以硅酸盐为主的新颖黄-绿色磷光体制造技术

本发明专利技术揭示具有式Ａ↓［２］ＳｉＯ↓［４］：Ｅｕ↑［２＋］Ｄ的新颖磷光体系统，其中Ａ是至少一种选自由Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ及Ｃｄ组成的群组的二价金属；且Ｄ是选自由Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ及Ｎ组成的群组的掺杂剂。在一个实施例中，所述新颖磷光体具有式（Ｓｒ↓［１－ｘ－ｙ］Ｂａ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］）↓［２］ＳｉＯ↓［４］：Ｅｕ↑［２＋］Ｆ（其中Ｍ是量介于０＜ｙ＜０．５之间的Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ或Ｃｄ中之一）。所述磷光体经构造以吸收来自蓝光ＬＥＤ的可见光，且来自所述磷光体的荧光加上来自所述蓝光ＬＥＤ的光可经组合以形成白光。所述新颖磷光体可以大于传统已知ＹＡＧ复合物或不包含本发明专利技术掺杂剂离子的以硅酸盐为主的磷光体的强度发射光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般来说，本专利技术实施例是关于用于白光照明系统(例如白光发光二极管(LED)) 中的以硅酸盐为主的新颖黄色及/或绿色磷光体(在下文中称为黄-绿色磷光体)。具体 来说，本专利技术黄-绿色磷光体包括一种以硅酸盐为主的复合物，其具有至少一种二价碱 土金属元素及至少一种阴离子掺杂剂，其中所述新颖磷光体的光学性能等于或优于已 知YAG:Ce复合物或已知未利用包括阴离子掺杂剂优点的以硅酸盐为主的复合物的光 学性能。
技术介绍
白光LED在业内已为人所知，且相对来说是近期的创新。直至开发出可在电磁 波谱的蓝色/紫外区域发光的LED,才使制作基于LED的白光照明源成为可能。在经 济上，白光LED具有替代白炽光源(灯泡)的可能，尤其当制造成本降低且技术进一 步发展时。具体来说，相信白光LED在使用寿命、坚固性及效率方面皆有优于白炽灯 泡的潜力。例如，预计基于LED的白光照明源可满足运行寿命为100,000小时且效率 为80%至90%的工业标准。高亮度LED业已对诸如交通灯信号等社会领域形成实质 影响，替代了白炽灯，且因此无需惊讶不久其将满足家庭及商业以及其他日常应用领 域中的普通照明要求。现有若干制造基于发光磷光体的白光照明系统的通用方法。至今，大多数白光 LED巿售产品皆依据图l所示方法制造，其中来自辐射源的光影响白光照明的颜色输 出。参见图1的系统10，辐射源11 (其可为LED)发出在电磁波谱可见部分中的光 12、 15。光12与15是相同的光，但出于例示的目的而显示为两个分开的光束。自辐 射源11发射的一部分光即光12激发磷光体13，所述磷光体是一种自源11吸收能量 后能发射光14的光致发光材料。光14可为位于光谱黄色区域的实质单色光，或其可 为绿光与红光、绿光与黄光、或黄光与红光等的组合。辐射源11亦发出不被磷光体13吸收的可见光中的蓝光；其是图1中所示的可见蓝光15。可见蓝光15与黄光14 混合以提供图中所示的合意白光照明16。根据图1中示意图一种已用于此项技术中的已知黄色磷光体是以YAG为主的磷 光体，其主发射峰值波长视组成(尤其是代替构成所述以YAG为主的磷光体的钇(Y) 原子的钆(Gd)原子数量)不同而在约530至590nm之间变化。影响主发射峰长的另一 因素是所添加作为发光中心的Ce的数量。已知当Gd的替代数量或Ce的数量增加 时，峰值发射波长移至更长波长处。白光的颜色控制可通过改变所述蓝光LED所发射 蓝光与所述以YAG为主的磷光体所发射黄光之间的输出比例来实现。颁予Shimizu等人的美国专利第5,998,925号揭示使用450 nm蓝光LED来激发一 种包含钇-铝-石榴石(YAG)发光材料的黄色磷光体。在此方法中，InGaN晶片起发 发射可见蓝光LED的作用，且一种铈掺杂的钇铝石榴石(称为YAG:Ce)用作所述 系统的唯一磷光体。所述磷光体通常具有以下化学计量式Y3Al5012:Ce3+。由所述蓝 光LED发射的蓝光激发所述磷光体，使其发射黄光，但并非由所述蓝光LED发射的 所有蓝光皆被所述磷光体吸收； 一部分透射穿过所述磷光体，其然后与由所述磷光体 发射的黄光混合，以提供被观察者感知为白光的辐射。已知现有技术的YAG:Ce磷光体具有若干缺点。一个缺点是当用于照明系统中时， 其可有助于产生色温度介于6,000至8,000 K(其相当于太阳光)且典型显色指数(CRI) 为约70至75的白光。