本发明专利技术提出一种暖白光半导体及其具有红色光谱石榴石结构的荧光粉，该暖白色半导体至少具有一半导体异质结与一发光转换层，该半导体异质结与该发光转换层接触，其特征在于：该暖白色发光系由三种光谱带组成，其与该发光转换层的无机荧光粉中的催化剂Ｃｅ、Ｐｒ及Ｄｙ的辐射有关，该荧光粉的化学计量公式为（Ｙ↓［２－ｘ－ｙ－ｚ－ｐ］Ｇｄ↓［ｘ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｐｒ↓［ｚ］Ｄｙ↓［ｐ］Ｏ↓［３］）↓［１．５±α］（Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［２．５±β］，其中０．００１≤ｘ≤０．４，０．０１≤ｙ≤０．２，０．０００１≤ｚ≤０．１，０．０００１≤ｐ≤０．１，０．０１≤α≤０．１及０．０１≤β≤０．１。本发明专利技术的暖白色半导体的色座标为０．４０５≤ｘ≤０．５１５，０．３５５≤ｙ≤０．５５０，校正色温Ｔ≤４０００Ｋ，显色指数Ｒ≥８０，主波长λ≥５６５ｎｍ。
【技术实现步骤摘要】
暖白色半导体及其具有红色石槽石结构的荧光粉专利技术所属
本专利技术系关于一种材料学领域，所论及的荧光粉应 用于暖白色半导体(暖白色照明发光二极管)的生产中。 这种发光二极管中使用了发光转换层，该发光二极管的暖白色发光由三个光谱带组成，分别为入1max=450±25nm，入nnax=560±20nm及入 ,610±3nm,其 中最明亮的红色带与荧光粉中的催化剂Pr有关。先前技术J虽然全世界的半导体电子学发展了 60多年，但固态 光源只实现了10年；尽管有关发光二极管(LED)的著作 从上个世纪60年代就开始为人所知，但是关于固态光源 的研究是以S. Nak謹ra的著作[Blue laser Springer Verlag, 1997 ]的问世为标志(请参照S. Nakamuura and. Blue laser. Springer Verl. Berlin 1997)c最初的发光二极管是作为信号和指示标志，这在「发 光二极管」 一书中已详尽论述(请参照V.Abramov et. USSR 1977)。发光二极管的第一个发展阶段的确立是出 现了面积小的辐射器，这时发光二极管的光技术参数不 高，其特征为l.对于半值角2 e 二30° ,轴向光强度小， 为100-500mcd (亳坎德拉)；2.光通量不高，为O. 1-0. 2 lm; 3.平均寿命为104小时等。由于具有量子尺寸构件的组件得以创造，因此发光二极管的参数得到了实质性提高。其特征被提高至1. 对于2 9=30° ，轴向光强度为100cd; 2.芯片面积为 100X200 u m2,光强度提高到5-10 lm，当芯片面积为 1X1.5 mm2时为200-300 lm; 3.寿命延长至105小时； 4.发光效率为80-100 lm/W。尽管半导体照明组件的技术参数出现了实质性的增 长，但是仍存在一些问题，这些问题需要我们仔细研究 并认真讨论。第一、关于高质量的光，通过显色指数(Ra二 95)来确定。在印刷业、纺织业和珠宝生产以及博物馆、 画廊的陈列室和绘画作品的保存场所中，这个问题非常 重要。第二、与人眼在进化过程中所习惯的照明环境有关，使其在工作中再现高温白热物体譬如蜡烛油芯、 篝火中的碳、爱迪生光源中烧红的钨丝。所有这些物体 的发光温度为T《4000K。如果第一个有关色传输问题的解决通过应用具有 GalnN基础异质结(P-N接面)的发光二极管，其中发光二 极管发射近紫外线光，并且同时使用三原色RGB荧光粉 得以实现；那么第二个问题的解决则有赖于许多专利的 支援。这些问题之一是S. Schimisu所提出的二元发光 组成的发光二极管结构(请参照核发给S. Schimisu等人 的美国专利第US 5，988,925号7.12.1999),其中异质 结发射450-475nm的蓝光并激发(Y-yGdxCey)3AlsCh2组成 的无机荧光粉强烈的黄色光致发光。蓝色(源于异质结) 和黄色(源于荧光粉)两种明亮的光谱带的混合符合于 牛顿互补色原理，并获得白光。这些最初的发光二极管构造(请参照核发给S. Schimisu等人的美国专利第US 5， 988, 925号7.12.51999)保证了所谓的冷白光，其色温为T> 10000K。 本案将这些已知组件作为参照对象加以釆用，它们仍具 有一些实质性的缺陷，其主要原因包括 (Y.yGdxCey)3AhCh2标准荧光粉的辐射组成中完全缺乏红色。通过大量实验，增大了荧光粉辐射中的红色组成， 并在本案的专利技术人所提出的美国专利第US 2005/0088077 Al号专利申请案(请参照N. Soschin等 人所提出的美国专利第US 2005/0088077 Al号专利申请 案)中详尽论述，该专利申请案提出了关于石榴石荧光粉 的新型双催化剂配方，包括了与传统催化剂Ce+3并列的 第二种添加催化剂Pr+3，此外主要阳离子晶格元素-钇及钆具有精确比例。在该专利申请案中所论述的高质量荧 光粉能降低色温至T《5500K,并使发光二极管色座标达 到0. 32《x《0. 36, 0.32《y《0.37。由于这些发光二极 管具有稳定的生产工艺和高光技术参数，因而它们获得 了广泛的应用。尽管已知的发光二极管具有已论述的优点，它们却 仍具有一些缺陷。第一、在发光二极管中高色温T^ 5500K下，眼睛容易产生疲劳，视觉灵敏度被延缓等。 