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1、(10)申请公布号 CN 102449111 A (43)申请公布日 2012.05.09 CN 102449111 A *CN102449111A* (21)申请号 201080024351.6 (22)申请日 2010.05.26 61/183,004 2009.06.01 US C09K 11/77(2006.01) (71)申请人 日东电工株式会社 地址 日本大阪 (72)发明人 中村年孝 藤井宏中 宮川浩明 拉贾什穆克尔吉 张彬 望月周 (74)专利代理机构 北京英赛嘉华知识产权代理 有限责任公司 11204 代理人 王达佐 阴亮 (54) 发明名称 发光陶瓷和使用发光陶瓷的发光装置。
2、 (57) 摘要 某些实施方案提供了其中掺杂物的量比常 规发光陶瓷更低的发光陶瓷。在某些实施方案 中， 所述发光陶瓷包含含有稀土元素和至少一 种稀土掺杂物的主体材料， 其中所述稀土掺杂 物为所述材料中存在的稀土原子的约 0.01至 0.5。某些实施方案提供了发光陶瓷， 其包含由 式(A1-xEx)3B5O12表示的多晶发光材料。 某些实施方 案提供了包含本文公开的发光陶瓷的发光装置。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.12.01 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2010/036224 2010.05.26 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/14。
3、1291 EN 2010.12.09 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 3 页 CN 102449134 A1/2 页 2 1. 发光陶瓷， 其包含 ： 由式 (A1-xEx)3B5O12表示的多晶发光材料 ； 其中 A 为 Y、 Gd、 La、 Lu、 Tb 或其组合 ； x 为约 0.0001 至约 0.005 ； B 为 Al、 Ga、 In 或其组合 ； 以及 E 为 Ce、 Eu、 Tb、 Nd 或其组合 ； 其中所述陶瓷的最大吸收波长为约 420nm 至约 480nm。 2. 如权利要求 1。
4、 所述的陶瓷， 其中所述陶瓷发射的光的最大发射波长为约 500nm 至约 750nm。 3. 如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其中所述陶瓷在 200下具有第一发 光效率并在 25下具有第二发光效率， 其中所述第一发光效率至少为所述第二发光效率的 约 80。 4. 如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其中 E 包含 Ce。 5.如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其中A包含Y和Gd， 其中约0至约0.05 摩尔百分比的 A 为所述 Gd。 6. 如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其中所述发光材料进一步由式 (Y1-(x+y)GdyCex)3B5O12表示， 其中 x。
5、 为约 0.0001 至约 0.005 且 y 为约 0.005 至约 0.05。 7. 如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其中 x 为约 0.0001 至约 0.003。 8. 如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其中所述发光材料进一步由式 (Y0.978Gd0.02Ce0.002)3Al5O12表示。 9. 如前述权利要求中任一权利要求所述的陶瓷， 其还包含与所述多晶发光材料不同的 第二组分。 10. 如权利要求 9 所述的陶瓷， 其中所述第二组分选自氧化铝、 氧化钇和氧化铝钇。 11. 发光装置， 其包含 ： 最大发射波长为约 420nm 至约 480nm 的发光二极管和权。
