[发明专利]白光发光二极管及其硫化物荧光粉

说明书

【发明所属技术领域】 

本发明系关于一种电子技术领域，尤指一种与广义上被称之为’固态光源’(Solid state lighting)的照明技术有关的硫化物荧光粉及使用该硫化物荧光粉的白光发光二极管。 

【先前技术】 

发光二极管的先锋工作者日本中村修一(请参照S.Nakanura Blue laser Springer-Verlar Berlin1997，在此不详细描述)提出以InGaN为基质的新型半导体架构，该架构中含有大量的“量子阱”，保证了该架构的高效辐射。继S.Nakanura的发明之后，便出现了具有白光辐射的发光二极管(请参照S.Schinuzu and Y.shimizu等人的美国专利US6,614,179，02/09/2003)。该发光二极管的白光辐射利用：1.牛顿的互补色原理得到白光辐射；2.带有斯托克斯波长位移的发光转换层涂敷。 

在20世纪60年代，黄色稀土发光的荧光粉被用作在放射性电子仪器的制备上(请参照G.BlasseLuminescence Materials，Springer-Verlag，Amst，NY，1994)。 

根据US6,614,179专利材料所制作的白光半导体发光二极管，其包含蓝光InGaN氮化物异质结(即 P-N接面)，其具有蓝光辐射波长λ＝455nm，发光转换层由荧光粉颗粒分布在透明的聚合物中构成，受蓝光激发后转换成黄光，部分未被吸收的蓝光与黄光相结合，产生强烈的白光辐射。像这样具有冷白色调的白光发光二极管大多运用在点光源上。 

该专利中的荧光粉主要采用Y₃Al₅O₁₂:Ce钇铝石榴石成份，具有明显的优势如下：1.化学稳定性高；2.具有再复制性技术；以及3.高量子辐射输出。但必须指出实质性上还存在的缺点：1.颜色的色调获取困难；2.演色系数不高，R≦70；以及3.荧光粉的颗粒度尺寸大。 

上述缺点在本案发明人已申请的中国台湾专利(请参照N.P.Soshchin等人的中国台湾096147515专利申请案，12/12/2007及095142976专利申请案，21/12/2006)中已得到解决。在该专利中提议采用以石榴石为基质的荧光粉，化学当量式为：(Y，A)₃(Al，B)₅(O，C)₁₂:Ce，其中A＝Tb、Gd、Sm、La、Sr、Ba、Ca，B＝Si、Ge、B、P、Ga，替换Al，C＝F、Cl、N、S，替换晶格中的O。 

在此指出在黄绿色区域最大发光辐射为λ＝540～560nm，上述专利所提出的在Y₃Al₅O₁₂:Ce中的替换元素可以得到很好的辐射，(例如：Gd，Sm，Ba，La，Ca，B，Ga，Si，N，F，Cl)。在本案的申请人的许多专利中曾多次采用该数据。 

上述荧光粉优点在于将发光光谱最大位移增加至Δ＝20nm。但问题是该结果并不适用于所有半导 体照明技术，尤其在涉及到建立橙黄色及暖红色的次能带中。除此之外，其所提议的荧光粉不能创造大于Ra>70的演色系数。 

【发明内容】

为解决上述已知技术的缺点，本发明的主要目的系提供一种硫化物荧光粉，其可消除上述缺点。 

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一硫化物荧光粉，其可建立具有最大辐射范围值为λ≥580nm的石榴石架构荧光粉。 

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种硫化物荧光粉，其创造在橙色及红色辐射区域演色指数Ra＞75。 

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种白光发光二极管，其创造以InGaN半导体异质结为基质的发光二极管架构。