TWI535825B - 螢光物質以及使用該物質之發光裝置 - Google Patents

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Description

螢光物質以及使用該物質之發光裝置
相關申請案之互相參照
本專利申請案根據及主張享有先前的日本專利申請案2010-196532號(提出申請於2010年9月2日)，2011-39988號(提出申請於2011年2月25日)，和2011-181831號(提出申請於2011年8月23日)的優先權的利益，這些申請案之整體內容以引用的方式併入本文中。
本實施體系係關於量子效率出色的螢光物質以及使用該物質之發光裝置。
使用發光二極體的LED發光裝置被用於許多的儀器的顯示元件，該儀器例如：移動式裝置、PC週邊設備、OA設備、各種的開關、背光的光源、和指示板。LED發光裝置不僅被強烈地要求具有高效率，而且在被用於一般照明時被強烈地要求出色的演色(color rendition)或在被用於背光時被強烈地要求實現廣色域。為了改進發光裝置的效率，必須改進發光裝置中被使用的螢光物質的效率。此外，從實現高演色或廣色域觀點來看，最好採用含有發藍光之激發源、在藍光激發下發射出綠光的螢光物質、和另一種在藍光激發下發射出紅光的螢光物質之組合的發白光之裝置。
同時，高負載LED發光裝置在運作中產生熱以致其中所使用的螢光物質通常被加熱到大約100到200℃。當螢光物質因此被加熱時，螢光物質通常會損失發射強度。因此，吾人渴望提供一種即使溫度上升相當多仍比較沒有發射強度下降(溫度消光)的螢光物質。
經銪(Eu)活化的鹼土金屬正矽酸鹽磷光體是在藍光激發下發射出綠光或紅光的螢光物質的代表性實例，因此宜被用於前述之LED發光裝置。該磷光體之發射出綠光的螢光物質顯示(例如)亮度特性例如在460 nm的光激發下73%的吸收率，85%的內部量子效率與62%的發光效率；該磷光體之發射出紅光的螢光物質顯示(例如)亮度特性例如在460 nm的光激發下82%的吸收率，66%的內部量子效率與54%的發光效率。含有前述之螢光物質組合的LED發光裝置產生白光，此白光分別具有實現186 lm/W(根據激發光)的高效率與高色域和平均演色性指數(general color rendering index)Ra=86。
然而，如果該經銪活化的鹼土金屬正矽酸鹽磷光體被用於高負載LED發光裝置，它們通常發生前述之發射強度下降。具體地說，當溫度上升時，那些螢光物質明顯地受到溫度消光的損害，然而藍光LED不那麼被影響以致其發射強度僅稍微下降。結果，該發光裝置發射出的光易在藍光LED發射出的光與螢光物質發射出的光之間失去平衡。再者，由於溫度消光以不同的方式作用於發射出綠光的螢光物質與發射出紅光的螢光物質上，所以在所發出的光中常常難以保持與負載增加相符合的綠色與紅色的平衡。因此有在藍光、綠光與紅光間的平衡喪失所引起的嚴重色差的問題。
本實施體系現在參照附圖被解說。
本實施體系的一方面在於下式(1)所示之螢光物質：
(M1-xECx)aSibAlOcNd　(1)
其中M是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素、及第14族元素(矽除外)；EC是選自下列所組成群的元素：銪(Eu)、鈰(Ce)、錳(Mn)、鋱(Tb)、鐿(Yb)、鏑(Dy)、釤(Sm)、銩(Tm)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、鈥(Ho)、鉺(Er)、鉻(Cr)、錫(Sn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銻(Sb)、金(Au)、汞(Hg)、鉈(Tl)、鉛(Pb)、鉍(Bi)和鐵(Fe)；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到100μm的範圍內，縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質在被波長範圍250到500 nm以內的光激發下發射出在波長範圍580到660 nm以內具有高峰的光。
此外，本實施體系的另一方面在於發光裝置，其含有：發光元件(S1)，其發出在波長範圍250到500 nm以內的光；下式(1)所示之螢光物質(R)：
(M1-xECx)aSibAlOcNd　(1)
其中M是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素、及第14族元素(矽除外)；EC是選自下列所組成群的元素：Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到100μm的範圍內，縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質在被該發光元件(S1)發出的光激發下發射出在波長範圍580到660 nm以內具有高峰的光；和另一種下式(2)所示之螢光物質(G)：
(M' 1-x ' EC' x ' )3-y ' Al3+z ' Si13-z ' O2+u ' N21-w ' 　(2)
其中M'是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC'是選自下列所組成群的元素：Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe；且x'、y'、z'、u'與w'分別是滿足以下條件的數字：0<x'1、-0.1y'0.3、-3z'1和-3<u'-w'1.5；且此螢光物質(G)在被該發光元件(S1)發出的光激發下發射出在波長範圍490到580 nm以內具有高峰的光。
再者，本實施體系的另一方面在於另一種發光裝置，其含有：發光元件(S2)，其發出在波長範圍250到430 nm以內的光；下式(1)所示之螢光物質(R)：
(M1-xECx)aSibAlOcNd　(1)
其中M是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC是選自下列所組成群的元素：Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到100μm的範圍內，縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質(R)在被該發光元件(S2)發出的光激發下發射出在波長範圍580到660 nm以內具有高峰的光；另一種下式(2)所示之螢光物質(G)：
(M' 1-x ' EC' x ' )3-y ' Al3+z ' Si13-z ' O2+u ' N21-w ' 　(2)
其中M'是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC'是選自下列所組成群的元素：Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe；且x'、y'、z'、u'與w'分別是滿足以下條件的數字：0<x'1、-0.1y'0.3、-3z'1和-3<u'-w'1.5；且此螢光物質在被該發光元件(S2)發出的光激發下發射出在波長範圍490到580 nm以內具有高峰的光；和另一種螢光物質(B)，其在被該發光元件(S2)發出的光激發下發射出在波長範圍400到490 nm以內具有高峰的光。
