-Ausgangsstoffs ein Mischen mit einer Mangan (Mn) enthaltenden Verbindung aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sialon-Phosphor Licht mit einer Wellenlänge von 500 bis 555 nm emittiert.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Mahlen des ersten gesinterten Körpers nach dem Bilden des ersten gesinterten Körpers.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Mahlen des zweiten gesinterten Körpers nach dem Bilden des zweiten gesinterten Körpers.
  19. Sialon-Phosphor, der Folgendes aufweist: einen ersten gesinterten Körper, welcher durch ein Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird und durch die Formel I repräsentiert wird: [Formel I] Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  20. Sialon-Phosphor nach Anspruch 19, der Sialon-Phosphor Licht mit einer Wellenlänge von 500 bis 555 nm durch blaues oder ultraviolettes Licht als eine Anregungsquelle emittiert.
  21. Sialon-Phosphor nach Anspruch 19, wobei der Sialon-Phosphor weiterhin ein Alkali-Erdmetall aufweist, welches aus der Gruppe, welche aus Magnesium (Mg), Calizium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) besteht, ausgewählt ist.
  22. Sialon-Phosphor nach Anspruch 19, wobei der Sialon-Phosphor weiterhin eine Mangan (Mn) enthaltende Verbindung aufweist.
  23. Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung, das Folgendes aufweist: eine Licht emittierende Vorrichtung, um angeregtes Licht zu emittieren; und eine Wellenlängen-Umwandlungseinheit, um das angeregte Licht zu absorbieren und um eine Wellenlänge des angeregten Lichts umzuwandeln, wobei die Wellenlängen-Umwandlungseinheit Folgendes aufweist: einen Sialon-Phosphor, welcher einen ersten gesinterten Körper aufweist, welcher durch ein Sintern eines Silizium-Ausgangsstoffs und eines Aluminium-Ausgangsstoffs mit Ausnahme eines Aktivmaterial-Ausgangsstoffs erhalten wird und durch Formel I repräsentiert wird: [Formel I] Si(6-x)AlxOyN(8-y):Rez, wobei 0,1 < x < 2; 0,1 < y < 2; 0,001 < z < 0,1; und wobei Re ein Selten-Erdelement ist.
  24. Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Sialon-Phosphor-Licht mit einer Wellenlänge von 500 bis 555 nm durch blaues oder ultraviolettes Licht als eine Anregungsquelle emittiert.
  25. Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei ein ausgegebenes Licht von dem Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung über den Sialon-Phosphor weißes Licht ist.
  26. Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Sialon-Phosphor weiterhin ein Alkali-Erdmetall aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Magnesium (Mg), Calzium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) besteht.
  27. Gehäuse für eine Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der Sialon-Phosphor eine Mangan (Mn) enthaltende Verbindung aufweist.
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