[发明专利]暖白光发光二极管及其锂化物荧光粉

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉及其暖白光发光二极管，具体而言，尤其 涉及一种可获得高发光效率的荧光粉及其暖白光发光二极管。

背景技术

发光二极管在1965年问世，当时，工程师们研制了以GaAs(砷 化镓)为基质的第一个发光二极管装置。这是一个光通量F≤0.01流明， 在红色区域发光的小功率发光二极管。70～80年代，发光二极管的发展 非常缓慢，到90年代初，较好的绿光发光二极管的光通量也不超过 0.1～0.3流明。

自1968年起，在发光二极管技术中开始广泛应用荧光粉及以荧光 粉为基础的光谱转换结构。最初出现的是提高发光频率的转换装置， 通过反斯托克斯荧光粉的作用将GaAsP二极管的近红外发光转变为红 色或绿色光(请参照Berg，Din A.，LED，(Mir)，1975)。之后，众多研究 工作者尝试将GaN(氮化镓)二极管的近紫外发光转变为可见光。

但是在日本中村修一教授的发明之后，发光二极管的发展就非常 迅速了。中村修一教授在90年代提出了新架构的氮化物半导体，以氮 化铟和氮化镓为基质。这个半导体的独特之处在于，其中含有大量纳 米尺寸的“量子阱”，这些量子阱是在氮化物的合成过程中加入氧为激 活元素而合成的。中村修一在其1997年的一篇专题论文“Blue laser”(请 参照S.Nakamura.Blue laser，Springer Verlag，Berlin.1997)中对此有综 合性的概述。

日本Nichia公司的专家(S.Nakamura及S.Shimizu)在此研究方向 上取得了突破性的进展，他们研发出了由发蓝光的GaInN(氮化铟镓) 异质结(Junction，即接面)与覆盖在其表面的黄色钇铝石榴石荧光粉 (Y₃Al₅O₁₂)构成的新型光源(请参照S.Nakamura于11，05，2006获准的 德国专利DE6933829T，及S.Shimizu Y.，于11，01，2005获准的台湾专利 TW156177B)。

这两项发明成果的应用实现了用于照明，灯饰及指示用途的白光 发光二极管。在该TW156177B专利中对这种钇铝石榴石荧光粉在发光 二极管中的应用作了详细描述。但本案的申请人认为此项发明并不具 有绝对的创新意义。本案将其作为原型，以下是其专利案中列出的创 新之处：1.用发蓝光的GaInN异质结作为发光二极管的结构基础；2. 在发光二极管中采用了具有增效转光作用的荧光粉颗粒；3.通过将两个 部分的发光，即GaInN半导体异质结直接发光与荧光粉颗粒被其激发 发光相混合，最终获得白光；以及4.采用化学式为Y₃Al₅O₁₂:Ce的铝钇 石榴石及其衍生物(如(Y，Gd)₃(Al，Ga，Sc)₅O₁₂:Ce)颗粒构成的荧光粉。关 于发蓝光的GaInN半导体异质结有大量文献，但S.Nakamura and G.Fasol等人于1998年所公开的技术文件(请参照S.Nakamura and G.Fasol，The blue laser diodes.Berlin，Springer，1998)中只引用了其中一 部分。S.Nakamura研发的在量子效应基础上高效发光的氮化物异质结 成果已经为全世界所共有，因此将其完全归功于Nichia公司并不名副 其实。