[發明專利]白光發光二極管及其碘化物石榴石熒光粉

無效

• 申請號: 200910178588.9
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101712871A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 索辛納姆;羅維鴻;蔡綺睿
• 申請（專利權）人: 羅維鴻
• 主分類號: C09K11/86
• 分類號: C09K11/86;H01L33/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉

技術領域

本發明涉及一種電子技術領域，尤其是指一種與廣義上被稱為“固 態光源”(Solid?state?lighting)的照明技術有關的碘化物石榴石熒光粉 及使用該碘化物石榴石熒光粉的白光發光二極管。

背景技術

半導體發光二極管在近50年得到迅速發展，工程師們研制了以 GaAs-GaP為基質的材料，主要為紅外光及紅光，添加稱為反斯托克 斯的熒光粉，吸收紅外線輻射，再激發出可見光(請參照S.Berg?A.Din B?light?emiting?diod(LED)“Mir”Moskow?P625.1992)，但是這樣的發 光二極管效能非常低(對于2θ＝30°角，不超過I＝0.1cd)。該項技術運 用范圍非常狹窄。

日本研究人員S.Nakanura(請參照S.Nakamura的Blue?laser，Berlig Springer，1997)領先制造出含有以氮化物InGaN為基質的特殊高效能 量子架構發光二極管，這可以使外部取出效率增長近50％，該項技術 采用傳統的斯托克斯熒光粉，其輻射波長大于激發波長。第一批像這 樣的半導體發光二極管在20世紀末由日本“Nichia”公司(請參照Y. Schimizu所有的美國專利US6,069,440，2000/05/30)提出，該專利所 揭示的半導體白光發光二極管采用的物理架構如下：1.斯托克斯無機發 光熒光粉受短波異質結發光激發；2.形成兩種獨立的光源，如異質結輻 射的藍色和熒光粉輻射的黃色，可以組成白光。白光輻射產生的理念 來自牛頓的互補色原理；以及3.異質結的藍光輻射與具有釔鋁石榴石 Y₃Al₅O₁₂:Ce的黃色輻射熒光粉互相結合，該材料研制于20世紀60年 代[Blasse?G](請參照G.Blasse?Luminescence?Materials?Springer-Verlag， Amst，NY，P.380.1994.)，并被用于制造放射性電子儀器及閃爍器中。

以InGaN異質結為基礎的白光發光二極管，當電子流穿透多層半 導體架構時產生注入式電致發光，當異質結層中產生的電致發光與稀 土金屬元素相結合時具有量子輻射光，能量接近受禁范圍參數 Eg＝2.6eV。熒光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce吸收波長為λ＝450～470nm的藍光，輻 射波長λ＝540～560nm的黃色。

發光轉換層為透明的聚合層中含有熒光粉的分布。詳細描述所有 顆粒的每一個發光面，在部分不被吸收的異質結藍光輻射與熒光粉被 激發的發光輻射相結合形成白光光譜，其結合層是由藍色光譜與黃色 光譜結合而成。含有稀土元素的化學計量公式為：(∑Lu)₃Al₂(AlO₄)₃及 天然礦物質石榴石晶體架構。在石榴石晶格中有160原子，總體配位 數為K＝8。對于增加具有石榴石架構的發光特性及其在組份中引入的 激活元素，例如Eu⁺³，Tb⁺³或Ce⁺³。

石榴石架構的熒光粉是以鈰作為激活劑，發明人已經指出第一次 采用G.Blass的有效閃爍器，及以研制在20世紀60年代[Blasse?G]并被 以制造閃爍器及以作為的陰極發光射線含Y₃Al₅O₁₂:Ce的設備，確切地 說，本申請發明人根據US6,069,440專利所指出的發光材料中被藍光輻 射激發后在波長λ＝540～560nm黃綠色及黃色區域具有明亮的發光。結 合兩種發光輻射，第一級藍光輻射及第二級黃光輻射，根據牛頓的互 補色原理，得出強烈的白光。