[发明专利]暖白色半导体及其具有红色石榴石结构的荧光粉

说明书

【发明所属技术领域】

本发明系关于一种材料学领域，所论及的荧光粉应用于暖白色半导体(暖白色照明发光二极管)的生产中。这种发光二极管中使用了发光转换层，该发光二极管的暖白色发光由三个光谱带组成，分别为λ^I_max＝450±25nm，λ^II_max＝560±20nm及λ^III_max＝610±3nm，其中最明亮的红色带与荧光粉中的催化剂Pr⁺³有关。

【先前技术】

虽然全世界的半导体电子学发展了60多年，但固态光源只实现了10年；尽管有关发光二极管(LED)的著作从上个世纪60年代就开始为人所知，但是关于固态光源的研究是以S.Nakamura的著作[“Blue laser″Springer Verlag，1997]的问世为标志(请参照S.Nakamuura and.Blue laser.Springer Verl.Berlin1997)。

最初的发光二极管是作为信号和指示标志，这在「发光二极管」一书中已详尽论述(请参照V.Abramov et.USSR 1977)。发光二极管的第一个发展阶段的确立是出现了面积小的辐射器，这时发光二极管的光技术参数不高，其特征为：1.对于半值角2θ＝30°，轴向光强度小，为100-500mcd(毫坎德拉)；2.光通量不高，为0.1-0.2lm；3.平均寿命为10⁴小时等。

由于具有量子尺寸构件的组件得以创造，因此发光二极管的参数得到了实质性提高。其特征被提高至：1.对于2θ＝30°，轴向光强度为100cd；2.芯片面积为100×200μm²，光强度提高到5-10lm，当芯片面积为1×1.5mm²时为200-300lm；3.寿命延长至10⁵小时；4.发光效率为80-100lm/W。

尽管半导体照明组件的技术参数出现了实质性的增长，但是仍存在一些问题，这些问题需要我们仔细研究并认真讨论。第一、关于高质量的光，通过显色指数(Ra＝95)来确定。在印刷业、纺织业和珠宝生产以及博物馆、画廊的陈列室和绘画作品的保存场所中，这个问题非常重要。第二、与人眼在进化过程中所习惯的照明环境有关，使其在工作中再现高温白热物体：譬如蜡烛油芯、篝火中的碳、爱迪生光源中烧红的钨丝。所有这些物体的发光温度为T≤4000K。

如果第一个有关色传输问题的解决通过应用具有GaInN基础异质结(P-N接面)的发光二极管，其中发光二极管发射近紫外线光，并且同时使用三原色RGB荧光粉得以实现；那么第二个问题的解决则有赖于许多专利的支援。这些问题之一是S.Schimisu所提出的二元发光组成的发光二极管结构(请参照核发给S.Schimisu等人的美国专利第US5,988,925号7.12.1999)，其中异质结发射450-475nm的蓝光并激发(Y_1-x-yGd_xCe_y)₃Al₅O₁₂组成的无机荧光粉强烈的黄色光致发光。蓝色(源于异质结)和黄色(源于荧光粉)两种明亮的光谱带的混合符合于牛顿互补色原理，并获得白光。