紅色氮化物熒光體的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案提供包含Ca1-x-ySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.50-0.99范圍內(nèi)且y小于0.013。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供包含Ca1-x-ySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025范圍內(nèi)。還提供了制造熒光體的方法及包含根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物的發(fā)光裝置。
【專利說明】紅色氮化物熒光體
發(fā)明領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及熒光體組合物和包含熒光體組合物的發(fā)光裝置。
[0002]背景
發(fā)光二極管(“LED”)是能夠產(chǎn)生光的公知的固態(tài)照明裝置。LED通常包括可在諸如藍(lán)寶石、硅、碳化硅、氮化鎵或砷化鎵基材的半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體基材上外延生長的多個(gè)半導(dǎo)體層。在這些外延層中形成一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體p-n結(jié)。當(dāng)在p-n結(jié)兩端施加足夠的電壓時(shí)，在η-型半導(dǎo)體層中的電子和在P-型半導(dǎo)體層中的空穴向p-n結(jié)流動(dòng)。隨著電子和空穴流向彼此，一些電子將與空穴“碰撞”并復(fù)合。每次發(fā)生復(fù)合時(shí)，光的光子被發(fā)射，LED就是這樣產(chǎn)生光的。由LED產(chǎn)生的光的波長分布通常取決于所使用的半導(dǎo)體材料和組成裝置的“活性區(qū)”(即，電子和空穴在其中復(fù)合的區(qū)域)的薄外延層的結(jié)構(gòu)。
[0003]LED通常具有緊密地以“峰值”波長(即，如通過光電檢測器所檢測LED的輻射度量發(fā)射光譜達(dá)到其最大值時(shí)的單一波長)為中心的窄波長分布。例如，典型的LED的光譜功率分布可具有例如約10_30nm的全寬度，其中該寬度在最大照度的一半下測量(稱為半高全寬(full width half maximum)或“FWHM”寬)。因此，LED常通過其“峰值”波長或者通過其“主”波長來識別。LED的主波長為由人眼察覺到的與由LED發(fā)出的光具有相同表觀顏色的單色光的波長。因此，主波長不同于峰值波長，因?yàn)橹鞑ㄩL考慮了人眼對不同波長的光的敏感度。
[0004]因?yàn)榇蠖鄶?shù)LED差不多都是似乎發(fā)射具有單一顏色的光的單色光源，所以已經(jīng)使用包括發(fā)射不同顏色的光的多個(gè)LED的LED燈以提供產(chǎn)生白光的固態(tài)發(fā)光裝置。在這些裝置中，將由單個(gè)的LED芯片發(fā)射的不同顏色的光組合生成所要強(qiáng)度和/或顏色的白光。例如，根據(jù)紅色、綠色和藍(lán)色LED源的相對強(qiáng)度，通過同時(shí)激發(fā)發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光的LED，所得組合光可呈現(xiàn)白色或接近白色。
[0005]白光也可通過用發(fā)光材料`包圍單色LED來生成，該發(fā)光材料將由LED發(fā)射的光中的一些轉(zhuǎn)換成其他顏色的光。由單色LED發(fā)射的穿過波長轉(zhuǎn)換材料的光與由波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)射的不同顏色的光的組合可生成白色或接近白色的光。例如，單一藍(lán)色發(fā)光LED芯片(例如，由氮化銦鎵和/或氮化鎵制成)可與黃色熒光體、聚合物或染料如鈰摻雜的釔鋁石榴石(其具有化學(xué)式Y(jié)3-xCexAl5012，且通常稱為YAG: Ce)組合使用，其將由LED發(fā)射的一些藍(lán)光的波長向下轉(zhuǎn)換(down convert),將藍(lán)光顏色變成黃色。由氮化銦鎵制成的藍(lán)色LED表現(xiàn)出出高效率(例如，高達(dá)60%的外量子效率)。在藍(lán)色LED/黃色熒光體燈中，藍(lán)色LED芯片產(chǎn)生具有約450-465納米的主波長的發(fā)射，且該熒光體響應(yīng)該藍(lán)色發(fā)射產(chǎn)生具有約545-565納米的峰值波長的黃色熒光。一些藍(lán)光在沒有向下轉(zhuǎn)換的情況下穿過熒光體(和/或在熒光體粒子之間)，而相當(dāng)大部分的光被熒光體吸收，該熒光體被激發(fā)并發(fā)射黃光(即，藍(lán)光被向下轉(zhuǎn)化成黃光)。藍(lán)光與黃光的組合可呈現(xiàn)給觀察者白色。這種光通常被察覺為冷白色。在另一方法中，來自紫色或紫外發(fā)光LED的光可通過用多色熒光體或染料包圍LED而轉(zhuǎn)換成白光。在兩種情況下，也可加入發(fā)紅光熒光體粒子(例如，基于(Ca1IySrxEuy)AlSiN3的熒光體)，以改善光的顯色性質(zhì)，即，使得光看來似乎更“溫暖”，特別是在單色LED發(fā)射藍(lán)光或紫外光時(shí)。
[0006]如上所述，熒光體是一種已知種類的發(fā)光材料?！盁晒怏w”可指吸收在可見光譜的一種波長下的光且再發(fā)射在不同波長下的光的任何材料，而與吸收和再發(fā)射之間的延遲無關(guān)且與所涉及的波長無關(guān)。因此，術(shù)語“熒光體”可在本文中用以指有時(shí)稱為熒光性和/或磷光性的材料。通常，熒光體可吸收具有第一波長的光并再發(fā)射具有不同于第一波長的第二波長的光。例如，“向下轉(zhuǎn)換”熒光體可吸收具有較短波長的光并再發(fā)射具有較長波長的光。
[0007]LED用于例如包括液晶顯示器的背光、信號燈、汽車前燈、閃光燈、專用照明應(yīng)用的大量應(yīng)用中且甚至用作通常照明和光照應(yīng)用中的常規(guī)白熾和/或熒光照明的替代物。在這些應(yīng)用中的許多中，可能希望提供產(chǎn)生具有特定性質(zhì)的光的光源。
[0008]概述
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案提供了包含CanySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.50-0.99范圍內(nèi)且y小于0.013。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供了包含CanySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中X在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，在所述熒光體組合物中Sr與Eu的比率在25-300范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述熒光體組合物以顆粒形式存在且至少95%的粒子為細(xì)長的。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述熒光體組合物作為具有在4 μ m-20 μ m范圍內(nèi)的平均粒度的粒子存在。
[0009]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述熒光體組合物包含至少1%重量的氮氧硅鋁(silicon aluminum oxynitride),諸如Si2Al404N4。在一些實(shí)施方案中,所述突光體組合物作為單晶存在。