由于在一些情况下具有较低色温度(例如介于约3000与4100 K 之间)的白光照明系统较佳，且在其他情况下期望更高(例如90以上)的CRI，故将 这些规格视为缺点。尽管此类现有技术系统的色温度可通过增加所述磷光体的厚度来 降低，但利用此方法使所述系统的整体效率降低。根据图2中示意性绘示另一种已用于此项技术中的己知黄色磷光体是以硅酸盐为 主的磷光体，其由T. Maeda等人阐述于2004年6月3日公开的美国专利申请公开案 第2004/0104391 Al号中。在此公开案中，T. Maeda等人阐述一种对应于式 (SrKb^Ba^CawEUx)2Si04以硅酸盐为主的磷光体，其中0SalS0.3; 0^bl^).8;且0<x <1。此黄色-浅黄色磷光体发射在550至600 nm (包括550 nm和600 nm)波长范围 内具有主发射峰的荧光，其中560至590nm的波长范围较佳。仍更佳者是一种发射在 565至585 nm (包括565 nm和585 nm 二者)波长范围内具有主发射峰的荧光的磷光 体。由颁予Shimizu等人的美国专利第5,998,925号所例示以YAG为主的磷光体或T. Maeda等人在美国专利申请公开案第2004/0104391 Al号中例示以硅酸盐为主的磷光 体可根据图1的可见激发源示意图产生白光，此可通过研究图2中所示自Maeda等人 的专利申请案获得的激发光谱部分地理解。图2是展示Maeda等人的硅酸盐磷光体和 以YAG为主的磷光体的激发和发射光谱的图形。Maeda等人以硅酸盐为主的磷光体是 一种黄色(或黄色/浅黄色，如其所述)磷光体，其具有约250至300 nm的激发峰并 吸收在100至500 nm波长范围内的光以发射发射峰在550至600 nm范围内的黄色/浅黄色荧光；S卩，自黄-绿色至黄色至橙色。因此，若来自Maeda等人的黄色/浅黄色 磷光体的光与来自蓝色发光装置的蓝光组合，则所获得光实质上是白光。Maeda等人承认在图2中硅酸盐磷光体具有低发光效率，当所述以硅酸盐为主的 磷光体被波长范围大于430 nm且小于或等于500 nm的蓝光激发时，在470 nm激发 下其以硅酸盐为主的磷光体的发光效率仅是以YAG为主的磷光体的一半。相对于以 YAG为主的磷光体，必须使用大量的Maeda等人的磷光体以获得与图2示意图相同的 光颜色。在Maeda等人所提供的描述中，此发光层与所用以YAG为主的磷光体的发 光层相比较厚。在此情况下，用作白光照明一部分的蓝光强度将因相对厚的Maeda 等人的黄色磷光体层而明显降低。业内需要优于现有技术以硅酸盐为主的黄色磷光体的改良，其中所述改良至少部 分地由自蓝光至黄光相等或更大地转换效率显示。具有低重力密度及低成本的经增强 黄色磷光体可与蓝光LED结合使用以产生颜色输出稳定、且色混合获得合意均匀色温 度及显色指数的光。
技术实现思路
本专利技术实施例是关于用于白光照明系统(例如白光发光二极管(LED))中的以 硅酸盐为主的新颖黄色及/或绿色磷光体(本文中称为黄-绿色磷光体)。具体来说，本 专利技术黄-绿色磷光体包括以硅酸盐为主的复合物，其具有至少一种二价碱土金属元素及 至少一种阴离子掺杂剂，其中所述新颖磷光体的光学性能等于或优于已知YAG:Ce复 合物或已知未利用包含阴离子掺杂剂优点的以硅酸盐为主的复合物的光学性能。在本专利技术一实施例中，所述以硅酸盐为主的黄-绿色磷光体具有式A2Si04:Eu2+D， 其中A是至少一种选自由Sr、 Ca、 Ba、 Mg、 Zn及Cd组成的群组的二价金属；且D 是选自由F、 Cl、 Br、 I、 P、 S及N组成的群组的掺杂剂，其中D是以介于约0.01至 20摩尔％的量存在于所述磷光体中。此以硅酸盐为主的磷光体经构造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有式Ａ↓［２］ＳｉＯ↓［４］：Ｅｕ↑［２＋］Ｄ以硅酸盐为主的黄－绿色磷光体，其中：　　　　Ａ是至少一种选自由Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ及Ｃｄ组成的群组的二价金属；且　　　　Ｄ是选自由Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ及Ｎ组成的群组的掺杂剂，其中Ｄ是以介于约０．