6、利要求 1 所述的发光陶瓷， 其 中设置所述发光陶瓷以接收至少部分从所述发光二极管发射的光并将其转换为最大发射 波长为约 500nm 至约 700nm 的光。 12. 如权利要求 11 所述的发光装置， 其中所述发光陶瓷的厚度为约 50m 至约 5mm。 13.如权利要求11或12所述的发光装置， 其中所述发光陶瓷的总透光率大于或等于约 50。 14. 如权利要求 11-13 中任一权利要求所述的发光装置， 其中 E 包含 Ce， A 包含 Y 并且 B 包含 Al。 15. 如权利要求 11-14 中任一权利要求所述的发光装置， 其中 x 为约 0.0001 至约 0.002。 16.如权利。
7、要求11-15中任一权利要求所述的发光装置， 其中E包含Ce， A包含Y和Gd， 并且 B 包含 Al。 17. 如权利要求 11-16 中任一权利要求所述的发光装置， 其中所述发光材料进一步由 式 (Y1-(x+y)GdyCex)3B5O12表示， 其中 x 为约 0.0001 至约 0.005 且 y 为约 0.005 至约 0.05。 18. 如权利要求 11-17 中任一权利要求所述的发光装置， 其至少还包含第二陶瓷组分。 权 利 要 求 书 CN 102449111 A CN 102449134 A2/2 页 3 19. 如权利要求 19 所述的发光装置， 其中所述第二组分选自氧化铝。
8、、 氧化钇和氧化铝 钇。 权 利 要 求 书 CN 102449111 A CN 102449134 A1/9 页 4 发光陶瓷和使用发光陶瓷的发光装置 0001 相关申请的引用 0002 本申请要求2009年6月1日提交的第61/183,004号美国临时专利申请的优先权， 其整体内容通过引用并入本文。 0003 发明背景 发明领域 0004 本发明涉及发光陶瓷， 诸如在发光装置中所使用的那些发光陶瓷。 0005 相关技术的描述 0006 白光发光二极管 (LED) 是公知的固态发光装置并广泛用于实际应用。使用 LED 的 实例包括各种仪器的指示器、 用于移动电话的 LCD 显示器的背光、 标。
9、志牌、 装饰性照明等。 对于一些应用， 难于获得能够发射所述应用所需的颜色范围的光的 LED。例如， 许多 LED 发 射蓝色光， 但对于装置而言常需要白色光。 在这些情况下， 发光材料能用于改变发出的光的 颜色。这通过使从 LED 发出的蓝色或一些其它颜色的光通过发光材料来完成。一些光通过 发光材料而未被改变， 但一些光由发光材料吸收， 然后其发射不同波长的光。因此， 发光材 料通过将部分光转换为不同波长的光来调整发出的光的表观颜色。 许多白光发光装置以该 类型的颜色转换为基础。例如， 一种类型的常规白光发光装置包含蓝光 LED 和分散在诸如 环氧树脂或硅树脂的包封树脂中的发射黄色光的 YA。
10、G 发光材料粉末。 0007 近年来 LED 的发光效率已经得到了提高。因此， LED 的用途可扩展至需要更大发 光强度的白光发光装置， 例如汽车的车头灯、 中型至大型 LCD 显示器的背光和替代目前的 荧光灯和白炽灯的普通照明。对于这些应用， 具有在较高的驱动条件和较大的发光通量下 保持其发光效率的发光装置是有益的。在某些情况下， 较高的驱动条件可能显著增加 LED 装置的发热， 并且该升高的温度可能降低 LED 的效率和装置的寿命。例如， 温度上升可能导 致 LED 半导体芯片的内部量子效率降低并缩短包封树脂的寿命。近来， 已经制备使用发光 陶瓷板代替粉末的 LED 装置。这在一定程度上帮。
11、助降低热淬灭， 其可能由于与分散在树脂 中的粉末相比板的导热性更好。然而， 即使对于陶瓷板而言， 热淬灭仍然是一个问题。 0008 发明概述 0009 一些实施方案提供了用于发光装置的发光陶瓷。这些陶瓷的掺杂物的量倾向于 比通常使用的常规发光陶瓷低。在一些实施方案中， 发光陶瓷包含含有稀土元素和至少 一种稀土掺杂物的主体材料， 其中所述稀土掺杂物可为在所述材料中存在的稀土原子的约 0.01至 0.5。一些实施方案提供了包含由式 (A1-xEx)3B5O12表示的多晶发光材料的发光 陶瓷 ； 其中 A 为 Y、 Gd、 La、 Lu、 Tb 或其组合 ； x 为约 0.0001 至约 0.005。
12、 ； B 为 Al、 Ga、 In 或 其组合 ； 以及 E 为 Ce、 Eu、 Tb、 Nd 或其组合 ； 其中所述陶瓷的最大吸收波长为约 420nm 至约 480nm。 0010 一些实施方案提供了包含由式 (Y1-(x+y)GdyCex)3B5O12表示的多晶发光材料的发光陶 瓷， 其中 x 和 B 与上述描述的相同且 y 为约 0.005 至约 0.05。 0011 一些实施方案提供了包含最大发射波长为约420nm至约480nm的发光二极管和如 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A2/9 页 5 本文公开的发光陶瓷的发光装置， 其中设置所述发光陶瓷以接。