[0010]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述熒光體組合物吸收在350-530nm范圍內(nèi)的波長下的光且發(fā)射在620-660nm范圍內(nèi)的波長下的峰值頻率。
[0011]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，熒光體組合物包含Ca1TySrxEuyAlSiN3熒光體粒子，其中X < I且y < I，且所述Cai_x_ySrxEuyAlSiN3熒光體粒子中的至少一些為細(xì)長的。在一些實(shí)施方案中，X在0.5-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，50%或更多的所述熒光體粒子為細(xì)長的，在一些實(shí)施方案中，75%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的，且在一些實(shí)施方案中，95%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供了發(fā)光裝置，其包括固態(tài)光源；和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述LED發(fā)射具有在約2700K-5400K之間的相關(guān)色溫的暖白光。在一些實(shí)施方案中，所述發(fā)光裝置具有大于90的CRI值。在一些實(shí)施方案中，所述發(fā)光裝置還包括綠色和/或黃色熒光體。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供了形成熒光體組合物的方法。在一些實(shí)施方案中，所述方法包括混合鈣、銀、招和娃的氮化物與銪源組分(europium source composition)以形成前體混合物，在耐火i甘禍中在存在形成氣體(forming gas)的情況下將所述前體混合物加熱到1500-1800°C的溫度以生成根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物。
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述前體混合物在基本不存在水和氧氣的情況下加熱。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述耐火坩堝在存在所述形成氣體混合物的情況下基本為惰性的。在一些實(shí)施方案中，所述形成氣體動(dòng)態(tài)地流過所述耐火坩堝。在一些實(shí)施方案中，所述前體在第一溫度下加熱至少0.5小時(shí)，加熱到第二溫度歷時(shí)至少0.5小時(shí)且隨后加熱到第三溫度歷時(shí)至少0.5小時(shí)。在特定的實(shí)施方案中，所述第一溫度為800°C，所述第二溫度為1200°C且所述第三溫度為1800°C。
[0015]附圖簡述 圖1為可用于形成根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物的設(shè)備的俯視圖。
[0016]圖2示出了可用于形成根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物的設(shè)備。
[0017]圖3示出了在可用于形成根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物的設(shè)備中的形成氣體流。
[0018]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的熒光體組合物在相對亮度方面的變化。
[0019]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的熒光體組合物在相對色移方面的變化。
[0020]圖6提供了表示對于根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的熒光體組合物來講相對顏色和相對亮度隨Sr與Eu的比率的變化的三維曲線圖。在陰影區(qū)內(nèi)提供箭頭以在第三維度中引導(dǎo)眼睛。
[0021]圖7A提供了對于根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的熒光體組合物來講相對顏色和相對亮度隨Sr濃度的變化的三維曲線圖。在陰影區(qū)內(nèi)提供箭頭以在第三維度中引導(dǎo)眼睛。
[0022]圖7B提供了對于根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的熒光體組合物來講相對顏色和相對亮度隨Eu濃度的變化的三維曲線圖。在陰影區(qū)內(nèi)提供箭頭以在第三維度中引導(dǎo)眼睛。
[0023]圖8A-8D為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的固態(tài)發(fā)光裝置的各種視圖。
[0024]圖9A-9E為示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可用于將熒光體組合物應(yīng)用到LED芯片晶圓的制造步驟的橫截面圖。
[0025]發(fā)明實(shí)施方案的詳述
現(xiàn)在將參考附圖在下文中更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方案。然而，不應(yīng)該將本發(fā)明視為局限于本文所陳述的實(shí)施方案。相反，提供這些實(shí)施方案將使本公開更加透徹而完整并且將對本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分表達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰起見，放大了層和區(qū)域的厚度。相同的符號通篇表示相同的元件。本文使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)的任何和所有組合。
[0026]本文使用的術(shù)語只是出于描述特定實(shí)施方案的目的，并非用以限制本發(fā)明。如本文中所用，除非上下文另外清楚地指明，否則單數(shù)形式“一”和“該”還用以包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包含”和/或“包括”及其派生詞規(guī)定存在所述的特點(diǎn)、操作、元件和/或組件，但并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特點(diǎn)、操作、元件、組件和/或它們的組。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或基材的元件被稱為在“另一元件上”或延伸到“另一元件上”時(shí)，其可直接處于該另一元件上或直接延伸到該另一元件上或者也可存在插入元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”時(shí)，則不存在插入元件。還應(yīng)該理解，當(dāng)元件被稱為“連接到”或“耦合到”另一元件時(shí)，其可直接連接到或耦合到該另一元件，或者可存在插入元件。相反，當(dāng)元件被稱為“直接連接到另一元件”或“直接延伸到另一元件”時(shí)，則不存連接插入元件。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，雖然第一、第二等術(shù)語可在本文中用于描述各種元件、組件、區(qū)域和/或?qū)?，但這些元件、組件、區(qū)域和/或?qū)硬粦?yīng)當(dāng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來區(qū)別一個(gè)元件、組件、區(qū)域或?qū)优c另一元件、組件、區(qū)域或?qū)?。因此，下文論述的第一元件、組件、區(qū)域或?qū)涌稍诓幻撾x本發(fā)明的教導(dǎo)的情況下稱作第二元件、組件、區(qū)域或?qū)印0029]此外，諸如“之下”或“底部”和“之上”或“頂部”的相對術(shù)語可在本文中用以描述如在圖中所示的一個(gè)元件與另一元件的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，除了在圖中所繪的方向之外，相對術(shù)語也旨在涵蓋裝置的不同方向。例如，如果將圖中的裝置翻轉(zhuǎn)，則描述為在其他元件的“下”側(cè)上的元件將定向在其他元件的“上”側(cè)上。因此，根據(jù)圖的特定方向，例示性術(shù)語“之下”可包括“之下”和“之上”兩個(gè)方向。
