碳氮化物荧光粉、其制造方法及其发光装置 【技术领域】
本发明特别是有关于一种荧光粉，且特别是有关于一种碳氮化物荧光粉。
【背景技术】
发光二极管(LED)产品具有寿命长、省电、较耐用、耐震、牢靠、适合量产、体积小、反应快等优点，为日常生活各种应用设备中常见的发光组件。
目前，日亚公司所研发的钇铝石榴石(YAG)黄光荧光粉为目前市面上常用的白色转换荧光粉，其主要利用蓝光发光二极管激发钇铝石榴石荧光粉，以产生与蓝光互补的555nm波长的黄光，再利用透镜原理，将互补的黄光和蓝光予以混合，得到所需之白光。
但是，钇铝石榴石(YAG)荧光粉为一种氧化物的荧光粉，其易与空气中水气反应，在高温时稳定性不高。因此业界急需寻求一种非氧化物的荧光粉，使其能够同样与其它荧光粉有效搭配而应用于发光二极管。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种碳氮化物荧光粉，此碳氮化物荧光粉为一种非氧化物的荧光粉，在高温时稳定性较高，可应用于发光二极管上。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种碳氮化物荧光粉的制造方法，用于制造一种非氧化物的荧光粉，该荧光粉在高温时稳定性较高，可应用于发光二极管上。
本发明要解决的技术问题之三，在于提供一种发光装置，由碳氮化物荧光粉制备，该荧光粉在高温时稳定性较高。
本发明要解决的技术问题之一是这样实现的：一种碳氮化物荧光粉，应用于发光二极管，该碳氮化物荧光粉可用化学通式(M1-x-yNxCey)2(CN2)3表示，且0.005≤x≤0.20，0.005≤y≤0.15；其中M或N均选自钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镏(Lu)各元素的其中一种。
所述碳氮化物荧光粉为(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3或(Y0.965Gd0.005Ce0.03)2(CN2)3。
所述碳氮化物荧光粉在的激发光波长介于240nm至480nm之间。
所述碳氮化物荧光粉的色坐标包括(0.48，0.47)。
所述碳氮化物荧光粉的主要发光波长为550nm。
本发明要解决的技术问题之二是这样实现的：一种碳氮化物荧光粉的制造方法，其特征在于：包括：依化学剂量秤取MF3或MCl3、碱金族碳氮化物或碱土族碳氮化物及氟化铈(CeF3)或氯化铈(CeCl3)，其中M选自钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镏(Lu)各元素的其中一种；将上述各秤取物混合均匀后并进行一研磨步骤；及放入一坩埚中，再置入一高温炉进行一烧结步骤。
所述研磨步骤的研磨时间为10至30分钟。
所述烧结步骤在一还原气氛下进行，高温炉的烧结温度为600至800℃，烧结时间为6至12小时。
所述坩埚为一氧化铝坩埚。
本发明要解决的技术问题之三是这样实现的：一种发光装置，包括一LED芯片及一光致发光荧光粉层，其特征在于：所述光致发光荧光粉层，由如权利要求1所述的碳氮化物荧光粉所制备，配置于该LED芯片上，其中该光致发光荧光粉层由吸收所述LED芯片所发出光的至少一部份，而发出与吸收光波长相异波长的光。
所述LED芯片的发光光谱主峰值介于360nm至560nm的范围内。
所述LED芯片为一蓝光LED芯片或一紫光LED芯片。
本发明的优点在于：本发明的碳氮化物荧光粉，此种荧光材料为一种非氧化物的荧光粉，此种碳氮化物荧光粉比纯氧化物具有更强的共价性，可以在高温中稳定，并同样能够与其它荧光粉有效搭配并应用于发光二极管上。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的X光衍射光谱图。
图2为(Y0.965Gd0.005Ce0.03)2(CN2)3的X光衍射光谱图。
图3为(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的激发光谱图。
图4为不同Ce3+离子浓度与(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3发光强度的关系图。
【具体实施方式】
本发明提供的一种碳氮化物荧光粉，可用化学通式(M1-x-yNxCey)2(CN2)3表示，且0.005≤x≤0.20，0.005≤y≤0.15，其中M与N分别选自钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镏(Lu)各元素的其中一种。
