[发明专利]一种含硅的LED荧光粉及其制造方法和所制成的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种含硅的LED荧光粉及其制造方法和所制成的发光器件。

背景技术

LED是一种高效率、低成本、绿色的固态发光器件，具有安全易用、发光响应快、性能稳定、体积小、抗冲击、耐震动、寿命长等优点，目前已在指示灯、信号灯、移动通讯设备等领域有广泛应用，并且有望取代白炽灯、荧光灯而进入照明领域。

就LED发光器件的工作原理而言，采用LED芯片与荧光粉的组合方式最为简单。通过在紫外、紫光或蓝光LED芯片上涂敷荧光粉，可以实现全彩显示，并且按照色匹配原理，容易实现白光发射。拿白光LED作为例子，就有三种制造方法：一是在蓝光LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，蓝光和黄光混合形成白光；二是在蓝光LED芯片上涂敷能被蓝光激发而发射绿光和红光的荧光粉，红光、绿光、蓝光混合形成白光；再就是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色荧光粉而制成白光LED。此外，利用UV-LED激发绿色荧光粉可以得到绿光LED，这种荧光粉转换的LED的效率远远高于单一的InGaN绿光芯片的发光效率；同时，在UV-LED上涂敷黄色荧光粉就可以制得黄色LED；如此等等，各种颜色的LED均可以按照色匹配原理，采用现在比较成熟的一些紫外、紫光或蓝光LED芯片和荧光粉组合的方式来实现。

目前白光LED的产生方式主要是在InGaN蓝光芯片上涂敷黄色荧光粉(Re_1-r，Sm_r)₃(Al_1-s，Ga_s)₅O₁₂:Ce(简称YAG:Ce，见美国专利US5998925)或(Tb_1-x-y，Re_x，Ce_y)₃(Al，Ga)₅O₁₂(简称TAG:Ce，见美国专利US6669866)。YAG:Ce和TAG:Ce在蓝光的激发下均呈现出良好的宽谱发射，然而它们的发光效率尚有待提高；而且，它们的发射光谱只能在520nm-560nm间调整，这就无法满足低色温、高显色LED的照明需求。

美国专利US6429583中采用蓝光LED与发射主峰位于505nm的Ba₂SiO₄:Eu²⁺绿色荧光粉的组合方式来制灯，容易发现，这种组合方式由于缺乏红光部分，因而很难实现高显色的白光。

美国专利US6809347中提到了一类LED用Eu²⁺单掺杂的硅酸盐荧光粉(2-x-y)SrO·x(Ba_u，Ca_v)O·(1-a-b-c-d)SiO₂·aP₂O₅·bAl₂O₃·cB₂O₃·dGeO₂:yEu²⁺或(2-x-y)BaO·x(Sr_u，Ca_v)O·(1-a-b-c-d)SiO₂·aP₂O₅·bAl₂O₃·cB₂O₃·dGeO₂:yEu²⁺，它们在紫外或蓝光LED的激发下能发射出黄绿、黄色甚至橙色光，这样就可以通过改变荧光粉组成的各个变量来实现白光LED的低色温、高显色。

此外，美国专利(Pub.No.)US2006/0027781和US2006/0028122涉及了Eu²⁺掺杂、阴离子D补偿的A₂SiO₄:Eu，D荧光粉，其中A为Ca、Sr、Ba、Mg、Zn、Cd，D为卤素元素或P、S、N；它在280-490nm光的激发下随着A组成的变化而呈现出460-590nm的发射。其中D的引入不仅影响到荧光粉的发光强度，对发射主峰也有影响，特别当D为F时，效果最为明显。

因此，相对于YAG:Ce(TAG:Ce)，Eu²⁺激活的硅酸盐荧光粉具有更宽的发射，也就是说，它的适用能力更强；但上述硅酸盐荧光粉均为单稀土离子掺杂，发光强度还有进一步提高的空间；同时，从应用角度来看，发光强度也有进一步提高的必要。