第二、与花、水果和蔬菜等日常物体中的颜色传输情况 下相比，传统炽热源色度容易发生畸变。这些实质性的 缺陷要求我们尽快解决，然而在解决这些问题过程中所 采用的配方往往是临时性的并且质量不高。譬如，用填 充有红色辐射的(Ca，Sr)S:Eu荧光粉的双组分混合料代 替(Y-yGdxCey)3AhCh2单组分荧光粉。这种复合物耐久性不高，只能使发光二极管在几千小时不间断工作中获得 必要的暖白发光。在当今工业上出产具有暖白发光的发光二极管中总是具有一些这样或那样已提出的不很成功 的性能，甚至没有任何一个世界级的光技术公司能够完 全克服。正如已知的，当源于异质结的蓝色和源于发光二极 管的黄色或橙黄色之间的平衡发生变化时，发光效率有时达到最小值，这个值正好位于T^6000K的校正温度区 域。在当今如果对于T^6000K，已知发光效率为ri二 90-150 lm/W，那么对于标准暖白发光而言必须创造出发 光效率11>80-85 lm/W的发光二极管。
技术实现思路
为解决上述已知技术的缺点，本专利技术的主要目的系 提供一种暖白光半导体及其具有红色光谱石榴石结构的 荧光粉，该暖白色半导体是具有光技术意义的暖白辐射 发光二极管，其色温为T《4000K。为解决上述已知技术的缺点，本专利技术的另一目的系 提供一种暖白光半导体及其具有红色光谱石榴石结构的 荧光粉，该暖白色半导体的辐射具有清晰的橙黄-红色色 调，能表现出相适宜的辐射色座标。为解决上述已知技术的缺点，本专利技术的另一目的系 提供一种暖白光半导体及其具有红色光谱石榴石结构的 荧光粉，该暖白色半导体具有足够高的发光效率。为达到上述目的，本专利技术提供一种暖白光半导体， 其具有一半导体异质结与一发光转换层，该半导体异质结与该发光转换层接触，其特征在于该暖白色发光系 由三种光谱带组成，其与该发光转换层的无机荧光粉中 的催化剂Ce、 Pr及Dy的辐射有关，该荧光粉的化学计量公式为(Y2-x-y-z-pGdxCeyPrzDyp03)L5:t a (Al203)2.5士 e ,其中0.001《x《0.4， 0Ky《0.2， 0. 0001《z《0. 1 ， 0. 0001《p《0. 1， 0. 01《a《0. 1及0. 01《P《0. 1。为达到上述目的，本专利技术提供一种具有红色光谱石 榴石结构的荧光粉，其用于暖白光半导体，其的化学计 量公式为(Y2+y.z.pGdxCeyPrzDyp03)土。 (A1203)2 5±e ，其中 0.001《x《0.4， 0.01《y《0*2， 0* 0001《z《0. 1, 0. 0001《p《0. 1, OK a《0. 1及0. 01《P《0. 1。附图简述图l是本专利技术的具有红色光谱标记的暖白色半导体 (发光二极管)的结构示意图，其中1为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种暖白光半导体，其至少具有一半导体异质结与一发光转换层，该半导体异质结与该发光转换层接触，其特征在于：该暖白色发光系由三种光谱带组成，其与该发光转换层的无机荧光粉中的催化剂Ｃｅ、Ｐｒ及Ｄｙ的辐射有关，该荧光粉的化学计量公式为（Ｙ↓［２－ｘ－ｙ－ｚ－ｐ］Ｇｄ↓［ｘ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｐｒ↓［ｚ］Ｄｙ↓［ｐ］Ｏ↓［３］）↓［１．５±α］（Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］）↓［２．５±β］，其中０．００１≤ｘ≤０．４，０．０１≤ｙ≤０．２，０．０００１≤ｚ≤０．１，０．０００１≤ｐ≤０．１，０．０１≤α≤０．１及０．０１≤β≤０．１。
【技术特征摘要】
1. 一种暖白光半导体，其至少具有一半导体异质结与一发光转换层，该半导体异质结与该发光转换层接触，其特征在于该暖白色发光系由三种光谱带组成，其与该发光转换层的无机荧光粉中的催化剂Ce、Pr及Dy的辐射有关，该荧光粉的化学计量公式为(Y2-x-y-z-pGdxCeyPrzDypO3)1.5±α(Al2O3)2.5±β，其中0.001≤x≤0.4，0.01≤y≤0.2，0.0001≤z≤0.1，0.0001≤p≤0.1，0.01≤α≤0.1及0.01≤β≤0.1。2. 如权利要求1所述的暖白光半导体，其中该荧光 粉为具有红色光谱石榴石结构的荧光粉。3. 如权利要求1所述的暖白光半导体，其中该三种 光谱带分为A ^a^450士25nm,入11 max=560±20nm及入ramax=610 ± 3nm。4. 如权利要求l所述的暖白光半导体，其中该无机荧 光粉具有化学计量公式Y2.66Gdo.32Ceo.03Pro.005Dyo.005Al5.02O12.06, 且该无机荧光粉中原 子分率比Ce/(Ce+Pr+Dy) ^0. 75， Pr形成第三种发射光 谱带，并适合于'D2-'C4内部跃迁。5. 如权利要求l所述的暖白光半导体，其中该无机荧 光粉的主要激活离子Ce+3辐射的长波方向上...
【专利技术属性】
技术研发人员：索辛纳姆，罗维鸿，蔡绮睿，
申请(专利权)人：罗维鸿，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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