[发明专利]石榴石型结构的荧光粉及其制成的发光装置

说明书

本发明提供了一种石榴石型结构的荧光粉及其制成的发光装置。该荧光粉的化学式为Ca_aLn_b‑kM¹_cSc_dAl_eM²_fO₁₂:Ce_k，其中，Ln表示三价稀土元素，三价稀土元素为Lu、Y以及Gd中的至少一种；M¹表示Zr和Hf中至少一种；M²表示Ge和Si中至少一种；1.8≤a≤2.2；0.78≤b≤1.2；0.8<c<1.2；0.8<d<1.2；1.8≤e<2.2；0.8<f<1.2；0<k≤0.15。该荧光粉通过调节三价稀土元素的种类、比例以及发光中心元素Ce的浓度，实现了荧光粉的发射峰值波长和光谱覆盖面积的可调节，从而使荧光粉满足不同发光器件对发光材料光色性能的应用要求。

技术领域

本发明涉及荧光材料领域，具体而言，涉及一种石榴石型结构的荧光粉及其制成的发光装置。

背景技术

1993年，日本日亚化学公司成功开发出蓝光GaN发光二极管(LED)，引导了半导体照明时代的到来。半导体白色发光二极管照明设备具有组件体积小、反应速度快、高光效、节能、环保、寿命长等优点，是最具发展前景的照明光源。实现白光LED有3种方案：荧光转换型、多芯片组合型、单芯片多量子阱型。(1)荧光转换型：按半导体芯片发光波长为蓝光或近紫外光又划分为两种，一种是蓝光LED芯片激发黄光荧光粉组合成白光，另一种是近紫外光LED芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉组合成白光。(2)多芯片组合型：红、绿、蓝三基LED芯片组装实现白光。(3)单芯片多量子阱型：同一半导体芯片发射多种颜色的可见光并组合成白光。

目前，荧光转换型白光LED是固体白光照明发展的主流。最早商业化的白光LED是由日本的日亚公司运用GaN基蓝光LED芯片与黄色荧光粉组合实现白光LED照明器件。很重要的原因在于，具有石榴石结构的YAG黄粉具有极其稳定的物化性能和难以比拟的高光效。但是这样一种蓝光芯片与黄色荧光粉的组合存在显色性差，即显色指数低色温高，且在其制成的照明器件存在蓝色光的峰值强度较高、容易引起睡眠障碍等问题，也就是所谓的“蓝光问题”。

近年来，使用近紫外芯片与三基色荧光粉的组合的发光器件，光色性能好，可调范围大，且可选择的荧光粉范围更多。现阶段，传统的三基色荧光粉中，发射蓝光部分的荧光粉主要是BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺(BAM)以及Ca₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺，然而这两种荧光粉一直存在近紫外激发效率低的问题。因而，从基质材料入手，寻找与紫外芯片匹配且化学稳定性好、发光强度和效率高的白色LED用的蓝色荧光粉是一种很好的研发思路。