[发明专利]一种适用于白光LED的单晶荧光材料

说明书

技术领域

本发明属于照明技术领域，尤其涉及半导体白光照明领域。

背景技术

发光二极管LED(Light Emitting Diode)已经成为各种信号、照明光源的新兴/主力产品。

作为照明灯具最主要的发光器件，白光LED正在越来越多的得到应用。

众所周知，白光LED的发光机理/发光品质，有赖于在其发光芯片(通常为蓝光LED芯片)前端设置的荧光粉层，发光芯片发出的蓝光部分透过荧光粉层时，荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光，发光芯片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到需要的白光。

公告日为2008年1月2日，公告号为CN 100359705C的中国发明专利中公开了一种“白光二极管制造方法”，其所述白光二极管包括管座、透光体、基板、导线和晶片，并且在所述晶片的顶面设置荧光粉薄膜层；所述荧光粉薄膜层是贴合在晶片的顶面上；所述晶片是蓝光晶片；所述荧光粉薄膜层包括钇铝石榴石材料；所述荧光粉薄膜层的制作过程包括步骤：a、将荧光粉与环氧树脂调配好；b、将调配好的材料倒入模具内，该模具包括至少一个与晶片大小相当的凹孔；c、用一辅助模具保证各凹孔内的材料量相同且平整；d、烘干。

公开日为2007年5月23日，公开号为CN1966160A的中国发明专利申请中公开了一种“荧光胶涂覆工艺”，其将YAG荧光粉和配胶搅拌后混合均匀，混合后的胶体粘度大于1500cps；将荧光胶装入点胶分配器点至蓝色芯片上并使荧光胶不会流出蓝色芯片衬底范围，保持荧光胶体具有一定的弧度，胶体的厚度控制在0.3mm-1mm；通过加热将荧光胶固定/定型在蓝色芯片上面。

由上述文献可知，现在常见的荧光粉层通常是将荧光粉和胶体混合配成胶状物，采用涂敷、喷涂或制成胶膜覆盖在发光芯片上或设置在发光芯片的前面，借助荧光粉中YAG体系的离子作用，转化/混合得到需要的白光。通过改变YAG(YttriumAluminum Garnet，钇铝石榴石)荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得各种色温的白光。

但是，由于荧光粉颗粒及分散的均匀性差，加上与胶体混合后由于不是马上进行固化定型(从混合、灌装到固化，在生产线上需要一定的时间周期)，势必会带来荧光粉颗粒在胶体中的沉淀和分布不均匀，影响其激发效果和各批次发光二极管之间在发光品质方面的差异和不均布性。

同时，由于荧光粉体材料距离发光芯片很近，所以芯片发热往往会影响荧光粉体材料，造成材料性能变化，形成荧光粉性能的衰减。

此外，荧光粉还存在着激发效率和光转换效率较低，光衰大、导致白光LED寿命短，其物化性能较差，不适应大功率LED的发展需求。

更为关键的一点是，由于现有荧光粉的化学组份和性质所致，其缺失红色发光成分，很难制备低色温，高显色指数的白光LED，不能满足日益增长的对白光LED发光品质的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于白光LED的单晶荧光材料，其激发发射效率高，具有高度均匀性，物化性能稳定、寿命长、热导率高，特别适用于大功率白光LED，更能实现增加红色发光成分和调谐发光波段，可制备低色温，高显色指数的白光LED，满足日益增长的对白光LED发光品质的需求。

本发明的技术方案是：提供一种适用于白光LED的单晶荧光材料，包括设置在发光LED芯片前端的荧光激发/变换层，其特征是：所述的荧光激发/变换层为单晶形态的荧光材料；所述单晶荧光材料的化学分子式为A₃B₅O₁₂。

其中，所述的A包括稀土元素铈Ce、铒Er、钕Nd和/或铕Eu；所述单晶荧光材料化学分子式A₃B₅O₁₂中的A还可包括钇Y、铽Tb和/或钆Gd。

所述的B包括铝Al和/或镓Ga；所述的单晶荧光材料采用提拉生长法制得；所述的单晶荧光材料以单晶薄层状或薄片状的结构形式设置在白光LED发光芯片的前端。

进一步的，所述单晶荧光材料化学分子式A₃B₅O₁₂中的A还包括镨Pr、镝Dy和/或钐Sm。

或者，所述单晶荧光材料化学分子式A₃B₅O₁₂中的A包括镥Lu和镧La。

上述薄层状或薄片状单晶荧光材料的厚度尺寸范围为0.1～5mm。