[發明專利]氧氮化物熒光粉及其制備方法、及包含該熒光粉的LED光源

有效

• 申請號: 201210556731.5
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103045259A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 李會利;王曉君;孫卓
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;H01L33/50
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本發明屬于熒光粉技術領域，具體涉及一種氧氮化物熒光粉及其制備方法、及包含該熒光粉的LED光源。

背景技術

白光發光二極管是近幾年來快速發展的一種新型固態照明光源，與傳統的白熾燈及熒光燈相比，它具有節能、環保、壽命長、體積小、響應快、耐沖擊等優點，被譽為是繼白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈之后的第四代照明光源(S.Nakamura?et?al.，Appl.Phys.Lett.，64，1687(1994))。

白光作為一種混合光，是根據三基色原理通過紅綠藍RGB三種顏色的光合理配比實現的。目前，白光LED最廣泛采用的實現方式是在藍光InGaN芯片上涂覆一層Ce³⁺摻雜的(Y_1-aGd_a)₃(Al_1-bGa_b)O₁₂(簡稱YAG:Ce)黃色熒光粉(US?Pat.5998925，6069440，7071616；S.Nakamura?et?al.，Springer，Berlin，1997)。該結構具有性能穩定、生產成本低和易于實現的優點。但是，由于采用的YAG:Ce熒光粉缺乏長波段的紅光發射，導致該結合方式制備的白光LED光源顯色指數偏低CRI＜75，色溫偏高CCT＞5000K，很難制備滿足普通室內照明的暖白光LED器件。因此，為了提高上述白光LED光源的光學性能，近年來，許多研究者開展了YAG:Ce³⁺熒光粉的改性研究。

現有技術中的方法一，通過陽離子位置的相互取代，即：通過不同尺寸的其它金屬離子或離子對取代十二面體位置的Y³⁺或者八面體或者四面體位置的Al³⁺，改變Ce³⁺周圍的晶體場，導致其5d激發態的晶體場分裂增大或減小，進而使該熒光粉的發射光譜發生一定程度的紅移或藍移，同時其發光強度也發生改變。(M.C.Maniquiz?et?al.，J.Electrochem.Soc.，157，H1135(2010)，US?pat.5,998,925，6,069,440，7,071,616，6,409,938；E.P.pat.1,116,418)。方法二：通過陰陽離子的共同取代，既通過共價性更強的Si⁴⁺-N^3-鍵或Al³⁺-N^3-鍵取代共價性相對較弱的Al³⁺(四面體位置)-O^2-鍵，增強了Ce³⁺周圍的共價性，導致其5d激發態的晶體場分裂增大，進而使其發射光譜發生一定程度的紅移，使用該單一熒光粉結合藍光InGaN的LED芯片研制的白光LED器件，CCT可降低到4000K以下，CRI可提高到80。但與之同時，熒光粉的發光強度和熱穩定性大大降低(A.A.Setlur?et?al.，Chem.Mater.，20：6277(2008)；US?Pat.0,197,443，World?Pat.WO2005/061659，WO2006/050645)。對該取代做進一步的分析，既同樣用Si⁴⁺取代四面體位置的Al³⁺，而用Ca²⁺或Mg²⁺進行電荷補償，則不會引起發射光譜出現相似的長波方向移動。

發明內容

本發明克服現有技術的以上缺陷，首次提出了一種新的氧氮化物熒光粉及其制備方法、以及包含該熒光粉的LED光源應用。本發明創新地提出以B³⁺-N^3-鍵(BN)的方式引入N^3-，不用Si⁴⁺作為電荷補償，既用B³⁺-N^3-鍵取代Al³⁺(四面體位置)-O^2-鍵。相應地取代后，如何影響YAG:Ce熒光粉的結構和發光性能？是否也可使其發射光譜產生一定的紅移？發光強度和熱穩定性如何改變？目前還沒有該方面的研究報道及相關專利。