[發明專利]綠色發光二極管以及用于綠色發光二極管的熒光粉

無效

• 申請號: 201210437554.9
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN103094459A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 羅維鴻;索辛·納姆
• 申請（專利權）人: 羅維鴻
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/60
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;朱慧寧

技術領域

本發明涉及光電子學，特別是發光二極管技術，及用于信號顯示和照明的大功率綠色發光二極管。本發明還涉及一種用于綠色發光二極管的熒光粉。

背景技術

以氮化銦鎵InGaN?p-n異質結為基質的綠色發光二極管具有λ_max=520-530nm的輻射波長（例如型號У-118И、У-342И，網站地址：www.optelcenter.ru）。這種發光二極管的特點在于，其外部量子輻射輸出η_е=7-13%，發光效率η_v=30-50lm/W（在直流電為350mA時）。但是當這樣的發光二極管被多次使用時，這樣的發光效率是不夠的，因此提高綠色發光二極管的效率迫在眉睫。

在有關白光發光二極管的文獻（S.Nakamura.The?blue?Lazer?Diode.Springer?Verl.,Berlin,1997年）中提及，其含有以氮化銦鎵InGaN?p-n結異質結構為基質的藍光輻射晶體及以釔鋁石榴石為基質的無機熒光粉，熒光粉分布在透明的聚合物中以形成發光層，該發光層緊挨著輻射晶體。但是這種發光二極管存在著效率低等不足。

在關于白光發光二極管（Kim?J.K.,Luo?H.,Schubert?E.F.et?al.-Jpn.J.Appl.Phys-Express?Letter?44,L?649.2005年）的文獻中提到，在該發光二極管中，熒光粉遠離晶體，并且它們之間的距離超過晶體的橫向尺寸。在發光二極管的結構中引入反射鏡，在這種情況下，就可以減少熒光粉輻射投射到具有低反射率的半導體晶體上的可能性，使發光二極管的效率增加20-30%。

在綠色發光二極管中，在GaAs:Si中的p-n結異質結構的紅外線輻射的最大輻射波長λ_max在870至950nm之間，該紅外線輻射在以釔硫氧化物為基質的反斯托克斯熒光粉的幫助下會轉變成綠色輻射。釔硫氧化物的成分是：Y₂O₂S:Yb，Er（R.M?Potter/US?pat.35292000出自1972.09.15）。但是此類發光二極管效率非常低（發光效率η_v≈0.1-0.2lm/W）。這是反斯托克斯熒光粉的輻射轉換特性造成的。

發明內容

為了得到關于綠色發光二極管的有效技術解決方案，本發明涉及以下幾個方面。

本發明涉及一種綠色發光二極管，所述發光二極管是由出自氮化銦鎵InGaN的輻射晶體、錐形反射鏡以及熒光粉組成，輻射晶體在紫色光譜區域輻射，熒光粉主要是由正硅酸鹽、鋇、鍶為基質，Eu²⁺及Ce³⁺為激活劑，反射鏡由白色陶瓷或白色塑料制得，其傾斜角為60⁺⁵_-10百分度，高度為2-3mm，反射鏡壁上涂有一層厚度為100±50μm的含有熒光粉的聚合物層。

本發明的綠色發光二極管，以氮化銦鎵InGaNp-n異質結為基質的紫色輻射晶體波長位于波段395-405nm。

用于本發明的綠色發光二極管的熒光粉中主要的合成成分Ba、Sr、Eu和Се的最佳比例為：45%:50%:4.5%:0.5%至55%:42%:2.9%:0.1%，得到的綠色輻射波長最大值λ_max在524-540nm的范圍內。

本發明的綠色發光二極管的聚合物的折射系數為n≥1.5。

本發明的綠色發光二極管的錐形反射鏡是由白色陶瓷或者白色塑料制成。

本發明的綠色發光二極管使用的半球透鏡的輻射角為2θ_0.5，波段的變動區域為20-120nm。

特別地，本發明所要求保護的硅酸鹽熒光粉是以正硅酸鹽鋇—鍶（化學計量公式為：Ba_1.22Sr_0.68Eu_0.08Ce_0.02*SiO₄至Ba_0.88Sr_1.05Eu_0.06Ce_0.01*SiO₄）為基質，以Eu²⁺和Ce³⁺為激活劑。如果改變合成成份Ba、Sr及Eu的配比關系，就可以改變熒光粉的輻射波長，其波長會在508-540nm之間變化并覆蓋綠色光譜區。