13、收至少部分从所述发光二极 管发射的光并将其转换为最大发射波长为约 500nm 至约 700nm 的光。 0012 下文对上述内容和其它实施方案进行更详细的描述。 0013 附图简述 0014 图 1 是包含本文公开的发光陶瓷的装置的一些实例的示意图。 0015 图 2 是包含本文公开的发光陶瓷和另外板形式的陶瓷的装置的实例的示意图。 0016 图 3 是包含本文公开的发光陶瓷和另外粉末形式陶瓷的装置的替代实例的示意 图。 0017 图 4 是包含本文公开的发光陶瓷的装置的替代实例的示意图。 0018 图 5 是包含本文公开的发光陶瓷的装置的替代实例的示意图。 0019 图 6 是包含本文公开的。
14、发光陶瓷的装置的替代实例的示意图。 0020 图 7 示出用于检测通过发光陶瓷板的总透光率的装置的一个实施方案的示意图。 0021 图 8 示出在 20mA 的驱动条件 (driving condition) 下 LED 装置的一些实施方案 的发射光谱。 0022 附图并非按比例绘制。 0023 优选实施方案的详细描述 0024 本文公开的一些实施方案提供了包含发光陶瓷的发光装置， 该发光陶瓷的掺杂 物量低于通常使用的常规发光陶瓷。在一些实施方案中， 发光陶瓷包含具有低掺杂物 浓度的多晶发光材料， 所述多晶发光材料由例如但不限于 (A1-xEx)3B5O12、 (Y1-xEx)3B5O12、 。
15、(Gd1-xEx)3B5O12、 (La1-xEx)3B5O12、 (Lu1-xEx)3B5O12、 (Tb1-xEx)3B5O12、 (A1-xEx)3Al5O12、 (A1-xEx)3Ga5O12、 (A1-xEx)3In5O12、 (A1-xCex)3B5O12、 (A1-xEux)3B5O12、 (A1-xTbx)3B5O12、 (A1-xEx)3Nd5O12等的式表示。在 一些实施方案中， 陶瓷包含具有低浓度掺杂物的石榴石， 诸如钇铝石榴石。 一些实施方案提 供了由式 (Y1-xCex)3Al5O12表示的组合物。一些实施方案提供了由式 (Y1-(x+y)GdyCex)3Al5O12。
16、表 示的组合物。 在上述式中的任何一个中， x可为约0.0001至约0.005、 约0.0005至约0.004， 或者为约 0.0008 至约 0.0025。在一些实施方案中， y 可为约 0.005 至约 0.05、 约 0.01 至 约 0.03， 或者为 0.015 至约 0.025。 0025 本文公开的发光陶瓷可用于吸收从发光二极管发射的光并发射不同颜色的光， 因 此能够使颜色调整。在一些实施方案中， 发光陶瓷可吸收蓝色光并发射黄色光。例如， 在一 些实施方案中， 陶瓷的最大吸收波长为约 420nm 至约 480nm， 且最大发射波长为约 500nm 至 约 750nm， 或者为约 。
17、500nm 至约 600nm。 0026 尽管发光陶瓷的吸收 - 发射特性和掺杂物浓度可影响发光装置的颜色， 但这些并 不是用于调整颜色的唯一工具。例如还可通过改变发光陶瓷的厚度和 / 或通过加入另外的 诸如绿色、 蓝色和红色的各种颜色的发光陶瓷来调整颜色， 但不限于次此。 0027 在一些实施方案中， 可增加发光陶瓷的厚度以增加从发光二极管发射的光的量并 将其转换为不同波长的光。因此， 观察到的光看上去不像发光二极管的颜色而更像陶瓷的 颜色。 或者， 可使发光陶瓷更薄以减少转换的光的量， 因此使颜色看上去更像发光二极管的 颜色。 例如， 在发光二极管发射蓝色光且发光陶瓷为黄色的或发射黄色光的。
18、情况下， 较薄的 陶瓷可产生看上去更像蓝色的光， 而较厚的陶瓷可产生看上去更像白色或黄色的光。在一 些实施方案中， 发光陶瓷的厚度为约 50m 至约 5mm、 约 0.2mm 至约 2mm， 或者为约 1mm。发 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A3/9 页 6 光陶瓷的几何形状也可影响发射的光的颜色， 这是因为发光陶瓷的有效厚度取决于光通过 陶瓷的路径。在一些实施方案中， 发光陶瓷为平板。在其它实施方案中， 发光陶瓷为圆拱 形、 凸形、 凹形、 帽形、 具有浮雕结构(relief structure)的板、 具有微透镜结构(microlens struct。