此外，本實施體系的另一方面在於製造發紅光的螢光物質的方法，其含有以下步驟：
混合包括以下物質的材料：該M之氮化物或碳化物，鋁之氮化物、氧化物或碳化物，矽之氮化物、氧化物或碳化物，和該EC之氧化物、氮化物或碳酸鹽；和以不多於4小時的燃燒時間燃燒該混合物。
本發明者已發現一種發紅光的螢光物質，其顯示高量子效率，提供強發射強度和具有適合的溫度特性以致發射強度比較沒有下降(即使溫度上升可藉由把發射中心元素併入結晶構造與組成皆被限制的特定的氮氧化物螢光物質中得到)。再者，本發明者也已發現即使在以高功率運作時(即在高溫下)比較沒有發生色差的發光裝置可藉由採用前述之發紅光的螢光物質結合特定的發綠光的螢光物質得到。
後面解說根據本實施體系的發紅光的螢光物質和使用此螢光物質的發光裝置。
發紅光的螢光物質
下式(1)所示之本實施體系的發紅光的螢光物質：
(M1-xECx)aSibAlOcNd　(1)
其中M是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC是選自下列所組成群的元素：Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5。
考慮到發射波長的變化，此發射中心元素EC最好是Eu和Mn中的至少一者。
元素M最好0.1莫耳%或更多的含量被發射中心元素EC替換。如果該含量少於0.1莫耳%，則難以得到足夠的亮度。元素M可完全地被發射中心元素EC替換，但是如果被替換的含量少於50莫耳%則可以盡可能多地避免發射機率下降(濃度消光)。
本實施體系的發紅光的螢光物質(R)發射出黃光到紅光，即在被波長範圍250到500 nm以內的光激發時發射出在波長範圍580到660 nm以內具有高峰的光。
在式(1)中，M是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4(合宜地0.01x0.3，較合宜地0.02x0.2)、0.55<a<0.80(合宜地0.65<a<0.70，較合宜地0.66a0.69)、2<b<3(合宜地2.1b2.7，較合宜地2.2b2.4)、0<c0.6(合宜地0.3<c<0.6，較合宜地0.43c0.51)和4<d<5(合宜地4.1d4.5，較合宜地4.2d4.3)。
根據本實施體系的發紅光的螢光物質是以實質上具有與Sr2Si7Al3ON13相同的結晶構造的無機化合物為基礎。然而，其組成元素部份地被發光元素替換且每一種元素的含量被控制於特定範圍以內，因此此螢光物質可以顯示高量子效率和具有在被用於發光裝置時比較沒有發生溫度消光的適合的溫度特性。在後面，前述之結晶構造常被稱為〝Sr2Si7Al3ON13型結晶〞。
Sr2Si7Al3ON13之結晶屬於斜方晶系，其晶格常數是a=11.8033(13) ，b=21.589(2) ，和c=5.0131(6) 。
根據本實施體系的螢光物質可藉由X射線繞射或中子繞射識別。這表示本實施體系不僅包括展現與Sr2Si7Al3ON13相同的X射線繞射圖的螢光物質，而且包括具有組成元素被其他的元素替換以致在特定範圍以內改變晶格常數的結晶構造的螢光物質。Sr2Si7Al3ON13結晶之組成元素可以後面詳述之方式被其他的元素替換。具體地說，結晶中的Sr可被元素M與/或發射中心元素EC替換；Si的位置可被一或多個選自下列三價元素的元素填滿：Ge、Sn、Ti、Zr與Hf；Al的位置可被一或多個選自下列三價元素的元素填滿：B、Ga、In、Sc、Y、La、Gd與Lu；和O或N的位置可被一或多個選自O、N與C的元素填滿。再者，Al與Si可彼此部份地取代，和/或O與N可彼此部份地取代。此螢光物質之實例包括Sr2Si8Al2N14、Sr2Si6Al4O2N12、Sr2Si5Al5O3N11與Sr2Si4Al6O4N10。這些螢光物質具有屬於Sr2Si7Al3ON13型結晶的結晶構造。
在元素替換稍微發生的情況下，藉由以下的簡單方法可以判斷螢光物質是否具有屬於Sr2Si7Al3ON13型結晶的結晶構造。量測經修改的結晶的X射線繞射圖，和把其繞射峰的位置與Sr2Si7Al3ON13的X射線繞射圖中的繞射峰的位置相比較。因此，如果主峰的位置相同，則那些結晶構造可被認為是相同的。
結晶構造最好含有一種成分，其利用CuKa特定X射線(波長：1.54056 )測得的X射線繞射圖於選自下列十一個位置中的七或多個，最好九或多個位置同時顯示繞射峰：15.0到15.25°、23.1到23.20°、24.85到25.05°、26.95到27.15°、29.3到29.6°、30.9到31.1°、31.6到31.8°、33.0到33.20°、35.25到35.45°、36.1到36.25°、和56.4到56.65°(以繞射角度(2θ)表示)。X射線繞射圖可借助於(例如)M18XHF22-SRA型X射線繞射儀([商標]，由MAC Science Co. Ltd.製造)測得。量測條件是(例如)：管電壓：40 kv，管電流：100 mA，掃描速度：2°/分鐘。
本實施體系的發紅光的螢光物質也以其是具有在特定範圍以內的平均晶粒尺寸的柱狀結晶的形式為其特色。
根據本實施體系的發紅光的螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到100μm，合宜地在20到40μm，較合宜地在20到30μm的範圍以內。此外，最好平均晶粒尺寸的下限等於或大於25μm。平均晶粒尺寸借助於雷射繞射粒徑分析儀(SALD-2000J[商標]，由Shimadzu Corp.製造)測得。
另一方面來說，本實施體系的發紅光的螢光物質是柱狀結晶的形式，其縱橫比是在2到4，合宜地在3到4的範圍以內。在這裡，〝縱橫比〞表示L/r的比值，其中L是柱狀結晶的縱向長度，r是與柱狀結晶之縱向長度相互垂直的截面橢圓之長軸長度。L與r的值藉由以掃描式電子顯微鏡觀察測得。本實施體系的螢光物質可含有具有在前述之範圍外的縱橫比的結晶，但此結晶最好是20%或更少的含量。
製造發紅光的螢光物質的方法
製造根據本實施體系的發紅光的螢光物質的方法沒有特定的限制，只要其提供具有前述之特定形式的前述之特定組成的螢光物質。然而，該特定的發紅光的螢光物質可以以下的方式製造。
本實施體系的螢光物質可由以下的起始原料合成：例如元素M之氮化物；鋁和/或矽之氮化物、氧化物與碳化物；和發射中心元素EC之氧化物、氮化物與碳酸鹽。例如，如果要製造含有Eu(作為發射中心元素EC)的螢光物質，可用的原料之實例包括Sr3N2、AlN、Si3N4、Al2O3與EuN。原料Sr3N2可被Ca3N2、Ba3N2、Sr2N、SrN或其混合物替換。那些原料被稱重和混合以便得到標的組成，然後在坩堝中燃燒該粉體混合物得到標的螢光物質。那些原料在例如套手工作箱內的研缽中被混合。坩堝是由下列製成：例如氮化硼、氮化矽、碳化矽、碳、氮化鋁、SiAlON、氧化鋁、鉬或鎢。
