[发明专利]用于LED应用的红光荧光体

说明书

本申请是于2006年2月28日提交的美国专利申请第11/364,611 号的部分继续申请并要求其优先权，其又是分别于2005年2月2 日和2005年11月11日提交的美国专利申请第11/049,598号和第 11/285,442号的部分继续申请。

技术领域

本示例性实施例涉及荧光体组合物，尤其涉及用于发光应用的 荧光体。更具体地，本实施例涉及发红光荧光体和采用这些荧光体 的发光装置。

背景技术

发光二极管(LED)是通常用作诸如白炽灯的其他光源的替代 品的半导体发光体。它们尤其被用作显示灯、报警灯和指示灯或者 用在期望得到有色光的其他应用中。由LED产生的光的颜色取决 于在LED的制造过程中所使用的半导体材料的类型。

包括发光二极管和激光器(两者在本文中被统称为LED)的有 色半导体发光器件已由诸如氮化镓的第III-V族合金制成。对于基 于GaN的LED，所发射的光通常在电磁光谱的UV至绿色范围内。 直到最近，由于由LED所产生的光的固有颜色，LED已不适合需 要明亮白光的发光用应。

近来，已开发了用于将从LED发射的光转换为用于照明的有 用光的技术。在一种技术中，LED涂覆或覆盖有荧光体层。荧光体 是吸收电磁光谱的一部分中的辐射能量并发射电磁光谱的另一部 分中的能量的发光材料。一种重要的荧光体是具有非常高化学纯度 和可控组成的结晶无机化合物，其中，该化合物中添加有少量其他 成分(被称为“活化剂”)以将其转换为有效的荧光材料。利用活 化剂和无机化合物的适当组合，能够控制发光的颜色。最有用和公 知荧光体响应于在可见范围外的电磁辐射的激发而发出在电磁光 谱的可见部分内的辐射。

通过掺入由LED产生的辐射所激发的荧光体，可以产生例如 在光谱的可见范围内的具有不同波长的光。有色LED通常被用在 玩具、指示灯和其他装置中。持续的性能改善使其已能够用于在交 通灯、出口标志、商店标识等的饱和色的LED的新应用。

除了有色LED之外，LED产生的光和荧光体产生的光的合成 可以用于产生白光。最常见的白色LED由发蓝色光的GaInN芯片 组成。该发蓝光的芯片涂覆有将一些蓝色辐射转换为互补色(例如， 发黄色光)的荧光体。蓝色和黄色辐射一起产生白光。还存在白色 LED，其利用近UV发射芯片和包括被设计用于将UV辐射转换为 可见光的红色荧光体(红色荧光粉)、绿色荧光体和蓝色荧光体的 荧光体混合物。

已知的白光发光器件包括与黄色发光荧光体(诸如，铈(III) 掺杂的钇铝石榴石(“YAG:Ce”)、铈(III)掺杂的铽铝石榴石 (“TAG:Ce”)或者铕(II)掺杂的原硅酸钡(“BOS”))结合的蓝色发 光LED，该蓝色发光LED在近蓝色范围内具有最大发光波长(从 约440nm至约480nm)。荧光体吸收从LED发出的辐射的一部分， 并将所吸收的辐射转换为黄光。由LED发射的蓝光的其余部分透 过荧光体，并与由荧光体发射的黄光混合。观看者将蓝光和黄光混 合感知为白光。来自荧光材料和LED芯片的光的总和提供了具有 相应的色彩坐标系(x和y)和相关色温(CCT)的色点，并且其 光谱分布提供了由显色指数(CRI)衡量的显色能力。

这样的系统可以用于制造具有＞4500K的CCT且CRI范围为 约72至82的白色光源，其中辐射的发光效能(“LER”，也称为发 光度)为约330lm/W_opt。当此范围适合于许多应用时，一般的照明 光源通常需要更低的CCT和更高的CRI，优选地，具有类似的或更 好的LER。

由蓝色发射芯片和黄色发射荧光体制成的白色LED器件的一 种特别优选的应用是用于例如蜂窝式电话、个人数字助理等中的背 光源。这些应用需要高CCT值(大于5000K)，这容易由上述具有 280lm/W_opt或更大的LER值的LED提供。然而，由于黄色荧光体 (例如，具有在550nm与610nm之间的最大发射)的使用，所以 这些LED的光谱包含在光谱的黄色区域内的过度发射，这大大地 降低了背光的色域(color gamut)。