本发明专利技术中提出了新型的由Ｍｇ↓［２］Ｍｅ↓［０．５］↑［＋２］Ｌｎ↓［３］Ｓｉ↓［２．５］Ｏ↓［１２－２ｙ］Ｎ↓［ｙ］↑［－３］Ｆ↓［ｙ］↑［－１］组成的硅酸盐荧光粉，其中Ｍｅ↑［＋２］＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ或Ｂａ，Ｌｎ＝Ｓｃ，Ｌｕ，Ｅｒ或Ｈｏ，上述组成被源于ｄ，ｆ－元素的离子激活，具体为Ａｋ↑［＋ｎ］＝Ｃｕ↑［＋１］，Ｃｅ↑［＋３］，Ｅｕ↑［＋２］，Ａｇ↑［＋１］或Ｍｎ↑［＋２］，这些离子可以是其中的单一离子或离子对。本发明专利技术所提出的荧光粉特征在于其具有立方石榴石结构，在绿色，绿－黄色或黄－橙黄色光谱区域辐射，并采用固相合成法进行合成。本发明专利技术所提出的材料与（Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ）↓［３］Ａｌ↓［５］Ｏ↓［１２］基质荧光粉形成混合物，保证产生暖白色辐射，并具有色温Ｔ＜５０００Ｋ，具有高发光强度以及高发光效率。此外，本发明专利技术还提供一种使用该硅酸盐荧光粉的暖白色发光半导体。
【技术实现步骤摘要】
暖白色半导体及其黄色-橙黄发光硅,荧光粉专利技术所属
本专利技术与材料学领域有关，本专利技术所论及的荧光粉应用于暖白色照明发光半导体的生产中。这种发光半导体中使用了光谱转换层，它由透光聚合材料以及 分布于其中的无机发光材料粉末组成。该荧光粉被短波光激发，譬如紫色或蓝色，产生长波黄色-橙黄发光 辐射，并与部分第一级短波辐射相结合产生整体白光，其光学参数譬如色温则有赖于荧光粉光谱参数。先前技术3大约10年前，根据日本研究者S.Nikamura的著 作(请参照S. Nakamuuratt and Blue laser. Springer Verl. Berlin 1997)，这些组件得以研制，而此前关 于有效发光半导体，尤指发光二极管(以下称发光二极 管)创造的尝试已为人所知并公开(请参照V. Abramov et .USSR. 1977)。通过研究源于氮化铟-镓异质结，装 配有这些异质结的蓝色发光二极管成为了半导体照明 组件之一。1998-2000年在蓝色发光二极管的基础上已 制作了一些有效白色发光二极管(请参照Schimisii et 的US 5988925专利7. 1. 1999及E. Ellens et的US 专利6670748 30.12.2003.)。关于它们的构造，运用 了两种基本思想l.结合两种补充色，具体为蓝色和黄色，并根据牛顿互补色原理创造白色辐射器。在20 世纪这一原理广泛应用于创造黑白电视机显像管荧光 屏幕；2.应用半导体氮化物异质结和黄色粉末状荧光粉进行组合，其中异质结辐射蓝光，荧光粉被宽频带 光波激发。无机荧光粉粉末与蓝色异质结进行光学接 触时，积极吸收了一定分率的辐射于它的蓝光并同时 强烈辐射明亮的黄色发光。这时部分未被吸收的蓝光 同黄色发光相结合，产生了强烈的白光辐射。这些白色半导体光源具有一些独特的性质，譬如 l.半角为26=10-120°时，辐射强度高，为几十和几 百坎德拉；2.白色辐射光通量高， 一个异质结的面积 上为1 几十流明；3.所进行组合的半导体-发光辐射 器的比色温度可以调整，从 T二12000K 到 T二4000-5000K。根据辐射光谱主要性质，通常指源于蓝色和黄色 光谱部分中具有两个主要光谱最大值，这些白色发光 二极管被称为二元发光组成(请参照N.Soshin. LED and lasers , Nl-2 ， 2002)。在很长的时间，十多年 前普遍应用的荧光粉以无机粉末状钇铝石榴石材料为 基质，被铈激活，其化学计量公式记录为(Y，Ce)3Al5012。 此前这种材料广泛应用于专业电子射线仪中(请参照C. Schionoya等及Handbuch of Phosphors . CBC precc NY， 1999.),它们应用于发光二极管时已通过添加Gd离子进行改变。这种(Y， Gd， Ce)3Al5012材料中能通过改变激活离子 Ce+3的光谱组成，使光谱最大值位置发生位移，为入 =528-562nm。 