[0030]除非另外規(guī)定，否則本文中使用的所有術(shù)語(包括科技術(shù)語)都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的含義相同的含義。還應(yīng)當(dāng)理解，除非本文明確地如此規(guī)定，否則諸如在通常使用的詞典中規(guī)定的那些術(shù)語的術(shù)語應(yīng)當(dāng)解釋為具有與它們在本申請和相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，而不應(yīng)以理想化或過分形式的意義來解釋。
[0031]在本文中提到的所有專利和專利申請都通過引用的方式全文結(jié)合到本文中來。在術(shù)語或范圍沖突的情況下，以本申請為準(zhǔn)。
[0032]本文使用的術(shù)語“固態(tài)發(fā)光裝置”可包括發(fā)光二極管、激光二極管和/或其他半導(dǎo)體裝置，其包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層可包含硅、碳化硅、氮化鎵和/或其他半導(dǎo)體材料；任選的基材，所述基材可包含藍(lán)寶石、娃、碳化娃；和/或其他微電子基材；和一個(gè)或多個(gè)接觸層，所述接觸層可包含金屬和/或其他導(dǎo)電材料。固態(tài)發(fā)光裝置的設(shè)計(jì)和制造為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。本文使用的表述“發(fā)光裝置”不受限制，不同之處在于其為能夠發(fā)射光的裝置。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的固態(tài)發(fā)光裝置可包括在碳化硅或氮化鎵基材上制造的基于II1-V氮化物(例如，氮化鎵)的LED或激光器，諸如由Durham，N.C.的Cree，Inc.生產(chǎn)并出售的裝置。這類LED和/或激光器可(或可不)構(gòu)造成如下操作以使得在所謂的“倒裝(flip chip) ”方向上通過基材發(fā)生光發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的固態(tài)發(fā)光裝置包括具有在芯片的一側(cè)上的陰極觸片和在所述芯片的相反側(cè)上的陽極觸片的垂直裝置和其中兩個(gè)觸片在裝置的同一側(cè)上的裝置兩者。本發(fā)明的一些實(shí)施方案可使用諸如在以下專利中所描述的固態(tài)發(fā)光裝置、裝置套裝、固定設(shè)備(fixture)、發(fā)光材料/元件、電源供給、控制元件和/或方法:美國專利7，564，180號、美國專利7，456，499號、美國專利7,213, 940號、美國專利7，095，056號、美國專利6，958，497號、美國專利6，853，010號、美國專利6，791，119號、美國專利6，600, 175號、美國專利6，201, 262號、美國專利6，187，606號、美國專利6，120,600號、美國專利5，912，477號、美國專利5，739，554號、美國專利5，631，190號、美國專利5，604，135號、美國專利5，523，589號、美國專利5，416，342號、美國專利5，393, 993號、美國專利5，359，345號、美國專利5，338, 944號、美國專利5，210,051號、美國專利5，027, 168號、美國專利5，027, 168號、美國專利4，966，862號和/或美國專利4，918，497號及美國專利申請公開2009/0184616號、美國專利申請公開2009/0080185號、美國專利申請公開2009/0050908號、美國專利申請公開2009/0050907號、美國專利申請公開2008/0308825號、美國專利申請公開2008/0198112號、美國專利申請公開2008/0179611號、美國專利申請公開2008/0173884號、美國專利申請公開2008/0121921號、美國專利申請公開2008/0012036號、美國專利申請公開2007/0253209號、美國專利申請公開2007/0223219號、美國專利申請公開2007/0170447號、美國專利申請公開2007/0158668號、美國專利申請公開2007/0139923號和/或美國專利申請公開2006/0221272號。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案提供了包含CanySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.50-0.99范圍內(nèi)且y小于0.013。在本發(fā)明的特定實(shí)施方案中，y在0.001-0.013范圍內(nèi)，且在特定的實(shí)施方案中，y在0.001-0.012范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供了包含Ca1TySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025范圍內(nèi)。另外，在一些實(shí)施方案中，X在0.71-0.99范圍內(nèi)，且在特定的實(shí)施方案中，X在0.70-0.90范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，在所述熒光體組合物中Sr與Eu的比率在25-300范圍內(nèi)。
[0035]雖然所述Ca1TySrxEuyAlSiN3可包含最小量的氧，但在所述組合物中不存在足以影響由氮化物形成的晶體結(jié)構(gòu)的氧。因此，所述Ca1TySrxEuyAlSiN3不是氮氧化物熒光體。本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識到，不存在限定氧的存在量使得該組合物歸類為氮氧化物而不是氮化物的明顯線或精確邊界，但一般來講，在氮化物熒光體中，僅存在量非常少的氧，例如，與氮的存在量相比，存在小于百分之五(5%)的氧。所述熒光體組合物可包含多于一種類型的具有式CanySrxEuyAlSiN3的熒光體，和/或可包含與所述Cai_x_ySrxEuyAlSiN3以組合形式的其他熒光體或其他發(fā)磷光的組合物(兩者在同一熒光體組合物中或者在本文所述的裝置中的另一組合物中)。
[0036]雖然所述CanySrxEuyAlSiN3不是氮氧化物熒光體，但在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述Ca1TySrxEuyAlSiN3熒光體組合物包含至少I重量％的分離的氧氮化硅鋁相。在一些實(shí)施方案中，所述氧氮化硅鋁相包含Si2Al404N4。
