专利名称：用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，由其制成的发光转换层及暖白光发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光粉，特别是用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，由其制成的发光转换层及暖白光发光二极管。
背景技术：
根据S.Nakamura 的 The Blue Laser Springer Verl, 1997,第 246-249 页已知通过在氮化铟镓In-GaN异质结上覆盖发光转换层而制得的白光二极管，所述发光转换层由钇铝石榴石Y3Al5O12 = Ce为基质的无机荧光粉颗粒分布在透明的聚合物介质中(例如:有机硅)而形成。所述白光二极管的氮化铟镓In-GaN异质结的激发波长为445nm至475nm (蓝光)，发射波长为540nm至560nm (黄光)。根据牛顿互补色定律，突光粉颗粒产生的黄光与异质结的激发蓝光相结合而得到白光。随后，Shimizu Y的美国专利7215074中记载了一种发光二极管结构及其采用的发光材料。通常地，照明光源可被划分为如下几个等级:一冷白光，色温 T >6000K ；一自然白光，色温 3700Κ〈Τ〈4500Κ ；一暖白光，色温 Τ〈3700Κ。 F.Shuberta 在“发光二极管”(参见 Φ.ΠΙγδθρτ.ΟΒθτοΑΗΟΑυ.Π e ρ.π ο a.P e R.A.3.K) η ο B η μ a.Φ η 3 μ a T Jl η T , 2008 c τ ρ.496)一文中详细描述了白光二极管，对于产生自然白光或冷白光的发光二极管通常采用以钇铝石榴石(Y，GcO3Al5O12 = Ce为基质的荧光粉，其中Gd/Y的浓度比为0.7/0.27 ;而对于产生暖白光的发光二极管通常采用以钆石榴石为基质的荧光粉(参见ComHHH.Π., K O r a H J1.Μ., K) H ο B H qA.3.Φ T Π, 2009, τ ο μ 43 B.5c τ ρ.700—705
)ο事实上，首次关于形成具有低于3000Κ的色温的暖白光的发光荧光粉的记载出自Soshchin N.P.的台湾专利201022411 (Al)，但是该专利中所记载的发光荧光粉存在如下明显缺陷:---产生的光的温度不够高，发光不稳定；---发光效率的平均值达到100流明/瓦；---演色系数的平均值Ra=70 75。为了克服上述缺陷，现有技术中研发了不同类型的混合荧光粉，例如由发黄光的石榴石和发红光的氮化物材料组成的混合荧光粉。混合荧光粉的记载可参见专利W02011/022392，为了得到不同的暖白光，采用的石榴石以及氮化物材料之间的比率为60:100 至 180:20。所述混合荧光粉产生的光具有低于3000K的色温，但是同样存在如下缺陷:
-在发光二极管中具有不超过50-60流明/瓦的低发光效率；-由于混合荧光粉中不同的发光颗粒而产生的不均匀发光。
发明内容
本发明的任务是提供用于暖白光发光二极管的具有足够发光效率且能够均匀发光的混合突光粉。为了解决所述任务，本发明提供一种用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，其特征在于，所述混合荧光粉基于如下两种组分:(I)具有石榴石晶体结构的第一荧光粉，其化学式为:(SLrO3Al2[AlO3.9(F，N)。.J3，其中 SLn=Y 和 Gd 和 Tb 和 C e，激活离子为 Ce+3，(2)具有方钠石晶体结构的第二荧光粉，其化学式为:(2Me)nAl15n03n_xSln/4(F，N)x，其中 SMe=Ca 和 Sr 和 Eu，n=2 或 4，χ=0.001-0.10，激活离子为Eu+2。根据本发明的用于暖白光发光二极管的混合突光粉的特征在于，所述第一突光粉的最大发射波长为540nm至575nm,所述第二突光粉的最大发射波长为600nm至640nm。根据本发明的用于暖白光发光二极管的混合荧光粉的特征在于，以所述混合荧光粉的总重量计，所述第一荧光粉的含量为40重量％至60重量％，所述第二荧光粉的含量为
60重量％至40重量％。根据本发明的用 于暖白光发光二极管的混合突光粉的特征在于，所述第一突光粉和所述第二荧光粉的平均粒径为‘=6±1微米，优选d5(l=6微米。根据本发明的用于暖白光发光二极管的混合荧光粉的特征在于，所述第一荧光粉选自:(Y0.75Gd0.20Tb0.02Ce0.03) 3A12 [AlO3.9 (F，N) 0.J 3，或(Y0.2oGd0.75Tb0.02Ce0.03) 3A12 [AlO3 9 (F, N) 0.J 3 ；所述第二荧光粉选自: (Ca。.38Sr0.6Eu0 02) 2AI3O5.gS0.5 (F, N) 0.1 (Ca0.78Sr0.2Eu0 02) 2AI3O5.gS0.5 (F, N) 0.工，或(Ca0.78Sr0.2Eu0 02) 4A1601L 9S (F, N) 0.10本发明还提供一种发光转换层，其特征在于，所述发光转换层包括根据本发明的混合荧光粉和有机硅化合物。根据本发明的发光转换层的特征在于，所述混合荧光粉和所述有机硅化合物的重量比范围为20:80至50:50。根据本发明的发光转换层的特征在于，所述发光转换层的厚度为60至200微米。本发明还提供一种暖白光发光二极管，其特征在于，所述发光二级管包括氮化铟镓In-GaN异质结和涂布在所述异质结上的根据本发明的发光转换层。