根據本實施體系的發紅光的螢光物質可藉由把起始原料之混合物燃燒預定的時間得到。本實施體系的製造方法以短的燃燒時間為其特色。具體地說，在本實施體系的製造方法中的燃燒時間必須不多於4小時，且合宜地是3小時或更少，較合宜地是2小時或更少，最合宜地是1小時或更少。這是由於如果燃燒時間太長，結晶聚集使晶粒尺寸增加致使量子效率下降。此外，如果燃燒時間太長，產生的產物很可能含有減少的量的具有前述之特定縱橫比的結晶。然而，從使反應完全進行的觀點來看，燃燒時間合宜地不少於0.1小時，較合宜地不少於0.2小時，最合宜地不少於0.5小時。燃燒可被一次地或連續二次或多次地進行。
燃燒最好是在比大氣壓力更高的壓力下被進行。如果氮化矽被用作為原料中的一種，此壓力最好不少於5大氣壓以便防止氮化矽在高壓下分解。燃燒溫度是合宜地在1500到2000℃，較合宜地在1600到1900℃的範圍以內。如果溫度小於1500℃，常常難以得到標的螢光物質。另一方面來說，如果溫度大於2000℃，可能原料或產物會昇華。此外，由於AlN很可能被氧化，所以燃燒最好在氮氣氣氛下被進行。在該情況下，氮氣/氫氣混合氣氣氛也可使用。
然後粉體形式的燃燒後的產物被例如清洗的後處理(視情況)來得到根據本實施體系的螢光物質。如果清洗被實施，可以酸或純水進行清洗。
發綠光的螢光物質
本實施體系的發光裝置中可用的發綠光的螢光物質(G)是(例如)以下式(2)表示：
(M' 1-x ' EC' x ' )3-y ' Al3+z ' Si13-z ' O2+u ' N21-w ' 　(2)
在式(2)中，M'是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC'是選自下列所組成群的元素：Eu、Ce、Mn、Tb、Yb、Dy、Sm、Tm、Pr、Nd、Pm、Ho、Er、Cr、Sn、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Sb、Au、Hg、Tl、Pb、Bi和Fe；且x'、y'、z'、u'與w'分別是滿足以下條件的數字：0<x'1(合宜地0.001x'0.5)、-0.1y'0.3(合宜地-0.1y'0.15，較合宜地-0.09y'0.07)、-3z'1(合宜地-1z'1，較合宜地0.2z'1)和-3<u'-w'1.5(合宜地-1<u'-w'1，較合宜地-0.1u'-w'0.3)。
本實施體系的發光裝置中可用的發綠光的螢光物質(G)是以實質上具有與Sr3Al3Si13O2N21相同的結晶構造的無機化合物為基礎。然而，其組成元素部份地被發光元素替換且每一種元素的含量被控制於特定範圍以內，因此此螢光物質可以顯示高量子效率。
前述之發綠光的螢光物質可藉由X射線繞射或中子繞射識別。這表示此發綠光的螢光物質不僅包括展現與Sr3Al3Si13O2N21相同的X射線繞射圖的螢光物質，而且包括具有組成元素被其他的元素替換以致在特定範圍以內改變晶格常數的結晶構造的螢光物質。Sr3Al3Si13O2N21結晶之組成元素可以後面詳述之方式被其他的元素替換。具體地說，結晶中的Sr可被元素M'與/或發射中心元素EC'替換；Si的位置可被一或多個選自下列三價元素的元素填滿：Ge、Sn、Ti、Zr與Hf；Al的位置可被一或多個選自下列三價元素的元素填滿：B、Ga、In、Sc、Y、La、Gd與Lu；和O或N的位置可被一或多個選自O、N與C的元素填滿。此外，Al與Si可彼此部份地取代，和/或O與N可彼此部份地取代。此螢光物質之實例包括Sr3Al2Si14ON22、Sr3AlSi15N23、Sr3Al4Si12O3N20、Sr3Al5Si11O4N19與Sr3Al6Si10O5N18。這些螢光物質具有屬於與Sr3Al3Si13O2N21結晶同一群組的結晶構造。
在元素替換稍微發生的情況下，藉由與前述之發紅光的螢光物質所描述的相同的簡單方法可以判斷螢光物質是否具有屬於與Sr3Al3Si13O2N21結晶同一群組的結晶構造。
製造發綠光的螢光物質的方法
在本實施體系中可用的發綠光的螢光物質可由以下的起始原料合成：例如元素M'之氮化物；鋁和/或矽之氮化物、氧化物與碳化物；和發射中心元素EC'之氧化物、氮化物與碳酸鹽。例如，如果要製造含有Sr與Eu(分別作為元素M'與發射中心元素EC')的螢光物質，可用的原料之實例包括Sr3N2、AlN、Si3N4、Al2O3與EuN。原料Sr3N2可被Ca3N2、Ba3N2、Sr2N、SrN或其混合物替換。那些原料被稱重和混合以便可以得到標的組成，然後在坩堝中燃燒該粉體混合物得到標的螢光物質。那些原料在例如套手工作箱內的研缽中被混合。坩堝是由下列製成：例如氮化硼、氮化矽、碳化矽、碳、氮化鋁、SiAlON、氧化鋁、鉬或鎢。
在本實施體系中可用的發綠光的螢光物質可藉由把起始原料之混合物燃燒預定的時間得到。燃燒最好是在比大氣壓力更高的壓力下被進行。如果氮化矽被用作為原料中的一種，此壓力最好不少於5大氣壓以便防止氮化矽在高壓下分解。燃燒溫度是合宜地在1500到2000℃，較合宜地在1600到1900℃的範圍以內。如果溫度小於1500℃，常常難以得到標的螢光物質。另一方面來說，如果溫度大於2000℃，可能原料或產物會昇華。此外，由於AlN很可能被氧化，所以燃燒最好在氮氣氣氛下被進行。在該情況下，氮氣/氫氣混合氣氣氛也可使用。
燃燒可被一次地或連續二次或多次地進行。如果燃燒被連續二次或多次地進行，每次的燃燒時間取決於粉體混合物之條件，且是合宜地0.1到4.0小時，較合宜地0.1到2.0小時。
然後粉體形式的燃燒後的產物被例如清洗的後處理(視情況)來得到在本實施體系中可用的螢光物質。如果清洗被實施，可以酸或純水進行清洗。
發藍光的螢光物質
如後面被描述，本實施體系的發光裝置含有前述之發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質之組合。此外，此發光裝置可另外含有發藍光的螢光物質。此發藍光的螢光物質沒有特定的限制，只要其發射出在波長範圍400到490 nm以內具有高峰的光。
然而，如果此發藍光的螢光物質具有差的溫度特性，在溫度根據被使用的粉體的增加而上升時，發光裝置發射出的光可能具有偏黃色的色度。這會是一個問題，特別是在需要白光的情況下。因此，為了達成本實施體系的目的，即為了提供比較沒有色差的發光裝置，最好發藍光的螢光物質具有和發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質一樣出色的溫度特性。
合宜的發藍光的螢光物質之實例包括(Ba,Eu)MgAl10O17、(Sr,Ca,Ba,Eu)10(PO4)5Cl2與(Sr,Eu)Si9Al19ON31。
發光裝置
根據本實施體系的發光裝置含有前述之螢光物質與能夠激發此螢光物質的發光元件。
根據本實施體系的一方面的發光裝置含有：當作激發源的LED；和前述之發紅光的螢光物質(R)與發綠光的螢光物質(G)之組合，其中每一者在LED發出的光激發下發射出光。因此，此發光裝置發射出光，此光由LED和發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質發射出的光合成。
根據本實施體系的另一方面的發光裝置含有：當作激發源的LED；和前述之發紅光的螢光物質(R)與發綠光的螢光物質(G)及發藍光的螢光物質(B)之組合，其中每一者在LED發出的光激發下發射出光。