[0037]所述熒光體可以任何合適的形式存在，所述形式包括但不限于粒子、塊或其他已知的熒光體結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，所述熒光體組合物作為具有在約2.0 μ m-25 μ m范圍內(nèi)的平均粒度的粒子存在。所述混合物可以常規(guī)方式粉碎以便像可能希望或必需的那樣使用。粉碎的粒子的尺寸取決于最終應(yīng)用且在大多數(shù)情況下可由最終用戶選擇。所述粒子也可以任何合適的形狀獲得，所述形狀包括細(xì)長形、球形和/或半球形。在一些實(shí)施方案中，在所述熒光體組合物中50%、75%或95%或更多`的粒子為細(xì)長的。在一些實(shí)施方案中，在所述熒光體組合物中50%、75%或95%或更多的粒子為球形或基本球形的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一些實(shí)施方案中，隨著鈣濃度減小，粒子將變得更細(xì)長。
[0038]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，熒光體組合物包含Cai_x_ySrxEuyAl SiN3熒光體粒子，其中X〈 1且7〈 I，且至少一些所述Ca1TySrxEuyAlSiN3-光體粒子為細(xì)長的。在一些實(shí)施方案中，X在0.5-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，50%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的，在一些實(shí)施方案中，75%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的，且在一些實(shí)施方案中，95%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的。也可進(jìn)行所述熒光體的后加工，諸如在題為紅色氮化物突光體(Red Nitride Phosphors)的2009年5月15日提交的美國專利申請12/466，782號和2011年6月3日提交的美國專利申請13/152，863號中描述的方法，這些專利的全部內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合到本文中來。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供形成熒光體組合物的方法。在一些實(shí)施方案中，所述方法包括混合鈣、鍶、鋁和硅的氮化物與銪源組分以形成前體混合物，且隨后在存在形成氣體的情況下加熱所述前體混合物到足以生成所述熒光體但小于所述前體組合物或所述熒光體將分解或與坩堝反應(yīng)的溫度的溫度。所述反應(yīng)進(jìn)行足以生成熒光體組合物的時(shí)間，所述熒光體組合物會(huì)將在光譜的藍(lán)色和紫外區(qū)域(即，在約430-480nm之間)中的光子向下轉(zhuǎn)化成在可見光譜的較長波長區(qū)域(即，在約530-750nm之間)中的光子。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到描述性地而不是以限制性意義使用在可見光譜中的顏色邊界。
[0040]在一些實(shí)施方案中，所述前體混合物的該加熱在基本不存在水和氧氣的情況下進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，將所述前體混合物加熱到在1500°C -1800°C范圍內(nèi)的溫度。
[0041]本文使用的詞組“銪源組分”是指在本文中所陳述的反應(yīng)條件下將生成作為熒光體的晶格中的激活劑陽離子的銪的組分。例如，在一些實(shí)施方案中，氟化銪為所述銪源組分。
[0042]本文使用的術(shù)語“形成氣體”是指氮?dú)馀c氫氣的混合物。在一些實(shí)施方案中，形成氣體具有相對較高的氮?dú)夂?。例如，在一些情況下，形成氣體包含在90-95體積％范圍內(nèi)的濃度下的氮?dú)馇宜鰵錃庖栽?%-10%范圍內(nèi)的濃度存在。 [0043]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，將所述混合物在大氣壓力下或在大氣壓力附近加熱。本文使用的術(shù)語“在大氣壓力下或在大氣壓力附近”是指不需要高壓設(shè)備的壓力。
[0044]在一些實(shí)施方案中，將所述前體混合物在耐火坩堝中加熱。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述耐火坩堝在存在所述形成氣體混合物的情況下基本為惰性的。例如，在一些實(shí)施方案中，所述耐火坩堝包含鑰。在不恰當(dāng)?shù)嫩釄宀牧现泻铣蔁晒怏w可降低熒光體的光學(xué)性能。所述降級通常由在坩堝材料與反應(yīng)物之間的某種反應(yīng)引起。例如，當(dāng)在類似于本文所述的方法的反應(yīng)中使用氧化鋁坩堝時(shí)，來自坩堝的氧易于并結(jié)合到所得熒光體粉末中，繼而使得所得熒光體粉末具有不良的發(fā)光品質(zhì)。例如，在一些實(shí)施方案中，已經(jīng)確定鎢(W)和鑰(Mo)的坩堝是有利的。鎢和鑰為難熔金屬，它們可耐受高溫且在恰當(dāng)?shù)臍夥障聻槎栊浴?br> [0045]在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述加熱步驟(燃燒)分多個(gè)步驟在不同溫度下進(jìn)行，在各個(gè)溫度之間具有適當(dāng)勻變。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述前體混合物在第一溫度下加熱至少0.5小時(shí)，加熱到第二溫度歷時(shí)至少0.5小時(shí)且隨后加熱到第三溫度歷時(shí)至少0.5小時(shí)。在一些實(shí)施方案中，所述溫度在加熱步驟之間以350°C /小時(shí)勻變。在一些實(shí)施方案中，所述第一溫度為800°C，所述第二溫度為1200°C且所述第三溫度為1800°C。
[0046]可使用形成所述熒光體組合物的任何合適的方法。然而，可以使用的一些方法在2008年11月17日提交的美國專利申請12/271,945號中見到，該專利申請的內(nèi)容通過引用的方式全文結(jié)合到本文中來。在一些實(shí)施方案中，所述熒光體組合物通過以下方法形成。圖1為廣泛指定為10的相對較大的氧化鋁坩堝的俯視圖。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，將鈣的氮化物(Ca3N2)、鍶的氮化物(Sr2N)、鋁的氮化物(AlN)和硅的氮化物(Si3N4)與氟化銪根據(jù)目標(biāo)化學(xué)計(jì)量在基本上不含水和氧氣的手套箱(未示出)中混合。隨后將粉末裝載到擱置在大氧化鋁坩堝10的底面12上的表示為圓形坩堝11的鎢或鑰坩堝中。氣流管13經(jīng)圓柱形壁14投入坩堝10的內(nèi)部。
[0047]圖2示出了坩堝10和蓋15及氣體管16的外部部分。氧化鋁坩堝10置于廣泛指定為17的箱式爐中。氧化鋁坩堝10并不總是必需的。如果爐子本身適合含有合成氣氛，則在附圖中圖示的氧化鋁坩堝10可為任選的。管16通常由陶瓷材料形成，其同樣經(jīng)選擇以不受形成氣體或用于形成熒光體的任何組合物或熒光體本身影響。隨后將箱式爐17用于使用先前描述的熱循環(huán)來加熱材料。圖3為示出了圓柱形壁14和蓋15的氧化鋁坩堝10的橫截面圖。陶瓷管16、13延伸穿過壁14到達(dá)氧化鋁坩堝10的內(nèi)部且箭頭示意性示出了流過鎢或鑰坩堝11的形成氣體?？墒褂冒ㄆ渲醒趸X坩堝圍繞鎢或鑰坩堝11更緊密地裝配的其他構(gòu)造。
