[發明專利]熒光材料及其制造方法和包含該熒光材料的組合物

在審

• 申請號: 201410593556.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN105623661A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 常耀輝;A·B·維什尼亞科夫;李士明;潘長魁;陳琳
• 申請（專利權）人: 大連利德照明研發中心有限公司
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;C09K11/80;H01L33/50
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所(普通合伙) 11269
• 代理人: 甘玲

技術領域

本發明涉及一種熒光材料及其制備方法，所述熒光材料可以與多種基質紅色熒光粉組 合產生白光LED用熒光材料組合物，主要應用在白光LED用照明領域。

背景技術

20世紀90年代藍光LED在技術上的突破及產業化極大地推動和實現白光發光二極管 (Whitelight-emittingdiode，WLED)的發展。

照明光源的發展有三大類：白熾燈、普通和緊湊型熒光燈、高壓氣體放電燈。LED是 一種新的固體照明光源，其中以半導體化合物InGaN為基礎的白光LED具有許多優點： 發光效率高，發熱量低，節能；性能穩定，不易損壞，使用壽命長(可達5萬小時)；綠 色環保，無輻射；瞬時啟動，響應快，實用性強；體積小，結構緊湊，易于實現大面積陣 列等。

白光LED的實現途徑可分為以下三種：

(1)三基色LED多芯片組合：

將發紅、綠、藍三基色芯片組裝成一個白光LED。這種方法具有效率高、色溫可控、 顯色性較好的特點；缺點是由于三基色光衰不同導致色溫不穩定，并且控制電路復雜、成 本較高，因此，商業化實用性不強。

(2)近紫外光(～395nm)芯片激發型：

近年來，隨著半導體技術和制造工藝的發展，LED芯片的發光波段向短波方向延伸。 現在InGaN的波長范圍可在350-420nm之間(nUV-LED)，更短的波長(UV-LED300-350nm) 也有報道，擴大了與芯片匹配的熒光粉的激發波長范圍。以高亮度的近紫外LED激發紅、 綠、藍三色熒光粉，分別產生紅、綠、藍光，組合獲得白光，但其目前商業化還有一定困 難。

(3)藍光(～465nm)LED芯片激發型：

藍光LED-黃色熒光粉組合的白光體系效率高、制備簡單、溫度穩定性較好，并且是 研究最早并已實用化的白光LED系統。其原理是：當GaN/InGaN二極管的兩端加上3～5V的 正向直流電壓時，半導體芯片就會發射出455～475nm的藍光，涂敷在芯片表面的Ce³⁺激活 的釔鋁石榴石YAG:Ce³⁺熒光粉受到部分藍光的激發而發出黃光(發射峰位于555nm)，黃 光與透過的藍光復合，便產生了白光。但其缺點是缺少紅光造成顯色性較差。

白色熒光效率取決于所用熒光粉的基質，可以是硅酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氧化物、 鋁酸鹽，氮化物和氧氮化物熒光粉或它們的混合物。鈰(Ce)激活的釔-鋁石榴石結構熒 光材料與它們相比較，在藍光激發下具有相對較高的吸收效率、熱穩定性好、量子效率高， 發射光譜帶寬等優點。

在授予日亞化學公司的美國專利US5998925中，公開了一種化學式為(Y_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂(YAG)的黃色熒光材料，即釔-鋁石榴石結構，其與藍光LED結合獲得白光LED。合成的 白光LED由于具有成本低、發光效率高的優點，已經應用在商業市場上的白光LED照明 領域，但其缺點是顯色性差，涂層厚度對白光影響較大，均勻性差。

在授予Osram的美國專利US6669866中，在上述美國專利的基礎上，將Tb³⁺替代Y³⁺， 提出了化學式為(Tb_1-x-yRe_xCe_y)₃(Al,Ga)₅O₁₂(TAG)的熒光材料，稱為鋱-鋁石榴石。但由于 其發光效率方面仍然難以趕超YAG熒光粉，并且鋱價格昂貴，成本高，TAG熒光粉的應 用還難以推廣。