根據本實施體系的另一方面的發光裝置不可或缺地含有特定的發紅光的螢光物質(R)與特定的發綠光的螢光物質(G)之組合，因此在此發光裝置運作時在其發射出的光中的紅色與綠色間之色彩平衡的喪失被防止，以致色差被防止。此外，由於在運作中比較沒有發生溫度消光，所以那些特定的螢光物質幾乎不使LED發出的光與發藍光的螢光物質發出的藍光的亮度平衡喪失。這也有助於防止色差。
在本實施體系中，發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質皆比較沒有發生溫度消光。因此，即使在此發光裝置以高功率運作時，此螢光物質能夠實現發射出紅光成分與綠光成分比較沒有變動的光的發光裝置。此外，由於溫度消光作用於該二種螢光物質到類似的程度(從室溫到大約200℃)，即使在此發光裝置溫度因高功率運作而升高時，該二種螢光物質也能夠實現發射出紅光成分與綠光成分比較沒有色差的光的發光裝置。儘管可以製造發光裝置(即使其中被使用的發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質與在本實施體系中被控制的螢光物質不同)，然而和本實施體系的發光裝置相比較下，此發光裝置通常不能完全受益於防止色差的效果。
由於色差可被進一步有效地防止，所以發藍光的螢光物質(如果使用的話)最好經歷與發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質相同程度的溫度消光。然而，由於發藍光的螢光物質發出的光可被當作激發發光元件的LED發出的光補償，所以發藍光的螢光物質不必像發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質一樣被嚴格地控制。
在此發光裝置中被使用的發光元件根據一起被使用的螢光物質被恰當地選擇。具體地說，此發光元件發出的光必須能夠激發螢光物質。此外，如果吾人偏好此發光裝置發射出白光，此發光元件最好發出可以補償此螢光物質發射出的光的波長的光。
考慮到前面，如果發光裝置含有發紅光的螢光物質與發綠光的螢光物質，發光元件(S1)通常被選擇以致發出波長範圍250到500 nm以內的光。如果發光裝置含有發紅光的螢光物質、發綠光的螢光物質與發藍光的螢光物質，發光元件(S2)通常被選擇以致發出250到430 nm以內的光。
根據本實施體系的發光裝置可以是任何一種形式的慣用上已知的發光裝置。圖1是圖解示意本實施體系的發光裝置的縱剖圖。
在圖1顯示的發光裝置中，樹脂系統100含有導線101與102(被鑄造成導線架的一部份)與樹脂構件103(與導線架一體成型地被模製)。樹脂構件103提供一個凹面105，其頂部開口大於底部。在此凹面的內壁提供反射表面104。
在凹面105的幾近圓形的底部的中心，以銀膠等安裝發光元件106。此發光元件106之實例包括發光二極體與雷射二極體。此發光元件可發射出紫外光。此發光元件沒有特定的限制。因此，也可以採用能夠發射出藍光、藍紫光或近紫外光及紫外光的發光元件。例如，半導體發光元件例如GaN可被用作為發光元件。發光元件106之電極(未顯示)分別經由金等製成的接合線107與108和導線101與102連接。導線101與102的位置可被適當地修改。
在樹脂構件103的凹面105中，磷光體層109被提供。對製造磷光體層109而言，含有本實施體系的螢光物質的混合物110可以5到50 wt%的含量被分散於或沈降於矽氧樹脂等製成的樹脂層111中。本實施體系的螢光物質含有具有高共價性的氮氧化物基質，因此此螢光物質通常是疏水性的以致具有良好的樹脂相容性。因此，充分地防止在樹脂與螢光物質間的界面的散射來改進光汲取效率。
發光元件106可屬於覆晶型，其中N型電極與P型電極被安置於同一平面。此發光元件可以避免與電線有關係的麻煩，例如電線的斷路或亂位與電線的吸光。在該情況下，因此可以得到可靠性與亮度皆出色的半導體發光元件。此外，也可以使用在發光元件106中的N型基板以便製造如後述之構造的發光裝置。在此發光裝置中，在N型基板的背表面形成N型電極，而在基板的半導體層的頂表面形成P型電極。N型電極與P型電極中的一者被安裝於導線中的一者，且經由電線使另一個電極與另一條導線連接。發光元件106的尺寸和凹面105的尺寸與形狀可被恰當地改變。
根據本實施體系的發光裝置不限於在圖1中顯示的碗杯式封裝，且可以被應用於任何類型的發光裝置。例如，即使根據本實施體系的螢光物質被用於殼式或表面黏著式發光裝置也可以得到相同的效果。
實施例
本實施體系被以下的實施例進一步地解說，而以下的實施例絕不限制本實施體系。
實施例1
分別稱量2.676 g的Sr3N2、0.398 g的EuN、6.080 g的Si3N4、0.680 g的Al2O3與0.683 g的AlN作為起始原料，在真空套手工作箱內的瑪瑙研缽中乾式混合。把此混合物放置於BN坩堝中，然後在7.5 atm的氮氣氣氛下在1850℃燃燒4小時以合成螢光物質(G1)，其被設計的組成是(Sr0.92Eu0.08)3Al3Si13O2N21。
燃燒後的螢光物質(G1)是黃綠色粉體的形式，且在被不可見光激發時發射出綠光。
獨立地，分別稱量2.579 g的Sr3N2、0.232 g的EuN、4.583 g的Si3N4、0.476 g的Al2O3與1.339 g的AlN作為起始原料，在真空套手工作箱內的瑪瑙研缽中乾式混合。把此混合物放置於BN坩堝中，然後在7.5 atm的氮氣氣氛下在1850℃燃燒4小時以合成螢光物質(R1)，其被設計的組成是(Sr0.95Eu0.05)2Al3Si7ON13。
燃燒後的螢光物質(R1)是橙色粉體的形式，且在被不可見光激發時發射出紅光。圖2顯示在被457 nm的光激發下此發紅光的螢光物質(R1)的發射光譜。吾人發現被得到的螢光物質(R1)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是29μm且縱橫比是2.8。圖3顯示發綠光的螢光物質(G1)與發紅光的螢光物質(R1)中的每一者產生的發射強度的溫度依存性，條件是在室溫下的發射強度被當作是1.0。
利用那些螢光物質製造發光裝置。此發光裝置具有根據圖4的構造。具體地說，把發射出在455 nm具有高峰的光的LED 402焊接在8毫米見方的AlN封裝基板401上，且經由金導線403與電極連接。然後以透明樹脂404把此LED包覆成圓頂狀，以一層含有30 wt%的能夠發出在598 nm具有高峰的光的發紅光的螢光物質(R1)的透明樹脂405包覆此圓頂。此外，在此樹脂層上面形成另一層含有30 wt%的螢光物質(G1)的透明樹脂406來製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、67.9 lm/W的光通量效率與平均演色性指數Ra=86。圖5顯示被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖6中顯示的結果，即使在驅動電流被加強時色度仍在小範圍內變動，以致即使在此發光裝置以350 mA運作時仍不脫離JIS(日本工業標準)制定的色度範圍。光通量效率與Ra也在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=52.0 lm/W與Ra=79；以300 mA運作下光通量效率=48.3 lm/W與Ra=77；以350 mA運作下光通量效率=43.9 lm/W與Ra=75。