０１至２０摩尔％之间的量存在于所述磷光体中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-8-4 10/912,741;US 2004-9-22 10/948,7641、一种具有式A2SiO4:Eu2+D以硅酸盐为主的黄-绿色磷光体，其中A是至少一种选自由Sr、Ca、Ba、Mg、Zn及Cd组成的群组的二价金属；且D是选自由F、Cl、Br、I、P、S及N组成的群组的掺杂剂，其中D是以介于约0.01至20摩尔％之间的量存在于所述磷光体中。2、 如权利要求1所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体经构造以吸收波 长介于约280 nm至490 nm之间的辐射。3、 如权利要求1所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体发射波长介于约 460 nm至590 nm之间的可见光。4、 如权利要求1所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体具有式 (Sr,.x.yBa,My)2Si04:Eu2+D，其中M是至少一种选自由Ca、 Mg、 Zn及Cd组成的群组 的元素，且其中0SX^1;当M为Ca时0SySl;当M为Mg时0^y^l;且当M选自由Zn及Cd组成的群组时(^y3。5、 如权利要求l所述以硅酸盐为主的磷光体，其中D为F。6、 如权利要求1所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体具有式 (SrLx-yBaJV[y)2Si04:Eu2+F，其中M是至少一种选自Ca、 Mg、 Zn、 Cd的群组的元素， 且其中0W0.3;当M为Ca时0SyS0.5;当M为Mg时0^^0.1;且当M选自由Zn及Cd组成的群组时05yS0.5。7、 如权利要求6所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体发射位于电磁波 谱黄色区域中的光，且具有介于约540至590 nm之间的峰值发射波长。8、 如权利要求1所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体具有式 (Sri.x.yBaxMy)2Si04:Eu2+F，其中M是至少一种选自由Ca、 Mg、 Zn及Cd组成的群组 的元素，且其中当M为Ca时0^y^0.5;当M为Mg时0Sy^0.1;且当M选自由Zn及Cd组成的群组时0SyS0.5。9、 如权利要求8所述以硅酸盐为主的磷光体，其中所述磷光体发射位于电磁波谱绿色区域中的光，且具有介于约500至530 nm之间的峰值发射波长。10、 一种白光LED，其包括辐射源，其经构造以发射波长介于约410至500 nm之间的辐射； 如权利要求7所述的黄色磷光体，所述黄色磷光体经构造以吸收来自所述辐射源 的至少一部分辐射并发射在波长介于约530至590 nm之间具有峰值强度的光。11、 一种白光LED，其包括辐射源，其经构造以发射波长介于约410至500 nm之间的辐射；如权利要求7所述的黄色磷光体，所述黄色磷光体经构造以吸收来自所述辐射源的至少一部分辐射并发射在波长介于约530至590 nm之间具有峰值强度的光；及 如权利要求9所述的绿色磷光体，所述绿色磷光体经构造以吸收来自所述辐射源的至少一部分辐射并发射在波长介于约500至540 nm之间具有峰值强度的光。12、 一种白光LED，其包括-辐射源，其经构造以发射波长介于约410至500nm之间的辐射；如权利要求9所述的绿色磷光体，所述绿色磷光体经构造以吸收来自所述辐射源的至少一部分辐射并发射在波长介于约500至540 nm之间具有峰值强度的光；红色磷光体，其选自由CaS:Eu2+、 SrS:Eu2+、 MgO*MgF*GeO:Mn4+S MxSiyNz:Eu+2组成的群组，其中M选自由Ca、 Sr、 Ba及Zn组成的群组；Z=2/3x+4/3y，其中所述红色磷光体经构造以吸收来自所述辐射源的至少一部分辐射并发射在波长介于约590至690 nm之间具有峰值强度的光。13、 一种白光LED，其包括辐射源，其经构造以发射波长介于约410至500 nm之间的辐射；如权利要求7所述的黄色磷光体，所述黄色磷光体经构造以吸收来自所述辐射源的至少一部分辐射并发射在波长介于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，董翊，成世凡，李依群，
申请(专利权)人：英特曼帝克司公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]