19、ure) 的板等。 0028 在一些实施方案中， 将诸如发光陶瓷的至少一种另外的组分加入至装置以调整装 置发射的光的颜色。另外的组分可包含任何类型的发光陶瓷且其可为任何颜色， 例如红 色、 蓝色、 绿色等。一些实施方案提供了发光陶瓷或另外的发光陶瓷， 其包含具有稀土掺杂 物的稀土主体材料， 其中稀土掺杂物的量为陶瓷中稀土原子的约 0.01至约 0.05， 或者 为约 0.01至 0.02。一些实施方案提供了包含 (Sr， Ca， Ba)2SiO4:Eu、 Ca3Sc2Si3O12:Ce、 CaSc2O4:Ce、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu、Ca3S。
20、i2O7:Eu、CaAl12O19:Mn、 SrAl2O4:Eu、 Ba3MgSi2O8:Eu、 BaMgAl10O17:Eu、 La2O2S:Eu、 SrGa2S4:Eu、 CaAlSiN3:Eu、 Ca2Si5N8:Eu 和 CaSiAlON:Eu 的发光陶瓷， 其中冒号后的元素为掺杂物 ( 例如 Ca3Sc2Si3O12:Ce 中的 Ce 为 掺杂物)。 另外的组分， 例如发光陶瓷， 可为任何形式。 在一些实施方案中， 另外的发光陶瓷 为上述针对发光陶瓷所描述的任何形式， 例如平板。 在一些实施方案中， 另外的发光陶瓷为 分散在装置的其它部分中的颗粒形式， 例如在包封装置的树脂中。 00。
21、29 在一些实施方案中， 发光陶瓷的低掺杂物浓度可减少热淬灭。在一些实施方案 中， 这可为发光装置提供发光效率更好的热稳定性， 或换言之提供了高温下的更稳定的发 光效率。在一些实施方案中， 这可能改善颜色的热稳定性， 或换言之提供了高温下的更稳 定的颜色。在一些实施方案中， 发光陶瓷在 200下具有第一发光效率并在 25下具有 第二发光效率， 其中所述第一发光效率至少为第二发光效率的约 80、 82、 85、 87或 者 90。在一些实施方案中， 在发光陶瓷的最大发光波长下测定这些发光效率。这些特殊 值可根据发光材料和激活剂浓度而变化。在一些实施方案中， 通过在约 450-470nm 或者约 。
22、460nm 下照射陶瓷来测定包含铈掺杂的钇铝石榴石 (YAG:Ce) 的发光陶瓷的发光效率， 并在 约 500-600nm、 约 510-550 或者约 530nm 下检测发光。 0030 发光陶瓷可为透明的或半透明的。然而， 在某些情况下发光陶瓷中的小缺陷例如 气孔可导致来自发光二极管的光的后向散射损失。通常， 发光陶瓷材料中缺陷的数量很少 且后向散射损失最小。然而， 在某些情况下， 由于缺陷数量可能很少， 因此在陶瓷中可能难 于获得一致的散射水平。因此， 在一些实施方案中， 可加入另外的缺陷， 尽管其可增加散 射， 但也可提供从一个陶瓷向另一个陶瓷散射的更好的一致性。在一些实施方案中， 在。
23、约 800nm 下检测的发光陶瓷的总透光率大于或等于约 50， 或者为约 60至约 70， 或者为 约 80。在一些实施方案中， 通过控制气孔密度或外来晶相生长 ( 非多晶相材料 ) 可提供 另外的散射。在一些实施方案中， 发光陶瓷至少还包含诸如第二陶瓷材料的第二组分。在 一些实施方案中， 第二陶瓷材料选自以下中的至少一种 ： 钇铝石榴石粉末， 包含钇、 铝、 氧和 / 或铈的无定形粉末， YAlO3:Ce， Al2O3粉末， 氧化铝， 氧化钇和氧化铝钇。 0031 通常， 在本领域中存在多种方法可用于制备本文公开的发光陶瓷。在一些实施方 案中， 通过诸如包括模制陶瓷生压坯制备法的公知陶瓷坯体。
24、制造步骤的方法来制备发光陶 瓷。 在一些实施方案中， 可采用使用常规模制陶瓷生压坯制造法， 其使用具有适当加入的聚 合物类粘合剂材料和 / 或熔剂 (flux)( 例如 SiO2和 / 或 MgO)、 分散剂和 / 或溶剂的陶瓷 原粉。在一些实施方案中， 重要的是粒径。例如， 如果粒径变得太大， 那么可能难于获得期 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A4/9 页 7 望的高度密实的陶瓷， 这是因为即使在高的烧结温度下大颗粒可能仍不容易团聚或彼此熔 合。此外， 增加的粒径可能增加陶瓷层中气孔的数量。另一方面， 较小的纳米级颗粒的彼此 熔合的能力可能增加， 其可能。