實施例2
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。然後重複實施例1的步驟(除了把燃燒時間改變成2小時以外)來合成發紅光的螢光物質(R2)。圖2顯示在被457 nm的光激發下此發紅光的螢光物質(R2)的發射光譜。吾人發現被得到的螢光物質(R2)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是28μm且縱橫比是2.2。
以與實施例1相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、73.8 lm/W的光通量效率與Ra=79。圖7顯示被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。結果與實施例1的結果幾乎相同。具體地說，即使在驅動電流被加強時，色度仍在小範圍內變動。光通量效率與Ra也在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=56.8 lm/W與Ra=78；以300 mA運作下光通量效率=53.5 lm/W與Ra=77；以350 mA運作下光通量效率=49.1 lm/W與Ra=76。
實施例3
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。然後重複實施例1的步驟(除了把燃燒時間改變成0.5小時以外)來合成發紅光的螢光物質(R3)。圖2顯示在被457 nm的光激發下此發紅光的螢光物質(R3)的發射光譜。吾人發現被得到的螢光物質(R3)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是26μm且縱橫比是3.7。
以與實施例1相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、64.8 lm/W的光通量效率與Ra=90。圖8顯示在20 mA驅動電流下被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖9中顯示的結果，即使在驅動電流被加強時色度仍在小範圍內變動，以致即使在此發光裝置以350 mA運作時仍不脫離JIS(日本工業標準)制定的色度範圍。光通量效率與Ra也在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=51.0 lm/W與Ra=85；以300 mA運作下光通量效率=48.0 lm/W與Ra=84；以350 mA運作下光通量效率=44.3 lm/W與Ra=82。
實施例4
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。然後重複實施例1的步驟(除了只改變燃燒氣氛以外)來合成發紅光的螢光物質(R4)。把燃燒氣氛改變成氫氣/氮氣=5:5氣氛。圖2顯示在被457 nm的光激發下此發紅光的螢光物質(R4)的發射光譜。吾人發現被得到的螢光物質(R4)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是36μm且縱橫比是2.0。
利用那些螢光物質製造發光裝置。具體地說，把發射出在390 nm具有高峰的光的LED焊接在8毫米見方的AlN封裝基板上，且經由金導線與電極連接。然後以透明樹脂把此LED包覆成圓頂狀，以一層含有30 wt%的能夠發出在598 nm具有高峰的光的發紅光的螢光物質(R4)的透明樹脂包覆此圓頂。此外，在此樹脂層上面堆疊另一層含有30 wt%的螢光物質(G1)的透明樹脂與另一層含有30 wt%的發藍光的螢光物質(Ba0.9Eu0.1)MgAl10O17(B1)的透明樹脂來製造發光裝置。圖10顯示發綠光的螢光物質(G1)、發紅光的螢光物質(R4)、發藍光的螢光物質(B1)中的每一者產生的發射強度的的溫度依存性，條件是在室溫下的發射強度被當作是1.0。
把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、62.39 lm/W的光通量效率與Ra=90。圖11顯示被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖12中顯示的結果，即使在驅動電流被加強時色度仍在小範圍內變動，以致即使在此發光裝置以350 mA運作時仍不脫離JIS(日本工業標準)制定的天然白色的色度範圍。光通量效率、Ra與色度在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=47.7 lm/W、Ra=89與(x,y)=(0.341,0.348)；以300 mA運作下光通量效率=44.7 lm/W、Ra=88與(x,y)=(0.339,0.349)；以350 mA運作下光通量效率=41.5 lm/W、Ra=88與(x,y)=(0.336,0.347)。
實施例5
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。然後重複實施例2的步驟(除了只把燃燒氣氛改變成氫氣/氮氣=5:5氣氛以外)來合成發紅光的螢光物質(R5)。吾人發現被得到的螢光物質(R5)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是34μm且縱橫比是2.8。
以與實施例4相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、70.49 lm/W的光通量效率與Ra=81。圖13顯示被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖14中顯示的結果，即使在驅動電流被加強時色度仍在小範圍內變動，以致即使在此發光裝置以350 mA運作時仍不脫離JIS(日本工業標準)制定的天然白色的色度範圍。光通量效率、Ra與色度在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=53.5 lm/W、Ra=81與(x,y)=(0.341,0.348)；以300 mA運作下光通量效率=50.2 lm/W、Ra=81與(x,y)=(0.340,0.346)；以350 mA運作下光通量效率=46.1 lm/W、Ra=81與(x,y)=(0.337,0.343)。
實施例6
以與實施例2相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。然後重複實施例3的步驟(除了只改變燃燒氣氛以外)來合成發紅光的螢光物質(R6)。把燃燒氣氛改變成氫氣/氮氣=5:5氣氛。吾人發現被得到的螢光物質(R6)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是27μm且縱橫比是3.2。