[0048]如在圖3中所示，坩堝通過使用插入較大氧化鋁坩堝中的陶瓷管而由形成氣體(例如，95% N2/5% H2)的動(dòng)力流包圍。將箱式爐加熱到800°C歷時(shí)I小時(shí)，隨后加熱到1200°C歷時(shí)I小時(shí)，且隨后加熱到1800°C歷時(shí)2小時(shí)。溫度勻變速率為350°C /小時(shí)。所述方法可生成根據(jù)本發(fā)明的Ca1TySrxEuyAlSiN3熒光體組合物，其還包含含有至少1%的氧氮化硅鋁的游離相。
[0049]在這些條件下，所述熒光體可在環(huán)境(即，大氣)壓力下或附近合成，因此通過避免對于高壓技術(shù)和設(shè)備的需要而提供顯著的工藝優(yōu)點(diǎn)。認(rèn)為基本不存在氧氣和水(但并非完全不存在)容許形成氧氮化硅鋁相。已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)包含該相的熒光體可具有合乎需要的光學(xué)性質(zhì)。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案還提供包含本文所述的熒光體組合物的發(fā)光裝置。因而，在一些實(shí)施方案中，發(fā)光裝置包括固態(tài)光源和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物。
[0051]圖4和圖5提供對于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熒光體而言相對亮度和相對顏色隨銪和鍶濃度而變的曲線圖。已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，對于給定的Sr濃度，隨著銪濃度減小，亮度和色移增加。另外，對于給定的Eu濃度，隨著Sr濃度增加，亮度和色移增加。圖6示出了相對亮度和相對顏色隨Sr與Eu的比率的變化。隨著Sr與Eu的比率增加，相對亮度也增加。圖7A示出了相對亮度 和相對顏色隨Sr濃度的變化。圖7B示出了相對亮度和相對顏色隨Eu濃度的變化。這在2011年6月3日提交的題為《確定和制備紅色氮化物熒光體組合物的方法》(Methods of Determining and Making Red Nitride Phosphor Compositions)的美國專利申請13/153，155號中論述，該專利申請的內(nèi)容通過引用的方式全文結(jié)合到本文中來。
[0052]現(xiàn)在將參考圖8A-8D描述固態(tài)發(fā)光裝置30，其包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熒光體組合物。固態(tài)發(fā)光裝置30包括包裝的LED。具體地講，圖8A為沒有其透鏡的固態(tài)發(fā)光裝置30的透視圖。圖8B為從相對側(cè)觀察的裝置30的透視圖。圖8C為具有覆蓋LED芯片的透鏡的裝置30的側(cè)視圖。圖8D為裝置30的仰視圖。
[0053]如在圖8A中所示，固態(tài)發(fā)光裝置30包括在其上安裝單個(gè)LED芯片或“芯片(die) ”34的基材/次粘著基臺(submount) 32。次粘著基臺32可由諸如氧化招、氮化招、有機(jī)絕緣體、印刷電路板(PCB)、藍(lán)寶石或硅的許多不同材料形成。LED 34可具有以不同方式布置的許多不同的半導(dǎo)體層。LED結(jié)構(gòu)及其制造和操作在本領(lǐng)域中通常已知且因此在本文中僅簡要論述。LED 34的層可使用諸如金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的已知方法制造。LED 34的層可包括夾在相對的第一摻雜外延層與第二摻雜外延層之間的至少一個(gè)活性層/區(qū)，它們?nèi)恳来涡纬稍谏L基材上。通常，許多LED在諸如藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鋁(AlN)或氮化鎵(GaN)基材的生長基材上生長以提供生長的半導(dǎo)體晶圓，且該晶圓隨后可分割成單個(gè)LED芯片，將它們安裝在包裝中以提供單個(gè)包裝的LED。所述生長的基材可作為最終分割的LED的一部分保留，或者所述生長的基材可被完全或部分地除去。在其中保留所述生長的基材的實(shí)施方案中，可將其成型和/或織構(gòu)化以增強(qiáng)光提取。[0054]還理解，另外的層和元件也可包括在LED 34中，所述層和元件包括但不限于緩沖、成核、接觸和電流散布層以及光提取層和元件。還理解，所述相反摻雜的層可包括多個(gè)層和次層以及超晶格結(jié)構(gòu)(super lattice structure)和中間層。所述活性區(qū)可例如包括單量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。所述活性區(qū)和摻雜層可由不同的材料體系制造，所述材料體系例如包括基于第III族氮化物的材料體系，諸如GaN、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)和/或氮化鋁銦鎵(AlInGaN)。在一些實(shí)施方案中，所述摻雜層為GaN和/或AlGaN層，且所述活性區(qū)為InGaN層。
[0055]LED 34可為發(fā)射具有在約380-約475nm范圍內(nèi)的主波長的輻射的紫外、紫色或藍(lán)色 LED。
[0056]LED 34可包括在其頂面上的導(dǎo)電電流散布結(jié)構(gòu)36以及可達(dá)到其頂面處以便引線接合的一個(gè)或多個(gè)觸片38。散布結(jié)構(gòu)36和觸片38兩者皆可由諸如Au、Cu、N1、In、Al、Ag或其組合的導(dǎo)電材料、導(dǎo)電氧化物和透明導(dǎo)電氧化物制成。電流散布結(jié)構(gòu)36可包括在LED34上以圖案布置的導(dǎo)電觸指37，所述觸指間隔開以增強(qiáng)電流從觸片38向LED 34的頂面的散布。在操作中，如下所述電信號經(jīng)焊線應(yīng)用到觸片38，且該電信號經(jīng)電流散布結(jié)構(gòu)36的觸指37散布到LED 34中。電流散布結(jié)構(gòu)常用于其中頂面為p_型的LED中，但其也可以用于η-型材料。
[0057]LED 34可用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熒光體組合物39涂布。應(yīng)理解熒光體組合物39可包括在本發(fā)明中論述的任何熒光體組合物。
[0058]熒光體組合物39可使用許多不同的方法涂布在LED 34上，其中合適的方法描述在美國專利申請11/656，759號和美國專利申請11/899，790號中，這兩個(gè)專利申請的標(biāo)題皆為晶圓級突光體涂布方法及使用所述方法制造的裝置(Wafer Level Phosphor CoatingMethod and Devices Fabricated Utilizing Method)?；蛘?，突光體組合物 39可使用諸如電泳沉積(EPD)的其他方法涂布在LED 34上，其中合適的EH)方法描述在題為半導(dǎo)體裝置的閉環(huán)電泳沉積(Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)的美國專利申請11/473，089號中。在本文中參考圖9A-9E描述一種將熒光體組合物39涂布到LED 34上的例示性方法。`
[0059]光學(xué)元件或透鏡70 (參見圖8C-8D)在LED 34之上在次粘著基臺32的頂面40上形成，以提供環(huán)境保護(hù)和/或機(jī)械保護(hù)兩者。透鏡70可使用不同的成型技術(shù)成型，所述技術(shù)諸如為在題為發(fā)光二極管包裝及其制造方法(Light Emitting Diode Package and Methodfor Fabricating Same)的美國專利申請11/982，275號中描述的方法。透鏡70可具有許多不同的形狀，諸如半球形。透鏡70可使用許多不同的材料，諸如聚硅氧烷、塑料、環(huán)氧樹脂或玻璃。透鏡70還可織構(gòu)化以改善光提取和/或散射粒子。在一些實(shí)施方案中，透鏡70可包含熒光體組合物39，和/或代替將熒光體組合物39直接涂布到LED芯片34上和/或除了將熒光體組合物39直接涂布到LED芯片34上之外透鏡70可用以將熒光體組合物39固持在LED 34之上的適當(dāng)位置。