25、产生高度密实且不含气孔的陶瓷元件。 在一些实施方案中， 用 于制备发光陶瓷的原粉可为平均粒径仅为约 1000nm， 或者仅为约 500nm 的纳米级颗粒。 0032 在一些实施方案中， 可在混合和/或成型过程中将粘合剂树脂、 分散剂和/或溶剂 加入至原粉以促进制造过程。在一些实施方案中， 混合过程可使用诸如研钵及研杵、 球磨 机、 珠铣机等的装置。 在一些实施方案中， 模制过程使用诸如简单模压、 单轴冲压、 热等静压 (HIP) 和冷等静压 (CIP) 的方法。在一些实施方案中， 为控制陶瓷层的厚度， 在模具中装入 控制量的原粉， 随后施加压力。 在一些实施方案中， 浆料溶液的注浆成型法能用于。
26、制备模制 陶瓷生压坯(green compact)。 在一些实施方案中， 通过使用在多层陶瓷电容器制造过程中 广泛使用的流涎成型法制成的柔韧陶瓷生片 (green sheet) 来制备发光陶瓷。 0033 在一些实施方案中， 可在诸如空气的氧环境中热处理模制陶瓷生压坯以去除粘合 剂树脂或任何其它的残留物。 可在高于粘合剂树脂开始分解的温度但低于样品表面气孔关 闭的温度的任何温度下进行热处理。在一些实施方案中， 热处理可包括在 500至 1000 的温度下加热约 10 分钟至约 100 小时。所述条件可能取决于粘合剂树脂的分解速度， 并可 进行调整以防止陶瓷生压坯的翘曲和 / 或变形。 0034。
27、 其次， 在一些实施方案中， 可在受控的环境下进行烧结以提供无空隙的发光陶瓷。 烧结温度范围取决于受烧结的陶瓷材料、 原粉的平均粒径和陶瓷生压坯的密度。在其中陶 瓷包含 YAG:Ce 的一些实施方案中， 烧结温度可为约 1450至约 1800。当可使用任何合 适的烧结环境条件时， 在一些实施方案中， 烧结环境可为真空的， 诸如氦气、 氩气和氮气的 惰性气体， 或诸如氢气或氢气和惰性气体混合物的还原气体。 0035 包含本文公开的发光陶瓷的发光装置可为任何发光的装置。在一个实施方案中， 发光装置可为发光二极管 (LED)、 有机发光二极管 (OLED) 或无机电致发光装置 (IEL)。 0036。
28、 在一些实施方案中， 可将发光陶瓷安装在蓝色 -LED 上以产生发射看上去更白的 光的装置。图 1 示出这种装置结构的一些实例。在该装置中， 将蓝色 -LED5 固定在基板 1 上并设置发光陶瓷 10 以使蓝色 -LED5 位于陶瓷 10 和基板 1 之间。通过与基板 1 连接的树 脂 15 包封蓝色 -LED5 和陶瓷 10。当陶瓷 10 的形状不受限制时， 少数陶瓷 10 的形状的实例 为平板， 图 Ia ； 凸形， 图 Ib ； 凹形， 图 Ic 和纹理板， 图 Id。 0037 一些实施方案包含另外的发光陶瓷。例如， 图 2 例示的一个实施方案具有固定于 基板 1 的蓝色 -LED5。。
29、设置发红光的发光陶瓷 11 以使蓝色 -LED5 位于发红光的陶瓷 11 和 基板 1 之间。将发黄光的发光陶瓷 13 布设在发红光的陶瓷 11 上以使由发红光的陶瓷 11 发射的光或通过发红光的陶瓷 11 的光随后通过发黄光的发光陶瓷 13。通过与基板 1 连接 的树脂 15 将蓝色 -LED5、 发红光的陶瓷 11 和发黄光的发光陶瓷 13 包封。 0038 在一些实施方案中， 另外的发光陶瓷为粉末的形式。图 3 示出这种装置结构的 实例。在该装置中， 将蓝色 -LED5 固定在基板 1 上， 并设置发黄光的发光陶瓷 13 以使蓝 色 -LED5 位于发黄光的发光陶瓷 13 和基板 1 之。
30、间。通过与基板 1 连接的树脂 15 包封蓝 色 -LED5 和发黄光的发光陶瓷 13。在树脂 15 内部是粉末形式的发红光的发光陶瓷 12， 其 设置在发黄光的发光陶瓷13上部以使由发黄光的陶瓷13发射的光或通过发黄光的陶瓷13 的光随后通过粉末形式的发红光的发光陶瓷 12。 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A5/9 页 8 0039 在一些实施方案中， 可将并联 (multiple)LED 合并入发光装置。例如， 图 4 例示的 一个实施方案具有若干固定于基板1的蓝色-LED5。 配置该实施方案中的发光陶瓷10以使 所有蓝色 -LED5 均设置在基板 1。
31、 和发光陶瓷 10 之间。通过与基板 1 连接的树脂 15 包封蓝 色 -LED5 和发光陶瓷 10。 0040 在其它实施方案中， 将包含蓝色-LED5和发光陶瓷10的并联发光单元安装在基板 1 上。例如， 图 5 例示的另一实施方案具有若干固定于基板 1 的蓝色 -LED5。分别设置大量 的发光陶瓷 10 以使每个蓝色 -LED5 设置在基板 1 和每个发光陶瓷 10 中之间。通过与基板 连接的树脂 15 包封发光陶瓷 10 和蓝色 -LED5。 0041 在一些实施方案中， 还可安装阵列型发光单元以形成发光装置。如图 6 描述的， 将 蓝色 -LED5 的阵列安装在基板 1 上。通过在包。
