[发明专利]荧光体颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于照明装置例如普通目的的光源、背光源和前光源，以及发光二极管的荧光体(phosphor)颗粒，尤其是用于包括能转换光源的发射波长的荧光体的照明装置，以及发白光二极管；和制备该荧光体颗粒的方法。

背景技术

发光二极管(LED)在目前可利用的光源中是最有效的。特别地，白光LED迅速在市场中发现了迅速扩大的份额，作为下一代光源代替白炽灯、荧光灯、冷阴极荧光灯(CCFL)和卤素灯。白光LED通过组合蓝光LED和在蓝光激发时能够发射的荧光体实现。一般地，黄光发射荧光体与蓝光LED组合产生伪白光。适合的黄光发射荧光体的例子包括Y₃AlO₁₂:Ce、(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce、(Y，Gd)₃Al₅O₁₂:Ce、Tb₃Al₅O₁₂:Ce、CaGa₂S₄:Eu、(Sr，Ca，Ba)₂SiO₄:Eu和Ca-α-SiAlON:Eu。

JP 3700502公开了通过如下方式制备荧光体的方法：按化学计量比在酸中溶解稀土元素Y、Gd和Ce，用草酸共沉淀溶液，烧制共沉淀物以得到共沉淀物的氧化物，将其与氧化铝混合，向其加入氟化铵作为熔剂。将混合物置于坩埚中，并在空气中于1400℃烧制3小时。将所烧制的材料在球磨装置中进行湿法研磨，洗涤，分离，干燥，最后筛分。

当荧光体通过颗粒混合和固相反应这样的常规方法合成时，荧光体通常由恒定原子比例的元素组成，这是因为合成依赖于晶体在熔剂中的生长。作为发光中心引入的元素受晶格中基体元素的离子半径的影响。在熔剂或熔体中生长的情况下，具有这样的趋势：具有不同离子半径的元素，特别是具有比基体元素更大的离子半径的作为发光中心的元素，在晶体生长过程中保持在晶体之外。在JP 3700502中作为典型例子的荧光体Y₃Al₅O₁₂:Ce中，要引入的Ce³⁺离子比要被取代的Y³⁺离子具有更大的离子半径。因而，基于从在熔剂中的源粉末的晶体生长的现有技术方法难以在晶体中引入所需量的Ce³⁺离子，原因是，在晶体生长过程中Ce³⁺离子倾向于保持在Y₃Al₅O₁₂晶体之外。事实上，当分析通过这种方法由晶体生长得到的荧光体颗粒的元素分布时，发现Ce³⁺离子集中在位点而不是晶粒中(如参见图5)。

参考文献

专利文献1：JP 3700502(USP 5998925，EP 0936682)

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光体颗粒，其相对于现有技术在发光效率方面得到改善，以及制备该荧光体颗粒的方法。

发明人发现，球形多晶次级颗粒形式的荧光体颗粒具有被引入作为发光中心的稀土元素B的更均匀分布，并且有利地在白光LED等的制造中用作能够在由来自蓝光LED的激发时以高效率发射的黄光发射荧光体，所述次级颗粒由多个初级颗粒组成，包含具有组成式(1)的石榴石相：

(A_xB_yC_z)₃C₅O₁₂    (1)其中A是选自Y、Gd和Lu中的至少一种稀土元素，B是选自Ce、Nd和Tb中的少一种稀土元素，C是Al和/或Ga，且x、y和z是如下范围内的正数：0.002＜y≤0.2，0＜z≤2/3和x+y+z＝1，并具有5至50μm的平均颗粒尺寸。

发明人还发现，这些荧光体颗粒可以通过如下方式制备：提供一种或多种氧化物粉末作为起始原料，所述氧化物粉末包含一种或多种组成式(1)中的元素A、B和C，使用其中元素A、B和C以原子比率C/(A+B)＞5/3存在的一种氧化物粉末，或混合两种或更多种氧化物粉末使得元素A、B和C可以以原子比率C/(A+B)＞5/3存在，将氧化物粉末或氧化物粉末混合物造粒为平均颗粒尺寸为5至65μm的粒料，将粒料在等离子体中熔化且在等离子体之外凝固，由此得到球形颗粒，在非氧化气氛中在高于800℃至1700℃的温度下热处理所述球形颗粒。