以與實施例4相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、59.79 lm/W的光通量效率與Ra=92。圖15顯示被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖16中顯示的結果，即使在驅動電流被加強時色度仍在小範圍內變動，以致即使在此發光裝置以350 mA運作時仍不脫離JIS(日本工業標準)制定的天然白色的色度範圍。光通量效率、Ra與色度在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=46.5 lm/W、Ra=91與(x,y)=(0.34,0.351)；以300 mA運作下光通量效率=43.5 lm/W、Ra=81與(x,y)=(0.339,0.35)；以350 mA運作下光通量效率=39.9 lm/W、Ra=90與(x,y)=(0.336,0.348)。
實施例7
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。
獨立地，分別稱量2.625 g的Sr3N2、0.237 g的EuN、4.911 g的 Si3N4與1.844 g的AlN作為起始原料，在真空套手工作箱內的瑪瑙研缽中乾式混合。把此混合物放置於BN坩堝中，然後在7.5 atm的氮氣氣氛下在1850℃燃燒4小時以合成螢光物質(R7)，其被設計的組成是(Sr0.95Eu0.05)2Al3Si7N14。
燃燒後的螢光物質(R7)是橙色粉體的形式，且在被不可見光激發時發射出紅光。吾人發現被得到的螢光物質(R7)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是83μm且縱橫比是3.1。
以與實施例1相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、69.3 lm/W的光通量效率與Ra=90。
實施例8
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。
獨立地，分別稱量2.667 g的Sr3N2、0.166 g的EuN、5.086 g的Si3N4與1.691 g的AlN作為起始原料，在真空套手工作箱內的瑪瑙研缽中乾式混合。把此混合物放置於BN坩堝中，然後在7.5 atm的氮氣氣氛下在1850℃燃燒4小時以合成螢光物質(R8)，其被設計的組成是(Sr0.96Eu0.04)2Al3Si7N14。
燃燒後的螢光物質(R8)是橙色粉體的形式，且在被不可見光激發時發射出紅光。吾人發現被得到的螢光物質(R8)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是69μm且縱橫比是2.5。
以與實施例1相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、69.7 lm/W的光通量效率與Ra=89。
實施例9
分別稱量0.664 g的SrCO3、0.792 g的Eu2O3、3.788 g的Si3N4與7.009 g的AlN作為起始原料，在真空套手工作箱內的瑪瑙研缽中乾式混合。把此混合物放置於BN坩堝中，然後在7.5 atm的氮氣氣氛下在1800℃燃燒4小時以合成螢光物質(B2)，其被設計的組成是(Sr0.50Eu0.50)3Al19Si9ON31。
然後重複實施例1的步驟來合成發綠光的螢光物質(G1)與發紅光的螢光物質(R1)。圖17顯示發綠光的螢光物質(G1)、發紅光的螢光物質(R1)與發藍光的螢光物質(B2)中的每一者產生的發射強度的的溫度依存性，條件是在室溫下的發射強度被當作是1.0。
就在實施例1到9中被合成的發紅光的螢光物質而言，利用CuKa特定X射線(波長：1.54056 )測得其X射線繞射圖。圖18顯示在實施例1中被得到的螢光物質(R1)的X射線繞射圖。在實施例1到9中被製造的發紅光的螢光物質皆具有屬於斜方晶系的結晶構造，且每一個X射線繞射圖於下列十一個位置顯示繞射峰：15.0到15.25°、23.1到23.20°、24.85到25.05°、26.95到27.15°、29.3到29.6°、30.9到31.1°、31.6到31.8°、33.0到33.20°、35.25到35.45°、36.1到36.25°、和56.4到56.65°(以繞射角度(2θ)表示)。
X射線繞射圖借助於(例如) M18XHF22-SRA型X射線繞射儀([商標]，由MAC Science Co. Ltd.製造)測得。量測條件是：管電壓：40 kV，管電流：100 mA，掃描速度：2°/分鐘。
以與實施例4相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、56.09 lm/W的光通量效率與Ra=89。圖19顯示被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖20中顯示的結果，即使在驅動電流被加強時色度仍在小範圍內變動，以致即使在此發光裝置以350 mA運作時仍不脫離JIS(日本工業標準)制定的天然白色的色度範圍。光通量效率、Ra與色度在如此的小範圍內變動以致以240 mA運作下光通量效率=43.9 lm/W、Ra=85與(x,y)=(0.331,0.340)；以300 mA運作下光通量效率=41.9 lm/W、Ra=85與(x,y)=(0.329,0.339)；以350 mA運作下光通量效率=38.0 lm/W、Ra=84與(x,y)=(0.327,0.337)。
比較例1
以與實施例1相同的方式合成發綠光的螢光物質(G1)。然後重複實施例1的步驟(除了把燃燒時間改變成16小時以外)來合成用於比較的發紅光的螢光物質(R9)。
燃燒後的螢光物質(R9)是橙色粉體的形式，且在被不可見光激發時發射出紅光。圖21顯示在被460 nm的光激發下此發紅光的螢光物質(R9)的發射光譜。吾人發現被得到的螢光物質(R9)是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是42μm且縱橫比是1.8。圖22顯示發綠光的螢光物質(G1)與發紅光的螢光物質(R9)中的每一者產生的發射強度的溫度依存性，條件是在室溫下的發射強度被當作是1.0。然後利用CuKa特定X射線(波長：1.54056 )把螢光物質(R9)作X射線繞分析得到X射線繞射圖，圖中除了對應螢光物質(R1)的X射線繞射圖的繞射峰以外還於8.64°、11.18°與18.30°位置具有繞射峰。在此螢光物質中發現到一定量的變動相結晶與變形結晶。
以與實施例4相同的方式利用那些螢光物質製造發光裝置。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、24.0 lm/W的光通量效率與Ra=91。圖23顯示此被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖24中顯示的結果，在驅動電流被加強時色度在大範圍內變動，以致大幅脫離JIS(日本工業標準)制定的色度範圍。光通量效率與Ra也大幅下降以致以240 mA運作下光通量效率=15.5 lm/W與Ra=72；以300 mA運作下光通量效率=14.0 lm/W與Ra=66；以350 mA運作下光通量效率=12.2 lm/W與Ra=53。