Gd离子的含量达到0. 2原子分率时，辐射光谱能位移至入=560nm。然而上述荧光粉不能保证 最大辐射位移为A >569nm。 2005年(请参照N. Soschin 等及US 2005 0088077A1专利申请案)本专利技术的申请人即已 深入研究(Y，Gd，Ce)3A1^2:Prx材料，通过添加Pr+3能 产生A =610nm区域的辐射。本专利技术的申请人将这一专 利作为参照对象加以采用。然而，尽管上述材料能产 生更多的橙黄发光，它仍具有实质性缺陷，即辐射量 子效率值偏低。此外，已知荧光粉中红色-橙黄光分率 偏小。2006年本专利技术的申请人已详细研究了具有石榴石 结晶结构的荧光粉组成的化学式。与1^^15012合成石 榴石的传统化学式相比，采用Me+23Me+32Si3012自然石榴 石化学式同样具有适宜性。根据这个石榴石结构，最 准确的化合物化学计量公式中单位晶格所含有的原子 数为z二20原子。同时这些原子具有各种配位，对于3 个Me+2配位数为K=8,这时氧离子形成最初配位范围。 其中Me+^Mg+2， Sr+2或Ca+2，含Ba+2的情况较少见。Me+3 包括VIIIB族3价元素，譬如Fe+3，或稀土族元素3 价离子Me+3=Ln+3=Y+3, Gd+3或Lu+3。通常这些离子的配 位范围为8个0—2。大尺寸离子Me+2和Me+3之间的空隙 中存在小尺寸IVA族元素离子，譬如Si+4， Ge+4或Sn+4。 这些离子的半径不大，因而它们仅能被为数不多的氧 离子配位，通常是KSi=4。2005年以来本专利技术的申请人已合成各种发光材 料，它们具有Me+23Ln2Si3012石榴石的自然化学计量公 式。我们指出，这个自然架构中具有两个晶格结点，结点中能安置激活剂离子，同时它们能具有不同的氧化度，具体为Ak及Ak+3。本专利技术的申请人已鉴定这些 激活离子对，譬如En+2及Ce+3， Eu+3及Pr+3， Sm+2及Pr+3， En+3及Dy+3。关于这些发光化合物的性质，我们在本案 的专利技术人于2007年所发表的报告(请参照N. SoschinV Conf of AmBv Moscow, 2007， h.)中已阐述，并在关于A mBv 化合物的第五次会议上做了报告(莫斯科，2007年1 月)。具有这种化学计量公式的化合物成为General Electric 通用电气公司(请参照F. Srivastava等和US 专利2006 284196 21. 12. 2006.)的专家组所颁发专利的客 体，已申请的荧光粉组成为(Mg， Ca)3Ln2Si012，其被 Ce+3激活。申请人指出了他们提出的荧光粉的一些优 点1.橙黄-红色发光光谱最大值为入=620-640nm; 2. 强烈吸收半导体异质结第一级蓝色辐射；3.低温制备 法。然而由该专利申请人所提出的硅酸盐-石榴石荧 光粉至今未得以广泛应用，这无疑与它的一些实质性缺陷相联系。首先，材料发光光谱半波宽过大，为入。.5=-115nm，因此辐射流明当量值QL低。由于以下原因， 即入二640nm的材料辐射光谱向A 〉720nm的红色区域位 移，在这个区域观察者眼睛的光谱灵敏度不是很高， 所提出的荧光粉的总辐射流明当量值不超过 QL=180-200 lm/W。这个值实质性低于(Y， Gd, Ce)3Al5012 合成石榴石辐射流明当量，为QL— 290-360 lm/W。第二，对于发光二极管产生白色或暖白色辐射需入二620-640nm的光谱区域的辐射，这就要求组成中所 提出荧光粉和标准石榴石相比具有大的分率(超过 50%)。第三，由于主要基质离子Ln+3(DLn=0. 86A)和激活 离子Ce+3 (D二l. 12A)的尺寸相差很大，以及晶格中Ce+3 的浓度又不能太大，即[Ce+3]^0.01原子分率，使得已 提出荧光粉辐射量子效率实质性减小。这一缺陷同样 不利于创造具有高辐射强度的暖白色发光二极管。
技术实现思路