[0060]固態(tài)發(fā)光裝置30可包括具有不同尺寸或足跡的LED包裝。在一些實(shí)施方案中，LED芯片34的表面積可覆蓋大于次粘著基臺32的表面積的10%或甚至15%。在一些實(shí)施方案中，LED芯片34的寬度W與透鏡70的直徑D (或?qū)挾菵，對于正方形透鏡)的比率可大于0.5。例如，在一些實(shí)施方案中，固態(tài)發(fā)光裝置30可包括具有約3.45mm正方形的次粘著基臺32的LED包裝和具有約2.55mm的最大直徑的半球形透鏡。所述LED包裝可布置成固持約1.4mm正方形的LED芯片。在該實(shí)施方案中，LED芯片34的表面積覆蓋大于次粘著基臺32的表面積的16%。
[0061]次粘著基臺32的頂面40可具有可包括芯片附著墊42以及完整的第一觸墊44的圖案化導(dǎo)電部件。第二觸墊46也包括在次粘著基臺32的頂面40上，其中LED 34大致安裝在附著墊42的中心處。附著墊42和第一觸墊44及第二觸墊46可包含金屬或其他導(dǎo)電材料，諸如銅。銅墊42、44、46可鍍到銅晶種層上，該銅晶種層繼而形成在鈦粘附層上。墊
42、44、46可使用標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)圖案化。這些圖案化的導(dǎo)電部件提供使用已知接觸方法電連接到LED 34的導(dǎo)電路徑。LED 34可使用已知方法和材料安裝到附著墊42。
[0062]間隙48 (參見圖8A)包括在第二觸墊46與降至次粘著基臺32的表面上的附著墊42之間。電信號經(jīng)第二墊46和第一墊44應(yīng)用到LED 34,其中在第一墊44上的電信號經(jīng)附著墊42直接通到LED 34且該信號從第二墊46經(jīng)焊線通到LED 34中。間隙48提供在第二墊46與附著墊42之間的電絕緣以防止應(yīng)用到LED 34的信號短路。
[0063]參考圖8C和圖8D，電信號可通過經(jīng)第一表面安裝墊50和第二表面安裝墊52為第一觸墊44和第二觸墊46提供外部電接觸而應(yīng)用到包裝30，第一表面安裝墊50和第二表面安裝墊52形成在次粘著基臺32的背面54上以分別地與第一觸墊44和第二觸墊46至少部分地對準(zhǔn)。導(dǎo)電通路56穿過在第一安裝墊50與第一觸墊44之間的次粘著基臺32形成，使得應(yīng)用到第一安裝墊50的信號傳導(dǎo)到第一觸墊44。類似地，導(dǎo)電通路56在第二安裝墊52與第二觸墊46之間形成以使電信號在二者之間傳導(dǎo)。第一安裝墊50和第二安裝墊50允許表面安裝LED 包裝30，其中欲應(yīng)用到LED 34的電信號在第一安裝墊50和第二安裝墊52上應(yīng)用。
[0064]墊42、44、46提供延伸的導(dǎo)熱路徑以傳導(dǎo)熱遠(yuǎn)離LED 34。附著墊42覆蓋比LED34更大的次粘著基臺32的表面，其中該附著墊從LED 34的邊緣向次粘著基臺32的邊緣延伸。觸墊44、46還覆蓋次粘著基臺32在通路56與次粘著基臺32的邊緣之間的表面。通過延伸墊42、44、46，可改善從LED 34的熱散布，這可改善LED的操作壽命和/或允許較高的工作功率。
[0065]LED包裝30還包括在次粘著基臺32的背面54上在第一安裝墊50與第二安裝墊52之間的金屬化區(qū)域66。金屬化區(qū)域66可由導(dǎo)熱材料制成且可與LED 34至少部分地垂直對準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，金屬化區(qū)域66不與在次粘著基臺32的頂面上的元件或在次粘著基臺32的背面上的第一安裝墊50和第二安裝墊52電接觸。雖然來自LED的熱通過附著墊42和墊44、46在次粘著基臺32的頂面40之上散布，但更多的熱將直接通到次粘著基臺32之下且圍繞LED 34。金屬化區(qū)域66可通過允許該熱散布到其中可更容易地耗散的金屬化區(qū)域66中而幫助該耗散。該熱也可從次粘著基臺32的頂面40經(jīng)通路56傳導(dǎo)，其中該熱可散布到其中也可耗散熱的第一安裝墊50和第二安裝墊52中。
[0066]應(yīng)了解圖8A-8D示出了可包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熒光體組合物的一種例示性包裝的LED。另外的例示性包裝的LED公開在例如2009年4月28日提交的美國臨時(shí)專利申請61/173，550號中，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合到本文中來，就如同陳述其全文一般。同樣應(yīng)了解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熒光體組合物可與任何其他包裝的LED結(jié)構(gòu)一起使用。[0067]如上所述，在一些實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的熒光體組合物可在將晶圓分割成單個(gè)LED芯片之前直接涂布到半導(dǎo)體晶圓的表面上?，F(xiàn)在將針對圖9A-9E論述施用該熒光體組合物的一種方法。在圖9A-9E的實(shí)例中，將熒光體組合物涂布到多個(gè)LED芯片110上。在該實(shí)施方案中，各LED芯片110為具有頂部觸片124和底部觸片122的垂直
結(jié)構(gòu)化裝置。
[0068]參考圖9A，多個(gè)LED芯片110 (僅示出了兩個(gè))以其制造工藝的晶圓級表示(即，在晶圓分離/分割成單個(gè)LED芯片之前)。各LED芯片110包括在基材120上形成的半導(dǎo)體LED。各LED芯片110具有第一觸片122和第二觸片124。第一觸片122在基材120的底部，且第二觸片124在LED芯片110的頂部。在該特定的實(shí)施方案中，頂部觸片124為P-型觸片且在基材120的底部的觸片122為η-型觸片。然而,應(yīng)了解,在其他實(shí)施方案中，觸片122、124可不同地布置。例如，在一些實(shí)施方案中，觸片122和觸片124兩者可形成在LED芯片110的上表面上。
[0069]如在圖9Β中所示，導(dǎo)電接觸底座128形成在頂部觸片124上，其用于在LED芯片110用熒光體組合物涂布之后制成與P-型觸片124的電接觸。底座128可由許多不同的導(dǎo)電材料形成且可使用諸如電鍍、掩模沉積(電子束、濺射)、無電電鍍或柱形凸起(studbumping)的許多不同的已知物理或化學(xué)沉積方法形成。底座128的高度可根據(jù)熒光體組合物的所要厚度而改變且應(yīng)該足夠高以匹配來自LED的熒光體組合物涂層的頂面或在該熒光體組合物涂層的頂面之上延伸。
[0070]如在圖9C中所示，晶圓由覆蓋LED芯片110、觸片122和底座128中的每一個(gè)的熒光體組合物涂層132掩蓋。熒光體組合物涂層132可包含粘合劑和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的熒光體組合物。用于所述粘合劑的材料可為在固化后穩(wěn)定且在可見光波長光譜中基本透明的材料，諸如聚硅氧烷、環(huán)氧樹脂、玻璃、無機(jī)玻璃、旋壓玻璃、電介質(zhì)、BCB、聚酰胺、聚合物等。熒光體組合物涂層132可使用諸如旋涂、分配、電泳沉積、靜電沉積、印刷、噴射印刷或絲網(wǎng)印刷的不同方法應(yīng)用。另一合適的涂布技術(shù)公開在2010年3月3日提交的美國專利申請12/717，048號中，該專利申請`的內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合到本文中來。熒光體組合物涂層132隨后可使用適當(dāng)?shù)墓袒椒?例如，加熱、紫外(UV)、紅外(IR)或空氣固化)來固化。