32、封树脂 15 中包埋发光材料半透明陶瓷板形 成相应的发光材料半透明陶瓷板 10 的阵列。然后， 将匹配的发光材料半透明陶瓷板阵列和 蓝色 -LED 组合以形成发射白光的发光装置。 0042 实施例 1 0043 通过使用电感耦合 RF 热等离子体裂解制备原料粒子 0044 将硝酸钇 (III) 六水合物 (0.5988mol， 229.346g， 99.9纯度， Sigma-Aldrich)、 硝酸铝九水合物 (1.0mol， 375.14g， 99.97纯度， Sigma-Aldrich) 和硝酸铈 (III) 六水合 物 (0.0012mol， 0.521g， 99.99纯度， Sigma。
33、-Aldrich) 溶于 1000ml 的去离子水中。在该实 施例中， Ce 掺杂量为 0.2 摩尔。 0045 通过使用液体泵的雾化探针将 1.6M 的该前体溶液输送至等离子反应室。 0046 使 用 在 3.3MHz 下 操 作 的 RF 感 应 等 离 子 炬 (TEKNA Plasma System， Inc PL-35Quebec， Canada) 进行沉积实验。RF 发生器板功率为 12kW 至 15kW。使用径向雾化 探针 (TEKNA Plasma System， Inc SDR-772) 进行反应物注射。使用由理光微型反光相机 Rigaku Miniflex(Rigaku A。
34、mericas， the Woodlands， Texas， USA)(CuKa) 获得的 X- 射线 衍射 (XRD) 光谱研究沉积颗粒的晶相。鉴定获得样品晶相为无定形物和钇铝钙钛矿 (YAP) 的混合物。 0047 基于从 Micrometritics model Gemini 2365 气体吸附仪 (Norcross， GA， USA) 获 得的数据， 从 BET 表面积检测中获得平均粒径 (Dave)。获得的样品的 Dave为 87nm。然后， 在 水下使用 3mm 的氧化钇稳定化氧化锆球并使用行星式球磨机将获得的粉末解团聚。在 H2/ N2 3 /97的混合气体环境下， 在 1000。
35、下将获得的粉末预退火 2 小时。XRD 显示纯相 的 YAG 结构， 且由 BET 检测获得的 Dave为 103nm。 0048 发光陶瓷样品的制备 0049 通过球磨机， 将上述制备的原粉 (4g， Dave 103nm)、 聚 ( 乙烯丁缩醛 -CO- 乙烯 醇 -CO- 醋酸乙烯酯 )(0.21g， 平均分子量 90,000-120,000 粉末， Sigma-Aldrich)、 煅制 (fumed) 二氧化硅粉末 (0.012g， CAB-O-SILHS-5， Cabot Corporation， Tuscola， IL， USA) 和甲醇 (10ml) 混合。通过从干燥机鼓入热空气。
36、并不断移动碾锤， 完全去除甲醇以获得干 燥的粉末。将干燥的粉末 (400mg) 分散开来并放入直径设置为 13mm 的模具 (Product# ： 0012-6646， 3mm KBr Die Set， International Crystal Laboratories， Inc.， Garfield， NJ， USA) 中， 随后使用液压机施加 5000psi 的压力。在 800下将产生的陶瓷生压坯在空气中 热处理 ( 加热速度为 4 /min)1 小时以去除粘合剂树脂。 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A6/9 页 9 0050 然后， 在 1600下。
37、将陶瓷生压坯真空烧结 ( 加热速度为 2 /min)5 小时。获得厚 度为约 1mm 的黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片。 0051 实施例 2 0052 除了通过改变硝酸盐前体的组成将 Ce 掺杂量从 0.2 摩尔变为 0.05 摩尔之 外， 重复实施例 1 的一般步骤。获得黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷板。与实施例 1 中获得的样品 相比， 陶瓷圆片的颜色为轻微的淡黄色。 0053 实施例 3 0054 除了通过改变硝酸盐前体的组成将 Ce 掺杂量从 0.2 摩尔变为 0.4 摩尔之外， 重复实施例 1 的一般步骤。获得黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片。与实施例 1 中获得的样品 相比。
