[发明专利]用于暖白光LED及其硅酸盐石榴石之荧光粉

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉，特别是红色硅酸盐石榴石荧光粉及由其形成的暖白光发光装置。

背景技术

Franz Schubert在“Light-emitting diodes”(2008，莫斯科)中详细介绍了半导体发光二极管的历史。20世纪70年代，美国专利3683240提出了使用GaN作为半导体LED材料。Bell公司提出基于半导体和反斯托克斯荧光粉的发光装置。1997年，苏联的研究人员使用斯托克斯荧光粉以取代反斯托克斯荧光粉，其能够使发光二极管发出任意颜色的复合光。

20世纪90年代，S.Nakamura等人在“Blue Laser”(Springer Verl.Berlin，1997)中首次提出基于氮化物蓝光LED的发光装置。其中使用基于钇铝石榴石的黄色荧光粉(Y₃Al₅O₁₂:Ce)。尽管S.Nikamury的研究改善了发光二极管的性能，其仍然存在缺点：例如低发光效率，对于冷白光来说小于10lm/W；

G.Blasse等人在荷兰专利6706095中提出了基于钇铝石榴石Y₃Al₅O₁₂的荧光粉。此外，还有超过30种的天然矿物质具有石榴石结构，它们的化学组成均不同于钇铝石榴石Y₃Al₅O₁₂:Ce。

G.Blasse在“Luminescence Materials”(Springer Verl.Amsterdam，1994)中描述了硅酸盐石榴石Me²⁺₃Me³⁺₂Si⁴⁺₃O₁₂的性能。含有Si⁴⁺离子的硅酸盐基质中可以包括IIA族元素，例如Mg、Ca或Ba，以及稀土元素。该荧光粉中通常包括两种激活离子，其中一种具有氧化度+2(例如Eu²⁺)，另一种具有氧化度+3(例如Ce³⁺、Pr³⁺)。

尽管这种荧光粉具有其自身的优点，但是其也具有显著的缺点。例如，该荧光粉发出的黄光的亮度非常低，此外，在二级烧制过程中制备该荧光粉非常困难。

此外，现有技术中存在使用两种荧光粉(黄色+红色)+蓝光芯片或两种芯片(蓝光+红光)+黄色荧光粉，所调制暖白光LED，其缺点在于，在长期的使用时间之内，由于两种荧光粉本身的衰减程度不同(通常红色荧光粉的衰减比较严重)，造成色温的持续变化(通常色温会升高)，使得这种暖白光LED不具备优良光源的条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于硅酸盐石榴石的荧光粉，其能够辐射红色和深红色的可见光，该荧光粉具有改良的发光性质，例如较高的量子产率，更佳的色坐标，3000K以下的色温，高演色指数，高热稳定性等等。

因此，本发明提供一种红色硅酸盐石榴石荧光粉，该荧光粉具有如下化学式：

(∑Ln)₂Ca_1-pMe²⁺_pMg_2-x(Al)_xSi_3-y(B)_yO_12-z(A^-3)_z

其中：

∑Ln＝Lu和Gd和La和Ce和Dy和Sm和Yb和Tb和Pr的稀土元素，

Me²⁺＝Zn²⁺或Cd²⁺，

A^-3＝N^-3或P^-3，

以稀土元素的总原子数计，每种稀土元素的原子份数为：0.68≤Lu≤0.90、0.01≤Ce≤0.08、0≤Pr≤0.02、0≤Dy≤0.02、0≤Gd≤0.05、0≤La≤0.24、0≤Sm≤0.02、0≤Yb≤0.01、0≤Tb≤0.05，

0.001≤x≤0.05，0≤y≤0.06，0.001≤z≤0.06，0≤p≤0.1。

在一个优选的具体实施方案中，所述荧光粉选自：