[发明专利]荧光体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明提供一系列具有新颖化学组成的荧光体及其制造方 法，特别涉及用于发光装置上的新颖荧光体。

背景技术

利用发光二极管(LED)产生与太阳光色相似的白光，以全面取 代传统日光灯等白光照明光源，已是本世纪照明光源科技领域积 极研发的目标。与传统光源相比，发光二极管具有体积小、亮度 高、比传统照明设备高出10倍以上的使用寿命、在制作过程与废 弃物处理上光源成本低且环保等优点。因此，发光二极管早已被 视为下一代的光源。

目前白光发光二极管的制作技术主要可分为单芯片型和多芯 片型，其中多芯片型使用红色、绿色与蓝色三色发光二极管混成 白光，该方式的优点为可视不同需要而调整光色，但由于同时要 使用多个发光二极管，故其成本较高。而且因三色发光二极管所 属材料均不相同，故其驱动电压也有差异，从而必须设计三套控 制电流的电路。此外，三种发光二极管芯片的衰减速率、温度特 性和寿命不尽相同，因此将导致混成的白光光色随时间产生变化。 所以，目前商品化的白光发光二极管产品以及未来趋势仍以单芯 片型为主流。至于单芯片型制作技术，主要有如下三种：

(1)蓝色发光二极管配合黄光荧光体，其利用蓝光发光二极管 激发可发黄光的荧光体，所使用的荧光体主要为钇铝石榴石结构 的YAG荧光体((Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce(YAG:Ce)，Y.Shimizu等人 美国第5998925号专利)，其所发出的黄光与未被吸收的蓝光混合， 即可产生白光。目前商品化的白光发光二极管多为这种方式制造。 这种发光二极管的优点在于用单一芯片即可发出白光，成本低、 制作简单，但却有发光效率低、显色性差、不同输出电流导致光 色改变、容易产生光色不均等缺点。

(2)蓝色发光二极管配合红色和绿色荧光体，其利用蓝光发光 二极管分别激发可发出红光、绿光的荧光体，所使用的荧光体组 合物主要以含硫的荧光体为主，其所发出的红光、绿光与未被吸 收的蓝光混合，即可产生白光。这种发光二极管的优点在于其光 谱为三波长分布，因此显色性较高，光色和色温可调。

(3)紫外(UV)-发光二极管配合红光、绿光和蓝光荧光体，其利 用UV-发光二极管发射的紫外光同时激发三种或更多种可分别发 出红光、蓝光和绿光的荧光体，将所发射出的三色光混成白光。 该技术产生白光的方式类似日光灯。其具有高显色性、光色和色 温可调、使用高转换效率荧光体可提高其发光效率、且光色均匀 不随电流变化等优点，但其具有粉体混合困难、发光可能被红、 蓝、绿三基色荧光粉所吸收、高效率且具有新颖化学组成的荧光 体寻找不易等缺点。

其中，荧光体，即所谓的荧光转换材料(或称荧光转换化合物) 可将紫外光或蓝光转换为不同波长的可见光，而其所产生的可见 光颜色则取决于荧光体的特定成分。该荧光体可能仅由单一荧光 体组成或者由两种以上的荧光体组成。如果要将发光二极管作为 光源，则需要能够产生更亮、更白的光线才可以作为发光二极管 灯具使用。因此，通常将荧光体涂布在发光二极管上以产生白光。 而每一种荧光体在不同的波长激发下均可转换为不同颜色的光， 例如在近紫外光或蓝光发光二极管的波长365nm～500nm的激发 下，荧光体可将其转换为可见光。而由激发荧光体转换而成的可 见光具有高发光强度和高亮度的特性。

就人类的视觉观点而言，感觉上同样的色彩实际上却有可能 是由不同波长的色光所混合产生的效果，而红、蓝、绿三基色光 按照不同比例的搭配，可以在视觉上感受不同色彩的光，这就是 三基色原理。国际照明委员会(CIE)确定了基色当量单位，标准的 白光光通量比为Φr∶Φg∶Φb＝1∶4.5907∶0.0601。

基色光单位确定后，白光Fw的配色关系为：

Fw＝1[R]+1[G]+[B]

其中R代表红光，G代表绿光，B代表蓝光。