[0071]不同的因素決定將被在最終LED芯片110中的熒光體組合物涂層132吸收的LED光的量，所述因素包括但不限于熒光體粒子的尺寸、熒光體負(fù)載量的百分?jǐn)?shù)、粘合劑材料的類型、在熒光體類型與發(fā)射光波長之間的匹配效率和熒光體組合物涂層132的厚度。應(yīng)理解許多其他熒光體可單獨(dú)或以組合使用以獲得所要的組合光譜輸出。
[0072]可使用不同尺寸的熒光體粒子，包括但不限于10-100納米(nm)尺寸的粒子至20-30 μ m尺寸的粒子或者更大的粒子。與較大尺寸的粒子相比，較小的粒子尺寸通常更好地散射并混合顏色，以提供更均勻的光。與較小的粒子相比，較大的粒子在轉(zhuǎn)換光方面通常更有效，但發(fā)射不太均勻的光。在一些實(shí)施方案中，所述熒光體粒子可在約I微米-約30微米的尺寸范圍內(nèi)，其中約一半的粒子在約4微米-約20微米之間。在一些實(shí)施方案中，至少一半的熒光體粒子可具有在2微米-20微米范圍內(nèi)的尺寸(直徑)。在應(yīng)用之前不同尺寸的熒光體可根據(jù)需要包含在熒光體組合物涂層132中，以使得端面涂層132可具有有效散射并混合光的較小尺寸與有效轉(zhuǎn)換光的較大尺寸的所要組合。[0073]涂層132還可具有在粘合劑中不同濃度或負(fù)載量的熒光體材料，其中典型的濃度在30-70重量％范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述熒光體濃度為約65重量％，且通常可在整個(gè)粘合劑中均勻地分散。在其他實(shí)施方案中，涂層132可包括不同濃度或類型的熒光體的多個(gè)層，且所述多個(gè)層可包含不同的粘合劑材料。這些層中的一個(gè)或多個(gè)可在沒有熒光體的情況下提供。例如，可沉積澄清聚硅氧烷的第一涂層，接著是負(fù)載熒光體的層。作為另一實(shí)例，所述涂層可包括例如包括在LED芯片110上的具有一種類型的熒光體的第一層和包含第二類型的熒光體的直接在所述第一層上的第二層的雙層涂層?？赡苡性S多其他層狀結(jié)構(gòu)，包括多層，所述多層包含在同一層中的多種熒光體，且在各層之間和/或在涂層與底層LED芯片110之間還可提供插入層或元件。
[0074]在用熒光體組合物涂層132初始涂布LED芯片110之后，必須進(jìn)一步加工以露出底座128?，F(xiàn)在參考圖9D，將涂層132薄化或平坦化以經(jīng)由涂層132的頂面露出底座128。該薄化工藝露出底座128，使涂層132平坦化并允許控制涂層132的最終厚度?；贚ED110在晶圓上的操作特性和所選擇的熒光體（熒光）材料的性質(zhì)，可計(jì)算涂層132的最終厚度以實(shí)現(xiàn)所要的色點(diǎn)/范圍并且仍然露出底座128。涂層132的厚度在晶圓上可為均勻或不均勻的?？墒褂萌魏魏线m的涂層厚度。然而，在一些實(shí)施方案中，所述涂層小于1_，在一些實(shí)施方案中，所述涂層小于500 u m,在一些實(shí)施方案中，所述涂層小于100 u m,在一些實(shí)施方案中，所述涂層小于10 ym。
[0075]如在圖9E中所示，在施用涂層132之后，單個(gè)LED芯片110可使用諸如切割、劃片和斷開或蝕刻的已知方法從晶圓分割。該分割工藝分開各LED芯片110，其各自具有基本相同的涂層132的厚度且因此具有基本相同量的熒光體且因此具有基本相同的發(fā)射特性。在分割LED芯片110之后，涂層132的層保留在LED 110的側(cè)面上且自LED 110的側(cè)面發(fā)射的光也穿過涂層132及 其熒光體粒子。這引起至少一些側(cè)面發(fā)射光轉(zhuǎn)換，其可提供在不同觀察角度上具有更一致的發(fā)光特性的LED芯片110。
[0076]在分割之后，可將LED芯片110安裝在包裝中或安裝到次粘著基臺或印刷電路板(PCB)上，而不需要進(jìn)一步加工以加入熒光體。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述包裝/次粘著基臺/PCB可具有常規(guī)包裝導(dǎo)線，其中底座128電連接到所述導(dǎo)線。因此可圍繞LED芯片110常規(guī)封裝并且電連接。
[0077]雖然上述涂布方法提供制造包括LED和熒光體組合物的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的固態(tài)發(fā)光裝置的一種示例性方法，但應(yīng)了解，可使用各種其他制造方法。例如，2007年9月7日提交的美國專利申請11/899，790號（美國專利申請公開2008/0179611號）（其全部內(nèi)容都通過引用的方式結(jié)合到本文中來）公開了將熒光體組合物涂料涂布到固態(tài)發(fā)光裝置的各種另外方法。在其他實(shí)施方案中，發(fā)光裝置LED芯片可借助于焊接劑粘合或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂安裝在發(fā)射杯上，且熒光體組合物可包含諸如熒光體懸浮在其中的聚硅氧烷的密封劑材料。該熒光體組合物可例如用于部分地或完全地填充所述反射杯。因此，所述熒光體可在所述LED上或者遠(yuǎn)離并光學(xué)耦合到所述LED。
[0078]應(yīng)理解，雖然已經(jīng)關(guān)于具有垂直幾何結(jié)構(gòu)的LED描述了本發(fā)明，但其也可適用于具有其他幾何結(jié)構(gòu)的LED，諸如在LED芯片的同側(cè)上具有兩個(gè)觸片的側(cè)向LED。
[0079]在本文中結(jié)合上述說明書和附圖公開了許多不同的實(shí)施方案。應(yīng)理解，逐字描述并說明這些實(shí)施方案的每一組合和子組合將過于繁瑣且使其模糊。因此，本說明書（包括附圖）應(yīng)該解釋為構(gòu)成本文所述的實(shí)施方案以及完成和使用其的方式和方法的所有組合和子組合的完整的書面描述，且應(yīng)該支持任何這類組合或子組合的要求。
[0080]雖然上文主要關(guān)于包括LED的固態(tài)發(fā)光裝置論述了本發(fā)明的實(shí)施方案，但應(yīng)了解，根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方案，可提供包括上文論述的熒光體組合物的激光二極管和/或其他固態(tài)照明裝置。因此，應(yīng)了解，本發(fā)明的實(shí)施方案不限于LED，而是可包括諸如激光二極管的其他固態(tài)照明裝置。
[0081]在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的實(shí)施方案，并且雖然采用了專用術(shù)語，但是它們僅是以一般和描述意義使用，而不是為了限制的目的，本發(fā)明的范圍在上述權(quán)利要求書中陳述。
【權(quán)利要求】
1.熒光體組合物，其包含Ca1IySrxEuyAlSiN3，其中x在0.50-0.99范圍內(nèi)且y小于0.013。
2.權(quán)利要求1的熒光體組合物，其中所述熒光體組合物包含至少I重量％的氧氮化硅招。
3.權(quán)利要求2的熒光體組合物，其中所述氧氮化硅包含Si2Al404N4。
4.權(quán)利要求1的熒光體組合物，其中所述熒光體組合物吸收在350-530nm范圍內(nèi)的波長下的光且發(fā)射在620_660nm范圍內(nèi)的波長下的峰值頻率。
5.權(quán)利要求1的熒光體組合物，其中X在0.50-0.90范圍內(nèi)且y在0.001-0.013范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求1的熒光體組合物，其中在所述熒光體組合物中Sr與Eu的比率在25-300范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求1的熒光體組合物，其中所述熒光體組合物以顆粒形式存在且至少95%的粒子為細(xì)長的。
