專利名稱：用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，由其制成的發(fā)光轉(zhuǎn)換層及暖白光發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光粉，特別是用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，由其制成的發(fā)光轉(zhuǎn)換層及暖白光發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
根據(jù)S.Nakamura 的 The Blue Laser Springer Verl, 1997,第 246-249 頁已知通過在氮化銦鎵In-GaN異質(zhì)結(jié)上覆蓋發(fā)光轉(zhuǎn)換層而制得的白光二極管，所述發(fā)光轉(zhuǎn)換層由釔鋁石榴石Y3Al5O12 = Ce為基質(zhì)的無機熒光粉顆粒分布在透明的聚合物介質(zhì)中(例如:有機硅)而形成。所述白光二極管的氮化銦鎵In-GaN異質(zhì)結(jié)的激發(fā)波長為445nm至475nm (藍光)，發(fā)射波長為540nm至560nm (黃光)。根據(jù)牛頓互補色定律，突光粉顆粒產(chǎn)生的黃光與異質(zhì)結(jié)的激發(fā)藍光相結(jié)合而得到白光。隨后，Shimizu Y的美國專利7215074中記載了一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其采用的發(fā)光材料。通常地，照明光源可被劃分為如下幾個等級:一冷白光，色溫 T >6000K ；一自然白光，色溫 3700Κ〈Τ〈4500Κ ；一暖白光，色溫 Τ〈3700Κ。 F.Shuberta 在“發(fā)光二極管”(參見 Φ.ΠΙγδθρτ.ΟΒθτοΑΗΟΑυ.Π e ρ.π ο a.P e R.A.3.K) η ο B η μ a.Φ η 3 μ a T Jl η T , 2008 c τ ρ.496)一文中詳細描述了白光二極管，對于產(chǎn)生自然白光或冷白光的發(fā)光二極管通常采用以釔鋁石榴石(Y，GcO3Al5O12 = Ce為基質(zhì)的熒光粉，其中Gd/Y的濃度比為0.7/0.27 ;而對于產(chǎn)生暖白光的發(fā)光二極管通常采用以釓石榴石為基質(zhì)的熒光粉(參見ComHHH.Π., K O r a H J1.Μ., K) H ο B H qA.3.Φ T Π, 2009, τ ο μ 43 B.5c τ ρ.700—705
)ο事實上，首次關(guān)于形成具有低于3000Κ的色溫的暖白光的發(fā)光熒光粉的記載出自Soshchin N.P.的臺灣專利201022411 (Al)，但是該專利中所記載的發(fā)光熒光粉存在如下明顯缺陷:---產(chǎn)生的光的溫度不夠高，發(fā)光不穩(wěn)定；---發(fā)光效率的平均值達到100流明/瓦；---演色系數(shù)的平均值Ra=70 75。為了克服上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中研發(fā)了不同類型的混合熒光粉，例如由發(fā)黃光的石榴石和發(fā)紅光的氮化物材料組成的混合熒光粉?；旌蠠晒夥鄣挠涊d可參見專利W02011/022392，為了得到不同的暖白光，采用的石榴石以及氮化物材料之間的比率為60:100 至 180:20。所述混合熒光粉產(chǎn)生的光具有低于3000K的色溫，但是同樣存在如下缺陷:
-在發(fā)光二極管中具有不超過50-60流明/瓦的低發(fā)光效率；-由于混合熒光粉中不同的發(fā)光顆粒而產(chǎn)生的不均勻發(fā)光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供用于暖白光發(fā)光二極管的具有足夠發(fā)光效率且能夠均勻發(fā)光的混合突光粉。為了解決所述任務(wù)，本發(fā)明提供一種用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，其特征在于，所述混合熒光粉基于如下兩種組分:(I)具有石榴石晶體結(jié)構(gòu)的第一熒光粉，其化學(xué)式為:(SLrO3Al2[AlO3.9(F，N)。.J3，其中 SLn=Y 和 Gd 和 Tb 和 C e，激活離子為 Ce+3，(2)具有方鈉石晶體結(jié)構(gòu)的第二熒光粉，其化學(xué)式為:(2Me)nAl15n03n_xSln/4(F，N)x，其中 SMe=Ca 和 Sr 和 Eu，n=2 或 4，χ=0.001-0.10，激活離子為Eu+2。根據(jù)本發(fā)明的用于暖白光發(fā)光二極管的混合突光粉的特征在于，所述第一突光粉的最大發(fā)射波長為540nm至575nm,所述第二突光粉的最大發(fā)射波長為600nm至640nm。根據(jù)本發(fā)明的用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉的特征在于，以所述混合熒光粉的總重量計，所述第一熒光粉的含量為40重量％至60重量％，所述第二熒光粉的含量為
