[发明专利]用于半导体LED的涂布的窄带发红光氟硅酸盐

说明书

发明领域

本发明涉及涂布的锰掺杂六氟硅酸盐磷光体、包括此类磷光体的照明单元和制备此类磷光体的方法。

发明背景

用于LED（发光器件）用途的红色发光材料是本领域中已知的。国际专利申请WO/2004/036962例如描述了包括能够发出波长小于480纳米的基色光的发光结构和含有通式(Sr_1-a-bCa_bBa_cMg_dZn_e)Si_xN_yO_z:Eu_a（其中0.002 ≤ a ≤ 0.2，0.0 ≤ b ≤ 0.25，0.0 ≤ c ≤ 0.25，0.0 ≤ d ≤ 0.25，0.0 ≤ e ≤ 0.25，1.5 ≤ x ≤ 2.5，1.5 ≤ y ≤ 2.5和1.5 < z < 2.5）的磷光体的发光屏幕的发光器件。此外，WO/2004/030109描述了由一般结构为MSi₂O₂N₂的Eu-掺杂氮氧化物主晶格构成的UV-蓝光可激发的绿光发光材料，其中M是选自Ca、Sr、Ba的至少一种碱土金属。

发明概述

现有磷光体转换（pc）LED解决方案受困于在红色光谱区中缺乏强度，这妨碍制造暖白光器件（尤其是相关色温CCT < 5000 K）并限制色彩再现性质，或它们必须使用相当大部分的发射能量在>650纳米波长下的磷光体并由于在深红光谱区中有限的眼敏感度而阻碍此类器件的发光效率（lm/W）。后一磷光体通常是用Eu(II)（即二价铕）活化的带发射材料。借助这一活化剂，以发射光谱的半高宽（FWHM）表示的光谱带宽在所需发射波长（最大峰值>600纳米）下固有地局限于大约50纳米。因此具有在红色光谱区中的窄带或线发射的pcLED发光材料非常合意，因为它们为照明目的提供提高的光谱效率。在显示器中，具有饱和红色点的此类材料如果用在例如用于LCD背光的LED中，会产生更宽的色域。

原则上可以用线发射活化剂，如Eu(III)或Mn(IV)（即四价锰）克服Eu(II)掺杂材料的所述限制。前者只能用紫外线激发，无法用于具有发蓝光型板（die）的pcLED，而在蓝色光谱区中存在吸收的Mn(IV)磷光体早已为人所知。这些包括氧化物，如钛酸盐或尖晶石（例如Ca₂TiO₄:Mn、CaAl₁₂O₁₉:Mn）、氧氟化物，如氟锗酸镁（Mg₂₈Ge_7.55O₃₂F_15.04:Mn）和氟化物，如六氟硅酸盐（例如K₂SiF₆:Mn）。氧配体相当共价，以产生在深红区中的发射（>650纳米），而氟化物表现出有吸引力的光谱性质。

但是，许多氟化物在水和潮湿空气中的稳定性非常有限，以致晶格快速溶解，并伴随着发光性质的极大降低。例如，Na₂SiF₆的溶解度为大约35 mmol/l，K₂SiF₆为大约5 mmol/l。

因此，本发明的一个方面是提供替代性的红色发光材料，其优选进一步地至少部分消除一个或多个上述缺点，优选在蓝光和/或UV，尤其在蓝光中吸收良好，和/或有效地将吸收的光转换成红光，和/或具有红光发射而非位于深红光中，和/或对水和湿气相对稳定，和/或优选基本不吸收长于蓝光的波长（如绿光和/或黄光）。另一方面是提供构造成使用此类替代性红色发光材料的替代性照明单元。本发明的一个方面还在于提供此类发光材料的制备方法。

已经广泛研究了许多红色发光材料，包括已知发光材料，例如上述锗酸盐或钛酸盐，还试验了氮化物。此外，已经试验了在不同类型的发光材料上的不同类型的涂层。