比較例2
以下述之方式製造發光裝置。具體地說，把發射出在460 nm具有高峰的光的LED焊接在8毫米見方的AlN封裝基板上，且經由金導線與電極連接。然後以透明樹脂把此LED包覆成圓頂狀，以一層含有40 wt%的能夠發出在585 nm具有高峰的光的發紅光的螢光物質(Ba0.1Sr0.8Ca0.1)2SiO4:Eu2+的透明樹脂包覆此圓頂。此外，在此樹脂層上面形成另一層含有30 wt%的發綠光的螢光物質(Ba0.1Sr0.8)2SiO4:Eu2+的透明樹脂來製造具有根據圖4的構造的發光裝置。圖25顯示發綠光的螢光物質與發紅光的螢光物質中的每一者產生的發射強度的溫度依存性，條件是在室溫下的發射強度被當作是1.0。把被製造的發光裝置放置於積分球內，然後以20 mA與3.1 V運作。觀測被發射出的光，發現到此光具有(0.345,0.352)的色度、5000K的色溫、68.6 lm/W的光通量效率與Ra=86。圖26顯示在20 mA驅動電流運作下此被製造的發光裝置的發射光譜。
當驅動電流被加強到350 mA時，以前述之方式測量此發光裝置的亮度特性。如同在圖27中顯示的結果，在驅動電流被加強時色度在大範圍內變動，以致大幅脫離JIS(日本工業標準)制定的色度範圍。光通量效率與Ra也大幅下降以致以240 mA運作下光通量效率=43.9 lm/W與Ra=76；以300 mA運作下光通量效率=33.9 lm/W與Ra=68；以350 mA運作下光通量效率=26.9 lm/W與Ra=57。
儘管特定的實施體系業已被描述，然而這些實施體系只經由實施例被呈現且不旨在限制本發明之範圍。當然，本發明所描述之新穎的方法與體系可以各式各樣的其他形式被實施；此外，在不偏離本發明之精神下可進行本發明所描述之方法與體系的形式的各種省略、替代與改變。所附申請專利範圍及其等效實施旨在包含不在本發明之範圍及精神內的形式或修改。
100．．．樹脂系統
101．．．導線
102．．．導線
103．．．樹脂構件
104．．．反射表面
105．．．凹面
106．．．發光元件
107．．．接合線
108．．．接合線
109．．．磷光體層
110．．．含有螢光物質的混合物
111．．．樹脂層
401．．．8毫米見方的AlN封裝基板
402．．．LED
403．．．金導線
404．．．透明樹脂
405．．．含有30 wt%的發紅光的螢光物質(R1)的透明樹脂
406．．．含有30 wt%的螢光物質(G1)的透明樹脂
圖1顯示圖解示意使用根據本實施體系的一方面之螢光物質的發光裝置的縱剖圖。
圖2顯示在460 nm的光激發下在實施例1到4中被製造的發紅光的螢光物質的發射光譜。
圖3顯示在實施例1中被使用的螢光物質的溫度特性圖。
圖4顯示圖解示意在實施例1中被製造的發光裝置的縱剖圖。
圖5顯示在實施例1中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖6顯示就在實施例1中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖7顯示在實施例2中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖8顯示在實施例3中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖9顯示就在實施例3中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖10顯示在實施例4中被使用的螢光物質的溫度特性圖。
圖11顯示在實施例4中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖12顯示就在實施例4中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖13顯示在實施例5中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖14顯示就在實施例5中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖15顯示在實施例6中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖16顯示就在實施例6中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖17顯示在實施例9中被使用的螢光物質的溫度特性圖。
圖18顯示在實施例1中被製造的螢光物質的X射線繞射(XRD)圖。
圖19顯示在實施例9中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖20顯示就在實施例9中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖21顯示在460 nm的光激發下在比較例1中被製造的發紅光的螢光物質的發射光譜。
圖22顯示在比較例1中被使用的螢光物質的溫度特性圖。
圖23顯示在比較例1中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖24顯示就在比較例1中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。
圖25顯示在比較例2中被使用的螢光物質的溫度特性圖。
圖26顯示在比較例2中被製造的發光裝置的發射光譜。
圖27顯示就在比較例2中被製造的發光裝置而論的色度點(2度視界)與驅動電流之間的關係。

Claims (17)

  1. 一種式(1)所示之螢光物質，(M1-xECx)aSibAlOcNd (1)其中M是Sr(鍶)；EC是銪(Eu)；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到30μm的範圍內且其縱橫比是在3到4的範圍內，或者其平均晶粒尺寸是在30到100μm的範圍內且其縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質在被波長範圍250到500nm以內的光激發下發射出在波長範圍580到660nm以內具有高峰的光。
  2. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其是結晶的形式，含有20%或更少的縱橫比在2到4範圍外的晶粒。
  3. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其中該x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0.02x0.2、0.66a0.69、2.2b2.4、0.43c0.51和4.2d4.3。
