[发明专利]一种LED荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及到Phosphor-converted LED用荧光粉材料及其制备方法和应用，可应用于LED显示、LED背光源、交通指示灯、轨道信号灯、发光开关、指示器等等，特别是照明应用的白光LED器件(White PCLED)。

背景技术

LED即发光二极管是light emitting diode或者light emitting device的简称，根据发光材料不同的化学结构和属性，一般又常被分为无机LED和有机LED(即OLED，或者OLEDs)。1993年，蓝色GaN发光二极管技术获得突破，在此基础上1996年实现了无机LED白光发射；而1987年美国Koda公司首次报道了一种新型的有机电致发光显示器件(OLEDs)，从而引发了OLEDs器件研发的新热潮。近年，无论是无机还是有机发光器件(LED/OLED)，白光LED器件及其在照明相关领域的应用研究都受到了学术和产业界的高度重视，由于具有低电压驱动、全固态、低功耗、高效可靠等优点，LED/OLED是一种符合环保节能绿色照明理念的高效光源，因此，目前以白光LED/OLED为主的半导体照明技术(第四代照明技术)在全世界范围内得到了大力的推动和发展，正在形成巨大的产业。

利用LED芯片激发荧光粉的光致转换方式(即PCLEDs，Phosphor-converted Light Emitting Diodes)可以实现各种颜色的光输出，也是目前LED实现照明白光的主要途径：一种是在蓝光芯片结合荧光粉物质(如黄色荧光粉YAG:Ce³⁺等)，利用芯片所发出的部分未被吸收的蓝光与荧光粉受激后发射的荧光互补混色形成白光出射，如蓝色LED和YAG:Ce³⁺黄光的组合，也可以是芯片蓝光与受激荧光粉发出的红、绿光混合后输出白光，后种情况下起码需要两种荧光粉或者更多；另一种是用紫外LED激发RGB三基色荧光粉或多种颜色的荧光粉，各色荧光空间混色形成白光。

对于光致转换的白光LED(White PCLED)，荧光粉的光学特性对器件的性能有着至关重要的影响，如高效的荧光转换特性(激发光谱与芯片发射光谱的匹配，即高效的耦合特性，以及高效的荧光发射特性-高的荧光发射效率、产出额)是PCLED器件整体效率的前提；能够提供理想的荧光色谱特性(即能与芯片发光形成较理想的颜色互补)的荧光粉材料是获得理想色度(色温CCT、色还原性Ra或者显色性CRI)的白光输出的保障。

目前已商品化的黄色荧光粉的主流仍然是Ce激活的石榴石相荧光材料，其技术以日亚的YAG基-Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺专利(US5998925)和OSRAM的TAG基-Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺专利(US6669866)为代表，

日亚(Nichia)的YAG:Ce³⁺专利(US5998925)中，报道了一类Ce激活的YAG基荧光粉，可以用如下化学式(Y_1-p-q-rGd_pCe_qSm_r)₃(Al_1-sGa_s)₅O₁₂来表征，0≤p≤0.8，0.003≤q≤0.2，0.0003≤r≤0.08，0≤s≤1。

OSRAM的Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺专利(US6669866)中，报道了一种Ce激活的石榴石相荧光粉，可以用如下化学式(Tb_1-x-yRE_xCe_y)₃(Al，Ga)₅O₁₂来表征，其中，RE指Y、Gd、La、Lu，0≤x≤0.5-y，0＜y＜0.1。

成建波，杨开愚、饶海波等人专利(ZL96117603.2)中报道过一种YAG基的CRT投影管用单晶荧光体，同时参见饶海波的博士学位论文《石榴石相外延单晶荧光屏的研究》(2000年，电子科技大学)，这类Ce离子激活的YAG单晶体材料，当掺入V(钒)时，单晶体的发光效率有明显的提高，这类石榴石相的单晶荧光体具有如下的化学成份结构：