图1是根据本发明的混合荧光粉及其中的两个荧光粉组分的发射光谱，其中方形表示第一荧光粉(黄色荧光粉)，菱形表示第二荧光粉(红色荧光粉)，三角形表示混合荧光粉，其中I轴表示发光亮度，属于发光亮度单位，X轴表示波长(单位nm)。
具体实施例方式本发明的混合荧光粉是由两种荧光粉组分混合而成的荧光粉，第一荧光粉是以钇钆石榴石为基质，以Ce+3作为激活剂。所述荧光粉与传统的钇钆石榴石荧光粉相比，其特征在于，部分氧离子被氟离子F—1以及氮离子N—3所取代，从而保证发光材料更佳的稳定性。第二荧光粉为(Σ Me) JlunOixSliv4 (F，N)x,部分氧离子被S2—离子，F1—离子，N3—离子取代，采用Eu2+作为激活剂，从而发出强烈的橙-红色光。所述混合荧光粉具有双频带发射光谱，具有足够发光效率且能够均匀发光。在本发明所提供的第一荧光粉和第二荧光粉的化学式中，成份的变化可以改变最大发射波长的位置。对于第一荧光粉(以Ce+3为激活剂，其含量取决于阳离子晶格中的离子比例)，当其为(Y0.75Gd0.2 Jba02Ce0.03) 3A12 [AlO3.9 (F，N) 0.J 3 时，最大发射波长为 540nm,当增加钆的含量至(Y0.20Gd0.75Tb0.02Ce0.03) 3A12 [AlO3.9 (F, N) 0.J 3 时，最大发射波长变化为 575nm。对于第二荧光粉(以Eu+2为激活剂，其含量取决于阳离子晶格中的离子比例)，当其为(Caa38Sra6Euaci2)2AlA9Sa5(RN)ai时，最大发射波长为600nm，当增加钙的含量至(CaCl78Sra2Eua J4AI6Oil9S(F，Ν)αι 时，最大发射波长变化为 640nm。表I中列出了根据本发明实施例的混合荧光粉，其组成以及发光性质。表I
权利要求
1.一种用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，其特征在于，所述混合荧光粉基于如下两种组分: (1)具有石榴石晶体结构的第一荧光粉，其化学式为:(Σ LrO3Al2 [AlO3.9 (F，N) 0.J 3，其中 SLn=Y 和 Gd 和 Tb 和 C e，激活离子为 Ce+3， (2)具有方钠石晶体结构的第二荧光粉，其化学式为:(SMe)nAl1Uiv4 (F，N)x，其中 XMe=Ca 和 Sr 和 Eu，n=2 或 4，χ=0.001-0.10，激活离子为Eu+2。
2.根据权利要求1所述的用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，其特征在于，所述第一突光粉的最大发射波长为540nm至575nm,所述第二突光粉的最大发射波长为600nm至640nmo
3.根据权利要求1所述的用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，其特征在于，以所述混合荧光粉的总重量计，所述第一荧光粉的含量为40重量％至60重量％，所述第二荧光粉的含量为60重量％至40重量％。
4.根据权利要求1所述的用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，其特征在于，所述第一荧光粉和所述第二荧光粉的平均粒径为d5(l=6±l微米，优选d5(l=6微米。
5.根据权利要求1所述的用于暖白光发光二极管的混合突光粉，其特征在于， 所述第一突光粉选自: (Y。.75^ 0.2C)Tb0.02 Ce0.03) 3A12[A103 9(F, N) C1J3,或 (Y0.20Gd0.75Tb0.Q2Ce0.03) 3A12 [AlO3 9 (F, N) .J 3 ; 所述第二荧光粉选自: (Ca0.38§Γ0.gEu0 02) IsO5 9S0.5 (F, N) 0.1 J (Ca0 78Sr0.2Eu0 02) 2A1305.9S0.5 (F, N) 0.!，或 (Ca0 78Sr。.2Eu0 02) 4A1601L 9S (F, N) 0 j 0
6.一种发光转换层，其特征在于，所述发光转换层包括根据权利要求1所述的混合荧光粉和有机娃化合物。
7.根据权利要求6所述的发光转换层，其特征在于，所述混合荧光粉和所述有机硅化合物的重量比范围为20:80至50:50。
8.根据权利要求6所述的发光转换层，其特征在于，所述发光转换层的厚度为60至200微米。
9.一种暖白光发光二极管，其特征在于，所述发光二级管包括氮化铟镓In-GaN异质结和涂布在所述异质结上的根据权利要求6所述的发光转换层。
全文摘要
本发明涉及用于暖白光发光二极管的混合荧光粉，由其制成的发光转换层及暖白光发光二极管，其特征在于，所述混合荧光粉基于如下两种组分(1)具有石榴石晶体结构的第一荧光粉，其化学式为(ΣLn)3Al2[AlO3.9(F,N)0.1]3，其中ΣLn=Y和Gd和Tb和Се，激活离子为Ce+3，(2)具有方钠石晶体结构的第二荧光粉，其化学式为(ΣMe)nAl1.5nO3n-xS1n/4(F,N)x，其中ΣMe=Ca和Sr和Eu，n=2或4，x=0.001-0.10，激活离子为Eu+2。
文档编号H01L33/50GK103173223SQ20121043942
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者罗维鸿, 索辛·纳姆 申请人:罗维鸿