[發(fā)明專利]由摻雜石榴石組成用于pcLED的磷光體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880007397.X
• 申請(qǐng)日: 2008-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101641425A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·溫克勒;T·沃斯格羅內(nèi);T·朱斯特爾;S·默勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 默克專利有限公司
• 主分類號(hào): C09K11/80
• 分類號(hào): C09K11/80
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

本發(fā)明涉及由Th⁴⁺-，Sb³⁺-，Ir³⁺-和/或Bi³⁺-共摻雜石榴石組成的磷光體，其制備方法，以及用在白色LED中作為L(zhǎng)ED轉(zhuǎn)換磷光體或所謂按照需求提供顏色領(lǐng)域的用途。?

按照需求提供顏色的概念指的是使用一個(gè)或多個(gè)磷光體通過(guò)pcLED(＝phosphor?converted?LED，磷光體轉(zhuǎn)換LED)來(lái)產(chǎn)生某色點(diǎn)的光。這個(gè)概念用于例如得到某種企業(yè)標(biāo)志，例如被照亮的公司徽標(biāo)、商標(biāo)等等。?

具有石榴石結(jié)構(gòu)的常規(guī)磷光體，例如純YAG:Ce或其衍生物，在使用中，尤其是在高功率LED中沒(méi)有表現(xiàn)出優(yōu)化光譜特性。它的原因如下：?

-磷光體表面散射了大部分的初級(jí)輻射，即這部分不能被磷光體所吸收，?

-磷光體顆粒中的離子尤其是活化劑離子分布不均勻，導(dǎo)致了內(nèi)量子產(chǎn)率的減少，?

-小于300nm的小單晶體尺寸導(dǎo)致表面效應(yīng)起到?jīng)Q定性作用：一方面表面上存在的缺陷導(dǎo)致晶格間無(wú)輻射復(fù)合(recombination)，而另一方面接近表面的活化劑離子存在于晶格的不均勻晶體場(chǎng)中，不能用來(lái)獲得轉(zhuǎn)換效果或通過(guò)能量遷移到表面而阻止轉(zhuǎn)換，而這與無(wú)輻射復(fù)合有關(guān)，?

-在磷光體中產(chǎn)生的一部分熒光不能離開(kāi)磷光體，因?yàn)樵趦?nèi)表面其完被全反射到光學(xué)稀薄環(huán)境并經(jīng)由波傳導(dǎo)過(guò)程遷移入磷光體中并通過(guò)再吸收最終消失，?

-進(jìn)入磷光體的大部分初級(jí)輻射不能被吸收，因?yàn)榱坠怏w由于其激發(fā)態(tài)壽命長(zhǎng)(衰變時(shí)間τ_1/eYAG:Ce＝63-67ns，依賴于Ce³⁺濃度，見(jiàn)Weber?M.J.，Solid?State?commun.(1973)12，741)而被飽和。?

EP-0142931公開(kāi)一種顯示裝置，其中利用了具有石榴石結(jié)構(gòu)的磷光體，而且基質(zhì)組成基本是Y₃Al₅O₁₂。?

EP-1095998公開(kāi)了組成為A₃B₅O₁₂:(Ce，Pr)的磷光體，其中A是選自Y，Tb，La和/或Lu的稀土金屬，B代表Al和/或Ga。?

WO2005/061659描述了一種具有A₃B₅O₁₂:(Ce，Pr，Eu)型石榴石結(jié)構(gòu)的磷光體，其中A＝稀土金屬，B＝Al，Ga，其中一部分成分B已經(jīng)被Si所代替。?

現(xiàn)在用于含有藍(lán)光發(fā)射芯片作為初級(jí)輻射的白色pcLED的磷光體主要是YAG:Ce³⁺或其衍生物，或也可以是用Eu²⁺摻雜的正硅酸鹽(Ca，Sr，Ba)₂SiO₄。由固態(tài)擴(kuò)散法(也就是“混合并燒制”或“混合和焙燒”)通過(guò)將呈粉末狀的氧化起始材料混合，研磨混合物，然后在任選的還原氣氛下將混合物在溫度高達(dá)1700℃的爐子中優(yōu)選在還原氣氛下煅燒幾天，制備出磷光體。這得到了與形態(tài)、顆粒度分布和發(fā)光活化劑離子在基質(zhì)體積中分布有關(guān)的非均勻性的磷光體粉末。此外通過(guò)常規(guī)工藝所制得的這些磷光體的形態(tài)、顆粒度分布和其他性質(zhì)很難調(diào)整并且難以重復(fù)。因此這些顆粒有很多缺點(diǎn)，例如用這些具有非優(yōu)化和不均勻形態(tài)和顆粒度分布的磷光體在LED芯片上形成的不均勻涂層，其由于散射導(dǎo)致高損耗。此外在生產(chǎn)這些LED時(shí)損耗會(huì)上升，這是基于這樣的事實(shí)，即LED芯片上的磷光體涂層不僅僅不均勻，而且不能從一個(gè)LED到另一個(gè)LED重復(fù)產(chǎn)生。這就導(dǎo)致即使在一個(gè)批次中，從pcLED來(lái)的發(fā)射光的色點(diǎn)(colour?point)也存在差異。這就需要有一個(gè)復(fù)雜的LED分揀過(guò)程(所謂的重新分級(jí)(binning))。?

由此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是為白色LED或按照需求提供顏色應(yīng)用提供轉(zhuǎn)換磷光體，其沒(méi)有一種或多種上面提及的缺點(diǎn)并產(chǎn)生暖白光。?

令人驚奇的是，通過(guò)規(guī)避上面提及的缺點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)本目標(biāo)，原因在于用鈰活化的由Th³⁺-，Sb³⁺-和/或Bi³⁺-共摻雜的石榴石所組成的轉(zhuǎn)換磷光體，其中優(yōu)選摻雜劑的濃度為至少100ppm。?

存在于本發(fā)明的磷光體另一令人驚奇的效果是比由固態(tài)擴(kuò)散法所制得的非共摻雜YAG:Ce磷光體具有更高的照度(參照?qǐng)D1和2)。?

由此本發(fā)明涉及具有式I石榴石結(jié)構(gòu)的磷光體?