38、， 陶瓷圆片的颜色略深。 0055 实施例 3A 0056 除 了 将 硝 酸 钇 (III) 六 水 合 物 (0.5912mol， 226.449g， 99.9 纯 度， Sigma-Aldrich)、硝 酸 钆 (III) 六 水 合 物 (0.0189mol， 8.553g， 99.99 纯 度， Sigma-Aldrich)、 硝酸铝九水合物 (1.0mol， 375.14g， 99.97纯度， Sigma-Aldrich) 和硝 酸铈 (III) 六水合物 (0.0012mol， 0.521g， 99.99纯度， Sigma-Aldrich) 溶于 1000ml 的去 离子水中之外。
39、， 重复实施例 1 的一般步骤。在该实施例中， 钇的量为 97.8 摩尔、 钆的量为 2.0 摩尔且 Ce 掺杂量为 0.2 摩尔。获得黄色半透明 Y/Gd 铝石榴石 :Ce 陶瓷圆片。与 实施例 1 中获得的样品相比， 陶瓷圆片的颜色为轻微的淡黄色。 0057 对比实施例 1 0058 除了通过改变硝酸盐前体的组成将 Ce 掺杂量从 0.2 摩尔变为 0.8 摩尔之外， 重复实施例 1 的一般步骤。获得黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片。与实施例 1 中获得的样品 相比， 陶瓷圆片的颜色较深。 0059 对比实施例 2 0060 除了通过改变硝酸盐前体的组成将 Ce 掺杂量从 0.2 摩尔变。
40、为 2.0 摩尔之外， 重复实施例 1 的一般步骤。获得黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片。与实施例 1 中获得的样品 相比， 陶瓷圆片的颜色较深。 0061 对比实施例 3 0062 除了通过改变硝酸盐前体的组成将 Ce 掺杂量从 0.2 摩尔变为 5.0 摩尔之外， 重复实施例 1 的一般步骤。获得黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片， 但显示半透明低。与实施例 1 中获得的样品相比， 陶瓷圆片的颜色更深。 0063 对比实施例 4 0064 将 中 值 粒 径 为 约 6.6 微 米 的 市 售 YAG:Ce 发 光 材 料 粉 末 (Kasei Optonix， Ltd P46-Y3Od。
41、awara City， Kanagawa， Japan) 分散开来并放入直径设置为 13mm 的模具 (Product# ： 0012-6646， 3mm KBr Die Set， International Crystal Laboratories， Inc) 中， 随后使用液压机施加 5000psi 的压力。获得厚度为约 1mm 的 YAG:Ce 发光材料粉末片。 0065 实施例 4 0066 在甲醇中， 通过行星式球磨机将Y2O3(33.81g， 99.99)、 Al2O3(25.49g， 99.99)、 CeO2(0.1033g， 99.9)和0.5g的原硅酸四乙酯(TEOS， 99。
42、.99， Sigma-Aldrich)混合。 然 后， 加入聚(乙烯丁缩醛-CO-乙烯醇-CO-醋酸乙烯酯)(2.5g， 平均分子量90,000-120,000 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A7/9 页 10 粉末， Sigma-Aldrich) 作为粘合剂。在该实施例中， Ce 掺杂量为约 0.2 摩尔。 0067 通过从干燥机鼓入热空气形成干燥剂并同时不断移动碾锤， 完全去除甲醇以获得 干燥的粉末。将干燥的粉末 (400mg) 分散开来并放入直径设置为 13mm 的模具 (Product# ： 0012-6646， 3mm KBr Die Set， 。
43、International Crystal Laboratories， Inc) 中， 随后使用 液压机施加5000psi的压力。 然后， 在800下将获得的陶瓷生压坯在空气中热处理(加热 速度为 4 /min)1 小时以去除粘合剂树脂。 0068 然后， 在 1700下将陶瓷生压坯真空烧结 ( 加热速度为 2 /min)5 小时。获得厚 度为约 1mm 的黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片。 0069 热淬灭性质评价 0070 使用大冢电子(Otsuka Electronics)MCPD 7000多通路光电探测器系统连同相关 的诸如积分球、 光源、 单色器、 光纤的光学组件以及可控温的样品支。