举例来说，本发明的碳氮化物荧光粉可为化学通式(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3或(Y0.965Gd0.005Ce0.03)2(CN2)3。请分别参考图1及图2，图1为(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的X光衍射光谱图，图2为(Y0.965Gd0.05Ce0.03)2(CN2)3的X光衍射光谱图。由这些X光衍射光谱图可辨别碳氮化物荧光粉的组成相及成分。
本发明的碳氮化物荧光粉主要利用高温固态法(solid-state method)并配合弱还原环境条件所制备，以下举例说明其制备方法。
本发明的碳氮化物荧光粉的制造方法包括下列步骤：首先，依化学剂量秤取MF3或MCl3、碱金族碳氮化物或碱土族碳氮化物，及氟化铈(CeF3)或氯化铈(CeCl3)，其中M选自钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镏(Lu)各元素的其中一种。
之后，将上述物混合均匀后并进行一研磨步骤，研磨时间为10至30分钟。
最后，将研磨后的粉末放入一氧化铝坩埚中，再置入一高温炉进行一烧结步骤，高温炉的烧结温度为600至800℃，烧结时间为6至12小时，且烧结步骤在一还原气氛下进行。需特别说明的是，这里所指的还原气氛是指在氢气、氮气与氢气或是氢气与氩气混合的条件下进行。
本发明的碳氮荧光粉可经使用作为发光装置中的光致发光荧光体。发光装置包括：一LED芯片及一光致发光荧光粉层。光致发光荧光粉层由如上述的碳氮化物荧光粉所制备，并配置于该LED芯片上，其中该光致发光荧光粉层是由吸收该LED芯片所发出光中的至少一部份，而发出与吸收光的波长相异波长的光。
需特别说明的是，这里所指的LED芯片，其发光光谱主峰值是介于360nm至560nm的范围内，或者LED芯片为一蓝光LED芯片或一紫光LED芯片。将本发明的碳氮化物荧光粉配置在LED芯片上，透过这样的配置关系，可以将互补的黄光和蓝光予以混合，得到所需地白光，因此本发明的碳氮化物荧光粉可用于发光二极管，尤其是白光发光二极管。
另外，为了达到较佳的光色效果，本发明的碳氮化物荧光粉亦可与其它红光荧光体、蓝光荧光体、或绿光荧光体搭配使用。
以下，将以(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3为一实施例进行说明。
(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的合成步骤包括：依化学讨量秤取YF3(或YCl3)、Li2CN2以及CeF3(或CeCl3)，均匀混合研磨10到30分钟后，放入外埚盛装石墨粉之双层氧化铝坩埚中，于600℃～800℃还原气氛下烧结6到12小时，即可合成化学组成为(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3荧光材料，再针对上述产物进行荧光光谱分析与色度坐标测量，然后反复上述步骤，可以调出最适合的Ce3+离子浓度之组成。
请参考图3，图3为(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的激发光谱图，碳氮化物荧光粉的激发光波长介于240nm至480nm之间，其中，较佳激发之二波段分别为波长335±10nm、与波长410±10nm，而(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的主要发光波长为550nm。
请参考图4，图4为不同Ce3+离子浓度与(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3发光强度的关系图，由图4可知，Ce3+离子浓度为3mol％时，(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3具有较佳之发光强度。
通过观察(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的色度坐标图，可得出(Y0.97Ce0.03)2(CN2)3的色度坐标值为(0.48，0.47)，属于黄光的色度值。
综上所述，本发明的碳氮化物荧光粉，此种荧光材料为一种非氧化物的荧光粉，此种碳氮化物荧光粉比纯氧化物具有更强的共价性，可以在高温中稳定，并同样能够与其它荧光粉有效搭配并应用于发光二极管上。