[发明专利]确定和制备红色氮化物组合物的方法

说明书

发明领域

本发明涉及确定和制备荧光体组合物的方法、包含所述荧光体组合物的发光装置及与其有关的计算机产物。

背景

发光二极管(“LED”)是能够产生光的公知的固态照明装置。LED通常包括可在诸如蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓基板的半导体或非半导体基板上外延生长的多个半导体层。在这些外延层中形成一个或多个半导体p-n结。当在p-n结两端施加足够的电压时，在n-型半导体层中的电子和在p-型半导体层中的空穴朝向p-n结流动。随着电子和空穴彼此流向对方，一些电子将与空穴“碰撞”并复合。每次发生复合时，发射光的光子，LED就是这样产生光的。由LED产生的光的波长分布通常取决于所使用的半导体材料和组成装置的“活性区”(即，电子和空穴在其中复合的区域)的薄外延层的结构。

LED通常具有紧密地以“峰值”波长(即，如通过光电检测器所检测的LED的辐射度量发射光谱达到其最大值时的单一波长)为中心的窄波长分布。例如，典型LED的光谱功率分布可具有例如约10-30nm的全宽度，其中该宽度在最大照度的一半下测量(称为半高全宽或“FWHM”宽)。因此，LED常通过其“峰值”波长或者通过其“主”波长来识别。LED的主波长为如由人眼察觉到的与由LED发出的光具有相同表观颜色的单色光的波长。因此，主波长不同于峰值波长，因为主波长考虑了人眼对不同波长的光的敏感度。

因为大多数LED差不多都是似乎发射具有单一颜色的光的单色光源，所以已经使用包括发射不同颜色的光的多个LED的LED灯以提供产生白光的固态发光装置。在这些装置中，将由单个LED芯片发射的不同颜色的光组合生成所要强度和/或颜色的白光。例如，根据红色、绿色和蓝色LED源的相对强度，通过同时激发发射红光、绿光和蓝光的LED，所得组合光可呈现白色或接近白色。

白光也可通过用发光材料包围单色LED来生成，该发光材料将由LED发射的光中的一些转换成其他颜色的光。由单色LED发射的穿过波长转换材料的光与由波长转换材料发射的不同颜色的光的组合可生成白色或接近白色的光。例如，单一发蓝光LED芯片(例如，由氮化铟镓和/或氮化镓制成)可与黄色荧光体、聚合物或染料如铈掺杂的钇铝石榴石(其具有化学式Y_3-xCe_xAl₅O₁₂，且通常称为YAG:Ce)组合使用，其将由LED发射的一些蓝光的波长向下转换(down convert)，将蓝光颜色变成黄色。由氮化铟镓制成的蓝色LED表现出高效率(例如，高达60%的外量子效率)。在蓝色LED/黄色荧光体灯中，蓝色LED芯片生成具有约450-465纳米的主波长的发射，且该荧光体响应该蓝色发射生成具有约545-565纳米的峰值波长的黄色荧光。一些蓝光在没有向下转换的情况下穿过荧光体(和/或在荧光体粒子之间)，而相当大部分的光被荧光体吸收，该荧光体被激发并发射黄光(即，蓝光被向下转化成黄光)。蓝光与黄光的组合可呈现给观察者白色。这种光通常被察觉为冷白色。在另一方法中，来自紫色或紫外发光LED的光可通过用多色荧光体或染料包围LED而转换成白光。在任一种情况下，也可发红光荧光体粒子(例如，基于(Ca_1-x-ySr_xEu_y)AlSiN₃的荧光体)，以改善光的显色性质，即使得光看来似乎更“温暖”，特别是在单色LED发射蓝光或紫外光时。

如上所述，荧光体是一种已知种类的发光材料。“荧光体”可指吸收在可见光谱的一种波长下的光且再发射在不同波长下的光的任何材料，而与吸收和再发射之间的延迟无关且与所涉及的波长无关。因此，术语“荧光体”可在本文中用以指有时称为荧光性和/或磷光性的材料。通常，荧光体可吸收具有第一波长的光且再发射具有不同于第一波长的第二波长的光。例如，“向下转换”荧光体可吸收具有较短波长的光且再发射具有较长波长的光。

LED用于例如包括液晶显示器的背光、指示灯、汽车前灯、闪光灯、专用照明应用的大量应用中且甚至用作通常照明和光照应用中的常规白炽和/或荧光照明的替代物。在这些应用中的许多中，可能希望提供产生具有特定性质的光的光源。

概述