为解决上述已知技术的缺点，本专利技术的主要目的 系提供一种高效黄色-橙黄发光硅酸盐荧光粉。为解决上述已知技术的缺点，本专利技术的另一目的 系提供一种黄色-橙黄发光硅酸盐荧光粉，该荧光粉可 实质性提高材料辐射光效本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于暖白光半导体中的黄色－橙黄发光硅酸盐荧光粉，其以硅氧化物为基质，具有石榴石结晶架构，被ｄ－元素激活，其特征在于：该荧光粉具有化学计量公式Ｍｇ↓［２．０］Ｍｅ↑［＋２］↓［０．５］Ｌｎ↓［３］Ｓｉ↓［２．５］Ｏ↓［１２－２ｙ］Ｎ↓［ｙ］Ｆ↓［ｙ］：ＡＫ↓［ｘ］↑［＋ｎ］，其中Ｌｎ＝Ｓｃ，Ｌｕ，Ｙｂ，Ｅｒ或Ｈｏ；ｘ＝０．０００１－０．１，ｙ＝０．００１－０．２；Ｍｅ↑［＋２］＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ及／或Ｂａ；该荧光粉被ｄ，ｆ－元素离子激活，这些离子源于Ａｋ↑［＋ｎ］＝Ｃｕ↑［＋１］，Ｃｅ↑［＋３］，Ｅｕ↑［＋２］，Ａｇ↑［＋１］或Ｍｎ↑［＋２］，这些离子为单一元素或成双组合，当该荧光粉被半导体氮化物异质结短波光激发时，能产生特定波长的黄色－橙黄发光辐射，同时这两种辐射混合产生暖白光。
【技术特征摘要】
1. 一种用于暖白光半导体中的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光粉，其以硅氧化物为基质，具有石榴石结晶架构，被d-元素激活，其特征在于该荧光粉具有化学计量公式Mg2.0Me+20.5Ln3Si2.5O12-2yNyFy:AKx+n，其中Ln＝Sc，Lu，Yb，Er或Ho；x＝0.0001-0.1，y＝0.001-0.2；Me+2＝Mg，Ca，Sr及/或Ba；该荧光粉被d，f-元素离子激活，这些离子源于Ak+n＝Cu+1，Ce+3，Eu+2，Ag+1或Mn+2，这些离子为单一元素或成双组合，当该荧光粉被半导体氮化物异质结短波光激发时，能产生特定波长的黄色-橙黄发光辐射，同时这两种辐射混合产生暖白光。2. 如权利要求l所述的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光 粉，其中该特定波长为^= 590nm。3. 如权利要求l所述的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光 粉，其中该暖白光的比色温度为T〈5000K。4. 如权利要求1所述的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光 粉，其中该荧光粉组成中加入Ln = Lu, Eb， Er或Ho， 该荧光粉的立方晶格具有晶格参数a《11.95A，化学 计量指数值yX). 1;当它的组成中加入Ln二Lu及/或 Sc，化学计量指数值y 〈0. l，晶格参数减少为a《11.9A。5. 如权利要求l所述的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光 粉，其中该荧光粉的激活d-元素Me+n的浓度为 x=0. 0001-0. l原子分率，其中n = l或2或3，在这种情 况下，当荧光粉被Ce+3及Cu+激活时，余辉持续时间为t ^l毫秒，当荧光粉被Mn+2及Eu+2激活时，余辉持续时 间为t ^ l毫秒。6. 如权利要求l所述的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光 粉，其中该荧光粉被入二365-475nm波长范围的铟-镓氮化物异质结的短波辐射激发，这时光致发光斯位移入 =55-145rim与激发辐射长波最大值成比例。7. 如权利要求l所述的黄色-橙黄发光硅酸盐荧光 粉，其中该荧光粉具有化学计量公式组成Mg2.5Lll2.5Ceo.O3SCo.47Si2.5Oll. 86No. 07F0. 0 7 , 同时能产生入二600nm，半波宽辐射为A Q...
【专利技术属性】
技术研发人员：索辛纳姆，罗维鸿，蔡绮睿，
申请(专利权)人：罗维鸿，陈建毅，张坤霖，张文泰，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。