60重量％至40重量％。根據(jù)本發(fā)明的用 于暖白光發(fā)光二極管的混合突光粉的特征在于，所述第一突光粉和所述第二熒光粉的平均粒徑為‘=6±1微米，優(yōu)選d5(l=6微米。根據(jù)本發(fā)明的用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉的特征在于，所述第一熒光粉選自:(Y0.75Gd0.20Tb0.02Ce0.03) 3A12 [AlO3.9 (F，N) 0.J 3，或(Y0.2oGd0.75Tb0.02Ce0.03) 3A12 [AlO3 9 (F, N) 0.J 3 ；所述第二熒光粉選自: (Ca。.38Sr0.6Eu0 02) 2AI3O5.gS0.5 (F, N) 0.1 (Ca0.78Sr0.2Eu0 02) 2AI3O5.gS0.5 (F, N) 0.工，或(Ca0.78Sr0.2Eu0 02) 4A1601L 9S (F, N) 0.10本發(fā)明還提供一種發(fā)光轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述發(fā)光轉(zhuǎn)換層包括根據(jù)本發(fā)明的混合熒光粉和有機硅化合物。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光轉(zhuǎn)換層的特征在于，所述混合熒光粉和所述有機硅化合物的重量比范圍為20:80至50:50。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光轉(zhuǎn)換層的特征在于，所述發(fā)光轉(zhuǎn)換層的厚度為60至200微米。本發(fā)明還提供一種暖白光發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二級管包括氮化銦鎵In-GaN異質(zhì)結(jié)和涂布在所述異質(zhì)結(jié)上的根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光轉(zhuǎn)換層。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的混合熒光粉及其中的兩個熒光粉組分的發(fā)射光譜，其中方形表示第一熒光粉(黃色熒光粉)，菱形表示第二熒光粉(紅色熒光粉)，三角形表示混合熒光粉，其中I軸表示發(fā)光亮度，屬于發(fā)光亮度單位，X軸表示波長(單位nm)。
具體實施例方式本發(fā)明的混合熒光粉是由兩種熒光粉組分混合而成的熒光粉，第一熒光粉是以釔釓石榴石為基質(zhì)，以Ce+3作為激活劑。所述熒光粉與傳統(tǒng)的釔釓石榴石熒光粉相比，其特征在于，部分氧離子被氟離子F—1以及氮離子N—3所取代，從而保證發(fā)光材料更佳的穩(wěn)定性。第二熒光粉為(Σ Me) JlunOixSliv4 (F，N)x,部分氧離子被S2—離子，F(xiàn)1—離子，N3—離子取代，采用Eu2+作為激活劑，從而發(fā)出強烈的橙-紅色光。所述混合熒光粉具有雙頻帶發(fā)射光譜，具有足夠發(fā)光效率且能夠均勻發(fā)光。在本發(fā)明所提供的第一熒光粉和第二熒光粉的化學(xué)式中，成份的變化可以改變最大發(fā)射波長的位置。對于第一熒光粉(以Ce+3為激活劑，其含量取決于陽離子晶格中的離子比例)，當其為(Y0.75Gd0.2 Jba02Ce0.03) 3A12 [AlO3.9 (F，N) 0.J 3 時，最大發(fā)射波長為 540nm,當增加釓的含量至(Y0.20Gd0.75Tb0.02Ce0.03) 3A12 [AlO3.9 (F, N) 0.J 3 時，最大發(fā)射波長變化為 575nm。對于第二熒光粉(以Eu+2為激活劑，其含量取決于陽離子晶格中的離子比例)，當其為(Caa38Sra6Euaci2)2AlA9Sa5(RN)ai時，最大發(fā)射波長為600nm，當增加鈣的含量至(CaCl78Sra2Eua J4AI6Oil9S(F，Ν)αι 時，最大發(fā)射波長變化為 640nm。表I中列出了根據(jù)本發(fā)明實施例的混合熒光粉，其組成以及發(fā)光性質(zhì)。表I