8.熒光體組合物，其包含Cai_x_ySrxEuyAlSiN3，其中x在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025 范圍內(nèi)。
9.權(quán)利要求8的熒光體組合物，其中所述熒光體組合物包含至少I重量％的氧氮化硅招。
10.權(quán)利要求8的熒光體組合物，其中所述氧氮化硅包括Si2Al404N4。
11.權(quán)利要求8的熒光體組合物，其中X在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.013范圍內(nèi)。
12.權(quán)利要求8的熒光體組合物，其中在所述熒光體組合物中Sr與Eu的比率在25-300范圍內(nèi)。
13.權(quán)利要求8的熒光體組合物，其中所述熒光體組合物以顆粒形式存在且至少95%的粒子為細(xì)長的。
14.發(fā)光裝置，其包括: 固態(tài)光源；和 包含CanySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.50-0.99范圍內(nèi)且y小于0.013。
15.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中所述LED發(fā)射具有在約2700K-5400K之間的相關(guān)色溫的暖白光。
16.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中所述發(fā)光裝置具有大于90的CRI值。
17.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中在所述熒光體組合物中Sr與Eu的比率在25-300范圍內(nèi)。
18.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物以顆粒形式存在且至少95%的粒子為細(xì)長的。
19.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物作為具有在4μ m-20 μ m范圍內(nèi)的平均粒度的粒子存在。
20.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物作為單晶存在。
21.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其還包含綠色和/或黃色熒光體。
22.權(quán)利要求14的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物包含至少I重量％的氧氮化硅鋁。
23.發(fā)光裝置，其包括: 固態(tài)光源；和 包含Cai_x_ySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025 范圍內(nèi)。
24.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中所述LED發(fā)射具有在約2700K-5400K之間的相關(guān)色溫的暖白光。
25.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中所述發(fā)光裝置具有大于90的CRI值。
26.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中在所述熒光體組合物中Sr與Eu的比率在25-300范圍內(nèi)。
27.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物以顆粒形式存在且至少95%的粒子為細(xì)長的。
28.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物作為具有在4μ m-20 μ m范圍內(nèi)的平均粒度的粒子存在。
29.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物作為單晶存在。
30.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其還包含綠色和/或黃色熒光體。
31.權(quán)利要求23的發(fā)光裝置，其中所述熒光體組合物包含至少I重量％的氧氮化硅鋁。
32.形成熒光體組合物的方法，所述方法包括 混合鈣、鍶、鋁和硅的氮化物與銪源組分以形成前體混合物，` 在耐火坩堝中在存在形成氣體的情況下將所述前體混合物加熱到在1500-1800°C范圍內(nèi)的溫度， 以生成包含Cai_x_ySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.50-0.99范圍內(nèi)且y小于0.013， 其中所述熒光體組合物還包含至少1%的氧氮化硅鋁相。
33.權(quán)利要求32的方法，其中所述前體混合物在基本不存在水和氧氣的情況下加熱。
34.權(quán)利要求32的方法，其中所述氧氮化硅包括Si2Al404N4。
35.權(quán)利要求32的方法，其中所述耐火坩堝在存在所述形成氣體混合物的情況下基本為惰性的。
36.權(quán)利要求32的方法，其中所述形成氣體動(dòng)態(tài)地流過所述耐火坩堝。
37.權(quán)利要求32的方法，其中所述前體混合物在第一溫度下加熱至少0.5小時(shí)，加熱到第二溫度歷時(shí)至少0.5小時(shí)且隨后加熱到第三溫度歷時(shí)至少0.5小時(shí)。
38.權(quán)利要求37的方法，其中所述第一溫度為800°C，所述第二溫度為1200°C且所述第三溫度為1800°C。
39.權(quán)利要求32的方法，其中所述熒光體組合物吸收在350-530nm范圍內(nèi)的波長下的光且發(fā)射在620-660nm范圍內(nèi)的波長下的峰值頻率。
40.權(quán)利要求32的方法，其中所述熒光體組合物以顆粒形式存在且至少95%的粒子為細(xì)長的。
41.形成熒光體組合物的方法，所述方法包括 混合鈣、鍶、鋁和硅的氮化物與銪源組分以形成前體混合物， 在耐火坩堝中在存在形成氣體的情況下將所述前體混合物加熱到在1500-1800°C范圍內(nèi)的溫度， 以生成包含Cai_x_ySrxEuyAlSiN3的熒光體組合物，其中x在0.70-0.99范圍內(nèi)且y在`0.001-0.025 范圍內(nèi)， 其中所述熒光體組合物還包含至少1%的氧氮化硅鋁相。
42.熒光體組合物，其包含CamSrxEuyAlSiN3熒光體粒子，其中X< I且y < 1，且所述CamSrxEuyAlSiN3熒光體粒子中的至少一些為細(xì)長的。
43.權(quán)利要求42的熒光體組合物，其中50%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的。
44.權(quán)利要求42的熒光體組合物，其中75%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的。
45.權(quán)利要求42的熒光體組合物，其中95%或更多的所述CanySrxEuyAlSiN3熒光體粒子為細(xì)長的。
46.權(quán)利要求42的熒光體組合物，其中X在0.5-0.99范圍內(nèi)且y在0.001-0.025范圍內(nèi)。
【文檔編號】C09K11/08GK103717703SQ201280037886
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月3日
【發(fā)明者】H.A.塞貝爾二世, B.T.科林斯, D.T.埃默森 申請人:科銳