44、持器进行热淬灭检测。 0071 在通过单色器之后， 在 460nm 下使用 Xe 灯 (150W， L2274) 照射获得的发光陶瓷圆 片或粉末片。通过使用积分球获得发射光谱。以 25的梯级从 25升至 200来进行该检 测， 同时保持相同的检测条件。通过 25的值将发射光谱的峰值归一化， 然后在表 1 中总 结。 0072 表 1 0073 0074 实施例 5 0075 在实施例 1 中， 通过将 95mg 的所述干燥的粉末分散进入直径设置为 13mm 的相同 说 明 书 CN 102449111 A CN 102449134 A8/9 页 11 模具来制备较薄的发光陶瓷圆片。在 1600。
45、下真空烧结 5 小时之后， 获得厚度为约 240 微 米的黄色半透明 YAG:Ce 陶瓷圆片。 0076 通过使用图 7 所示的光学配置检测获得的发光陶瓷圆片的总透光率。图 7 示出用 于检测通过上述制备的发光陶瓷 45 的总透光率的装置示意图。积分球 20 用于收集包括散 射光的所有透射光 50。将挡板 25 插入在检测器 30 和球 20 的入口之间以防止入射光 40 对 检测器 30 的直接照射 (impingement)。反向散射光 35 不透射进入积分球， 因此不能通过 检测器 30 进行检测。如果发光陶瓷板 45 含有大量气孔或缺陷， 那么总透光率倾向于降低。 如果入射光 40 的。
46、波长与用于制备烧结的陶瓷圆片 45 的发光材料材料的吸收区重叠， 那么 不检测透光率， 这是因为入射光主要通过发光材料吸收而消散(dissipated)。 因此， 通过选 择发光陶瓷不吸收照射光 (impinging light) 的波长进行总透光率检测。 0077 通过使用大冢电子 MCPD 7000 多通路光电检测器系统连同诸如积分球、 光源、 光 纤的相关光学组件和样品支持器建立图 7 的检测系统。在 800nm 的波长下获得的总透光率 为 73.9。 0078 通过使用金刚石切割器将陶瓷圆片小心地切割成约 1.5mm1.5mm 的尺寸。通 过下列步骤将小块的陶瓷圆片安装在蓝色 LED 。
47、芯片上。将铸造型环氧树脂 (Nitto Denko Corporation， NT8080) 用作包封树脂。通过使用牙签将非常少量的环氧树脂设置在 LED 芯 片上。然后， 将发光材料圆片块小心地安装在 LED 芯片上， 随后在 135下固化 5 小时。驱 动具有陶瓷圆片的 LED 装置， 并观察到发射白色光。 0079 对比实施例 5 0080 将铸造型环氧树脂 (0.4g) 与市售 YAG:Ce 发光材料粉末 (0.6g， Kasei Optonix， Ltd P46-Y3)混合。 将混合的溶液安装在实施例5中使用的相同类型的蓝色LED芯片上， 随 后在 135下短暂固化 30 分钟。由于。
48、发光颜色为黄色而不是白色， 因此通过使用砂纸将发 光材料分散的环氧树脂层小心刮擦直至发光颜色变为白色。随后在 135下完全固化 5 小 时。 0081 驱动具有市售 YAG:Ce 发光材料粉末的 LED 装置， 并观察到发射白色光。 0082 对比实施例 6 0083 在H2/N23/97混合物气体环境下， 在1400下将刚好在等离子处理(Dave 87nm) 之后获得的与实施例 1 的描述相似的纳米级粉末退火 2 小时。获得的粉末表现出单 一的 YAG 相。颜色为黄色但比在对比实施例 6 中使用的商业 YAG:Ce 粉末更淡。 0084 通过与对比实施例 6 的描述相同的方法将铸造型环氧树脂。
49、 (0.5g) 与 YAG:Ce 粉末 (0.5g) 混合， 驱动具有 YAG:Ce 发光材料粉末的 LED 装置， 并观察到发射白色光。 0085 LED 性能测试 0086 通过使用大冢电子MCPD 7000多通路光电检测器系统(Osaka， Japan)连同诸如积 分球、 光源、 光纤的相关光学组件和直流电源获得各个 LED 的白色光发射光谱。在 20mA 的 驱动条件下获得各个 LED 装置的发射光谱。 0087 图 8 示出在 20mA 的驱动条件下各个 LED 装置的发射光谱。未对获得的数据进行 归一化而获得光谱。随后， 按照 100mA、 200mA、 300mA、 400mA 和 500mA 来逐步增加驱动电流。 为使 LED 的温度稳定， 在改。