權(quán)利要求
1.一種用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，其特征在于，所述混合熒光粉基于如下兩種組分: (1)具有石榴石晶體結(jié)構(gòu)的第一熒光粉，其化學(xué)式為:(Σ LrO3Al2 [AlO3.9 (F，N) 0.J 3，其中 SLn=Y 和 Gd 和 Tb 和 C e，激活離子為 Ce+3， (2)具有方鈉石晶體結(jié)構(gòu)的第二熒光粉，其化學(xué)式為:(SMe)nAl1Uiv4 (F，N)x，其中 XMe=Ca 和 Sr 和 Eu，n=2 或 4，χ=0.001-0.10，激活離子為Eu+2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，其特征在于，所述第一突光粉的最大發(fā)射波長為540nm至575nm,所述第二突光粉的最大發(fā)射波長為600nm至640nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，其特征在于，以所述混合熒光粉的總重量計，所述第一熒光粉的含量為40重量％至60重量％，所述第二熒光粉的含量為60重量％至40重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，其特征在于，所述第一熒光粉和所述第二熒光粉的平均粒徑為d5(l=6±l微米，優(yōu)選d5(l=6微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于暖白光發(fā)光二極管的混合突光粉，其特征在于， 所述第一突光粉選自: (Y。.75^ 0.2C)Tb0.02 Ce0.03) 3A12[A103 9(F, N) C1J3,或 (Y0.20Gd0.75Tb0.Q2Ce0.03) 3A12 [AlO3 9 (F, N) .J 3 ; 所述第二熒光粉選自: (Ca0.38§Γ0.gEu0 02) IsO5 9S0.5 (F, N) 0.1 J (Ca0 78Sr0.2Eu0 02) 2A1305.9S0.5 (F, N) 0.!，或 (Ca0 78Sr。.2Eu0 02) 4A1601L 9S (F, N) 0 j 0
6.一種發(fā)光轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述發(fā)光轉(zhuǎn)換層包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合熒光粉和有機娃化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述混合熒光粉和所述有機硅化合物的重量比范圍為20:80至50:50。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述發(fā)光轉(zhuǎn)換層的厚度為60至200微米。
9.一種暖白光發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二級管包括氮化銦鎵In-GaN異質(zhì)結(jié)和涂布在所述異質(zhì)結(jié)上的根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光轉(zhuǎn)換層。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于暖白光發(fā)光二極管的混合熒光粉，由其制成的發(fā)光轉(zhuǎn)換層及暖白光發(fā)光二極管，其特征在于，所述混合熒光粉基于如下兩種組分(1)具有石榴石晶體結(jié)構(gòu)的第一熒光粉，其化學(xué)式為(ΣLn)3Al2[AlO3.9(F,N)0.1]3，其中ΣLn=Y和Gd和Tb和Се，激活離子為Ce+3，(2)具有方鈉石晶體結(jié)構(gòu)的第二熒光粉，其化學(xué)式為(ΣMe)nAl1.5nO3n-xS1n/4(F,N)x，其中ΣMe=Ca和Sr和Eu，n=2或4，x=0.001-0.10，激活離子為Eu+2。
文檔編號H01L33/50GK103173223SQ20121043942
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者羅維鴻, 索辛·納姆 申請人:羅維鴻