[发明专利]暖白光发光二极管及其橙黄色荧光粉

说明书

【发明所属技术领域】

本发明与一种微电子学和照明技术领域有关， 具体而言，这一现代技术领域被称之为″固态光源 (Solid state lighting)″，这些理念带来了照明技术的 逐步革新，以In-Ga-N(铟-镓氮化物)为基质的异质结 半导体光源逐渐取代了白炽灯和荧光灯光源。

【先前技术】

现今在这两个技术领域的基础上又快速兴起一 个新的半导体照明技术，英文称之为′Solid state lighting′。在这一领域，正在创造以In-Ga-N异质结 为基质的新型光源(请参照S.Nakamura.Blue laser， Springer Verlag，Berlin.1997)，这种含有大量量子 阱的In-Ga-N异质结创始人为日本的研究学人中村 修一。

第一批在辐射表面含有量子阱的发光异质结是 在1994年合成的。过了5年后′白光发光二极管′获 得专利权。该发光二极管为含有荧光粉的半导体异 质结架构(请参照S.Schinuzu等人的台湾第 TW156177号专利01.1.2005)。其异质结(亦即P-N 接面)发射的蓝光以及荧光粉颗粒发出的黄光组合 产生白光。

早在20世纪60年代贝拉实验室创造出了发光 二极管，该发光二极管采用在800～900nm区域发射 的GaAs-GaP系列元素作为异质结，称之为反斯托克 斯Y₂O₃S:ErYb成分的荧光粉作为发光材料，将红外 光区域的光转换成可见光。多年以来生产出来的发 光二极管都采用了这种架构，在可见光的红色和绿 色次能带上发射可见光。如果在发光二极管′双层′ 架构(即荧光粉颗粒层和异质结层)的第一层里， 荧光粉的辐射是短波辐射，那么苏联工程师B.C.阿 布拉莫夫(B.C.Ablamov)和B.P.苏什可夫(B.P. Sushikov)(请参照A.金.′半导体′，世界出版社，莫 斯科，1982年)所提出的架构就直接属于GaN系列 的半导体架构，这种架构覆盖有所谓的斯托克斯 (Stokes)荧光粉(将GaN异架构的部分初级辐射 转换成长波辐射)。总而言之，早在1965～80年间 发光二极管的这种双层架构特点就已被人们所熟 知。

白光发光二极管的特点是，它综合了两种辐射 ：短波(蓝色的)和长波(黄色的)辐射。这一现 象是应用牛顿的补色原理。根据补色原理，使用成 对的互补色，如蓝色和黄色，淡蓝色和橙黄色，蓝 绿色和红色，可以得到白光。很久以来黑白电视机 的显像管以及雷达等这些电子-放射技术都运用了 互补色原理(请参照K.摩尔顿(K.Mordon)，B.兹瓦 瑞科(B.Zvoryki)，《电视》，世界出版社，1955 年。Leverenz Luminescence of solid，NY，1950年)。 雷达管中分布在荧光屏上面的ZnS·Ag荧光粉在电 子的冲击下发光，发射出的蓝光激发ZnS·CdS·Cu 荧光粉产生光致发光。在电子束的落入点可以观察 到有非常亮的白光，这个白光是由两个单独的荧光 粉光谱组成的。而在黑白电视的显像管中使用的是 分层或单层的荧光粉层，该荧光粉层由两种阴极荧 光粉(蓝色和黄色的)组成，它们所发射出的蓝光 和黄光组合产生非常亮的白光。

由此可见，上面所述的原理就是将一种荧光粉 的短波能量转换成另一种荧光粉的长波辐射。两种 光(蓝光和黄光)同时发射产生白光，这种方法早 已为人所熟知。