[发明专利]铝酸盐基蓝色磷光体

说明书

相关申请案的参考

本申请案是发明人Yi Dong、Ning Wang、Shifan Cheng和Yi-Qun Li于2004年8月4日申请且标题为“Novel phosphor systems for a white light emitting diode(LED)”的美国专利申请案第10/912,741号的部分接续案。美国专利申请案10/912,741是以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的实施例一般来说是针对新颖的铝酸盐-蓝色磷光体(在本文中称为蓝色磷光体)。具体来说，本发明的实施例是针对所述新颖铝酸盐基蓝色磷光体在白光照明系统、如在液晶显示器(LCD)、等离子显示屏(PDP)和阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器中的背面照明的显示器应用、信号灯和指示器中的用途。

背景技术

已提出，完全或部分基于发光二极管的白光照明光源将很有可能代替常见的白炽灯泡。这些装置通常称为“白光LED”，但这种称呼可能有些用词不当，因为LED通常是向另一组件，即磷光体(发出具有或多或少一种颜色的光的组件)提供能量的系统的组件；可能除来自最初泵送的LED的光外，还混合来自若干所述磷光体的光以产生白光。

尽管如此，白光LED已为所属领域所知，并且相对来说是近期的创新。直到研发出在电磁光谱的蓝光/紫外光区发光的LED，才使得制造基于LED的白光照明光源变得可能。从经济学角度看，白光LED具有代替白炽光源(灯泡)的可能，尤其当生产成本进一步降低并且技术进一步发展时更是如此。具体说来，相信白光LED在寿命、坚固性和效率方面的潜力都要优于白炽灯泡。举例来说，预期基于LED的白光照明光源将能够满足100,000小时运行寿命和80％到90％效率的工业标准。高亮度LED已在诸如交通灯信号等社会领域代替白炽灯泡而产生实质影响，且因此在不久的将来，无需惊讶其将满足家庭和商业以及其它日常应用的普遍照明要求。

总的说来，存在三种制造白光LED的通用方法。一种方法是组合两种或两种以上LED半导体结的输出，诸如组合蓝光LED和黄光LED或更通常组合红光、绿光和蓝光(RGB)LED所发射的输出。所述第一种方法中并没有使用磷光体。第二种方法称为磷光体转换(phosphor conversion)，其中将发蓝光LED半导体结的光与从蓝光LED所激发的磷光体获得的光组合。在所述第二种情形中，一些光子通过磷光体降频变换从而产生集中在黄光频率的宽带发射；随后将黄色与发蓝光LED的其它蓝色光子混合以产生白光。在第三种方法中，使用在电磁光谱的实质不可见紫外光(UV)部分发光的LED激发蓝色磷光体和至少一种其它磷光体(其通常为黄色磷光体或包括黄色磷光体)。

众所周知磷光体，并且其可见于诸如CRT显示器、UV灯和平板显示器的不同应用中。磷光体通过吸收某种形式(其可为电子或光子束的形式，或为电流的形式)的能量且随后在称为发光的过程中于具有较长波长区域中以光的形式发射能量来发挥作用。为使白光LED发射的荧光(亮度)达到所需量，需要高强度半导体结充分激发磷光体，从而使其发射所需的颜色，以将所述颜色与其它发射的颜色混合来形成人眼感知为白光的光束。

在许多技术领域中，磷光体为掺杂有过渡金属(诸如Ag、Mn、Zn)或稀土金属(诸如Ce、Eu或Tb)的硫化锌或氧化钇。过渡金属和/或稀土元素掺杂物在晶体中充当点缺陷(point defect)，从而在电子跃迁到价带或导带状态并且从价带或导带状态跃迁时，于所述材料的能带隙中提供中间能态供电子占用。这类发光的机制与晶格中原子的温度依赖性波动相关，其中所述晶格的震荡(光子)将引起移位的电子逸出由缺陷而产生的势阱。当其松弛到初始状态能态时，其可以在所述过程中发光。

过去曾与近紫外辐射源组合使用的蓝色磷光体通常为二价铕(Eu2+)活化的钡镁铝酸盐(BAM)磷光体。已将这些蓝色磷光体用于白光系统以及其它应用中，诸如在等离子显示屏(PDP)中作为发蓝光组件。