[发明专利]多发射峰硅酸盐基质发光材料及其制造方法以及使用其的发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料，特别涉及包括采用半导体发光元件(LED)在内的白光系发光装置用的发光材料，及这种发光材料的制造方法和使用它的发光装置，属于光电子和半导体照明技术领域。

背景技术

白光LED的出现，是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光，更能较好反映照射物体的真实颜色。由于它还具有无污染、长寿命、耐震动和抗冲击的鲜明特点，从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术，将成为21世纪的新一代光源——第四代电光源，白光LED的应用市场将非常广泛。

目前在现有技术领域，实现白光LED的方式，以通过紫外芯片或蓝光芯片激发荧光材料的方法为主。但是，由于受到荧光材料的限制，这些方法都存在一定的局限性。

如专利US 5998925、US 6998771、ZL00801494.9中，都是利用蓝光芯片激发铈激活的稀土石榴石荧光材料(如Y3Al5012:Ce，(Y，Gd)3(Al，Ga)5012:Ce，简称YAG；或Tb-石榴石，简称TAG)，通过蓝光芯片激发荧光材料发出黄光与部分蓝色芯片的蓝光复合出白光。这种方法中，所使用的荧光材料在白光LED的应用和性能方面具有很大的局限性。首先，这种荧光材料的激发范围在420～490nm的范围内，最有效的激发在370～470nm的范围内，对于紫外光区域和可见光的短波长侧区域及绿光区域不激发；其次，这种稀土石榴石结构的荧光粉的发射光谱最大只能到540nm左右，缺少红色成分，造成白光LED的显色指数较低。

如专利US 6649946、USPA 20040135504、CN 1522291A、CN 1705732A、CN 1596292A、CN 1596478A、US 6680569中，所涉及的是UV-蓝光区域可以有效激发的稀土激活的氮化物或氮氧化物荧光材料。这种方法的荧光材料的有效激发波长范围有所增加，发射范围也可以从绿光到红光，但是这种荧光材料的发光亮度较低，而且制造成本较高，作为实用化的LED荧光粉使用还有很大的局限性。

如专利USPA 6351069中所涉及的是硫化物红色荧光材料，这种荧光材料可以作为补色成分加入到白光LED中，用以弥补显色指数，降低色温。但是，硫化物荧光材料的发光亮度低，虽然提高显色指数，却降低LED的流明效率；而且，其化学稳定性和耐老化性能差，并腐蚀芯片，缩短了LED的使用寿命。

在上述介绍的专利中，制作白光LED的方式均是采用紫光激发二种或二种以上的荧光粉，或蓝光芯片激发一种以上的荧光粉来实现白光。特别是采用多种荧光粉的方式，对于不同种类荧光粉的化学稳定性、发光性能、老化性能等应用性能的一致性要求很高，在封装工业制备过程中的使用要求严格。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有宽谱激发和多发射峰性能特征的硅酸盐发光材料，其激发范围宽(240～475nm)，在(370～760nm)的范围具有两个以上的发射峰，光转换效率高，耐老化性能优异；本发明的另一个目的是提供这种硅酸盐发光材料的制造方法；第三个目的是提供一种含有本发明所述的硅酸盐发光材料的发光装置，特别涉及白光LED。

本发明的硅酸盐发光材料的主要化学组成可用式(1)表示：

aAO·bA′O·cSiO₂:xEu·yLn·zM·δN    (1)

其中A选自Sr、Ca、Ba中的一种或多种元素的组合；A′选自Mg、Zn中的一种或两种元素的组合；Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn、Pb中一种或多种元素离子的组合；M选自Cl^-、F^-、Br^-、I^-中的一种或多种元素离子的组合；N选自Li⁺、Na⁺、K⁺中的一种或多种元素离子的组合；a、b、c、d、x、y、z、δ为摩尔系数，1.0≤a≤5.0；0≤b≤2.0；0.5≤c≤2.5；0.001≤x≤0.2；0≤y≤0.5；0＜z＜0.5；0＜δ＜0.2；其中1≤(a+b)/c≤4；该材料可以被做为激发光源的发射光谱在240～475nm的紫外光——蓝光区域的发光元件激发，吸收激发光源的至少一部分发射光，发出在370～760nm范围内的至少有两个以上峰值的发射光谱，并可复合发出白色发光。