  4. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其含有一種成分，該成分之利用CuKa特定X射線測得的X射線繞射(XRD)圖於選自下列十一個位置中的七或多個位置同時顯示繞射峰：15.0到15.25°、23.1到23.20°、24.85到 25.05°、26.95到27.15°、29.3到29.6°、30.9到31.1°、31.6到31.8°、33.0到33.20°、35.25到35.45°、36.1到36.25°、和56.4到56.65°(以繞射角度(2 θ)表示)。
  5. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其由以下步驟製造：混合包括以下物質的材料：該M之氮化物或碳化物；鋁之氮化物、氧化物或碳化物；矽之氮化物、氧化物或碳化物；和該EC之氧化物、氮化物或碳酸鹽；和以不多於4小時的燃燒時間燃燒該混合物。
  6. 如申請專利範圍第5項之螢光物質，其中該燃燒時間是在不少於0.1小時但是不多於2小時的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第5項之螢光物質，其中該混合物是在不少於5大氣壓的壓力下在1500到2000℃的溫度下被燃燒。
  8. 如申請專利範圍第5項之螢光物質，其中該混合物是在氮氣氣氛下被燃燒。
  9. 一種發光裝置，其含有：發光元件(S1)，其發出在波長範圍250到500nm以內的光；下式(1)所示之螢光物質(R)：(M1-xECx)aSibAlOcNd (1) 其中M是Sr(鍶)；EC是銪(Eu)；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到30μm的範圍內且其縱橫比是在3到4的範圍內，或者其平均晶粒尺寸是在30到100μm的範圍內且其縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質在被波長範圍250到500nm以內的光激發下發射出在波長範圍580到660nm以內具有高峰的光；和另一種下式(2)所示之螢光物質(G)：(M' 1-x' EC' x' )3-y' Al3+z' Si13-z' O2+u' N21-w' (2)其中M'是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC'是選自下列所組成群的元素：銪(Eu)、鈰(Ce)、錳(Mn)、鋱(Tb)、鐿(Yb)、鏑(Dy)、釤(Sm)、銩(Tm)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、鈥(Ho)、鉺(Er)、鉻(Cr)、錫(Sn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銻(Sb)、金(Au)、汞(Hg)、鉈(Tl)、鉛(Pb)、鉍(Bi)和鐵(Fe)；且x'、y'、z'、u'與w'分別是滿足以下條件的數字：0<x'1、-0.1y'0.3、-3z'1和-3<u'-w'1.5；且此螢光物質(G)在被該發光元件(S1)發出的光激發下發射出在波長範圍490到580nm以內具有高峰的光。
  10. 如申請專利範圍第9項之發光裝置，其中該x'、 y'、z'、u'與w'分別是滿足以下條件的數字：0.001x'0.5、-0.09y'0.07、0.2z'1和-0.1<u'-w'0.3。
  11. 一種發光裝置，其含有：發光元件(S2)，其發出在波長範圍250到430nm以內的光；下式(1)所示之螢光物質(R)：(M1-xECx)aSibAlOcNd (1)其中M是Sr(鍶)；EC是銪(Eu)；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到30μm的範圍內且其縱橫比是在3到4的範圍內，或者其平均晶粒尺寸是在30到100μm的範圍內且其縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質在被波長範圍250到500nm以內的光激發下發射出在波長範圍580到660nm以內具有高峰的光；另一種下式(2)所示之螢光物質(G)：(M' 1-x' EC' x' )3-y' Al3+z' Si13-z' O2+u' N21-w' (2)其中M'是選自下列所組成群的元素：第1族元素、第2族元素、第3族元素、第13族元素(鋁除外)、稀土元素、第4族元素和第14族元素(矽除外)；EC'是選自下列所組成群的元素：銪(Eu)、鈰(Ce)、錳(Mn)、鋱(Tb)、鐿(Yb)、鏑(Dy)、釤(Sm)、銩(Tm)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕 (Pm)、鈥(Ho)、鉺(Er)、鉻(Cr)、錫(Sn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)、銀(Ag)、鎘(Cd)、銻(Sb)、金(Au)、汞(Hg)、鉈(Tl)、鉛(Pb)、鉍(Bi)和鐵(Fe)；且x'、y'、z'、u'與w'分別是滿足以下條件的數字：0<x'1、-0.1y'0.3、-3z'1和-3<u'-w'1.5；且此螢光物質(G)在被該發光元件(S2)發出的光激發下發射出在波長範圍490到580nm以內具有高峰的光；和另一種螢光物質(B)，其在被該發光元件(S2)發出的光激發下發射出在波長範圍400到490nm以內具有高峰的光。
  12. 如申請專利範圍第11項之發光裝置，其中該螢光物質(B)選自下列所組成群：(Ba,Eu)MgAl10O17、(Sr,Ca,Ba,Eu)10(PO4)5Cl2和(Sr,Eu)Si9Al19ON31。
  13. 一種製造下式(1)所示螢光物質的方法，(M1-xECx)aSibAlOcNd (1)其中M是Sr(鍶)；EC是銪(Eu)；且x、a、b、c與d分別是滿足以下條件的數字：0<x<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0<c0.6和4<d<5；此螢光物質是結晶的形式，其平均晶粒尺寸是在20到30μm的範圍內且其縱橫比是在3到4的範圍內，或者其平均晶粒尺寸是在30到100μm的範圍內且其縱橫比是在2到4的範圍內；且此螢光物質在被波長範圍250到500nm以內的光激發下發射出在波長範圍580到660nm以內具有高峰的光； 該方法包含以下步驟：混合包括以下物質的材料：該M之氮化物或碳化物；鋁之氮化物、氧化物或碳化物；矽之氮化物、氧化物或碳化物；和該EC之氧化物、氮化物或碳酸鹽；和以不多於4小時的燃燒時間燃燒該混合物。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該燃燒時間是在不少於0.1小時但是不多於2小時的範圍內。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該混合物是在不少於5大氣壓的壓力下在1500到2000℃的溫度下被燃燒。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該混合物是在氮氣氣氛下被燃燒。
  17. 如申請專利範圍第13項之方法，其中將燃燒後的產物以純水或酸清洗。
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