CN101250408B - 暖白色发光二极管及其带橙黄辐射的荧光粉 - Google Patents

Abstract

本发明系关于一种带橙黄辐射的荧光粉，其用于暖白色发光二极管中，其以稀土石榴石为基质，铈作激化剂，其特征在于：该荧光粉在源于氮化砷镓(InGaN)的短波光激发下具有恒定辐射最大值，该荧光粉基质总化学计量公式为：(∑Ln)₃Al₅O₁₂，其中∑Ln＝Y+Gd+Lu+Yb+Eu，作为激化元素可使用Ce，Pr，Sm，Dy或Er。本发明的荧光粉的组成保证了辐射光谱的恒定最大值，在InGaN发光二极管的使用中保证了很高的辐射光强度，光输出效率为50到80lm/w。此外，本发明还揭露一种暖白色发光二极管。

Description

暖白色发光二极管及其带橙黄辐射的荧光粉

【发明所属技术领域】

本发明系关于一种半导体照明技术，尤指一种源于InGaN氮化物半导体异质结基质的暖白色发光二极管，其以稀土石榴石为基质，铈作激化剂，在源于氮化砷镓(InGaN)的短波光激发下具有恒定辐射最大值的优点。

【先前技术】

现今由于半导体技术的进步，因此半导体照明技术(亦可被称为“固态光源”技术)得到了快速的发展。当今这个领域正在迅速发展，这要归功于先驱们在技术上所取得的成果，这里指的是日本发明家日本亚洲化学公司(Nichia)的中村修一先生发明的源于InGaN的短波半导体发光二极管(请参照S.Nakamura“The Bluelaser diodes”，Berlin，Springer 1997)。

通过半导体异质结(P-N接面)和荧光粉组合可以获得白光辐射。使用紫外线、紫色和蓝色的发光二极管，荧光粉转换辐射合并所产生的白光符合斯托克斯定律(请参照A Berg，P Din.LED.N-Y，Pergamon press，1975及В.А.Абрамов.Авторcкое свидетелъство CCCPN635813，приоритет 09.12.1977)。

在1997～98年，非常明亮的白光发光二极管被研制成功。它采用早为人们熟悉的以钇铝石榴石Y₃Al₅O₁₂:Ce为基质的材料作为荧光粉(请参照G BlasseLuminescence material.Berlin，Springer，1994)早期运用在专业的电子射线仪。最初的白色发光二极管所使用的石榴石荧光粉辐射的黄光与发光二极管所辐射的蓝光合并后产生冷白色调的白光。

同时，该已知的专利包括了基本的缺陷，本发明将把该已知的专利作为参照加以采用。与冷白色辐射这个缺陷相同，发光二极管和作为它的辐射基质的荧光粉YAG:Ce还具有一系列的其它本质缺陷：1.不高的量子辐射输出；2.基本上发光二极管的总发光效率低；以及3.发光二极管在工作过程中稳定性不强。

注意到上述这些所有本质缺陷，已有专用荧光粉被研制成功，其可保证在白色发光二极管辐射中得到更多的暖色调。其系在这种荧光粉的成分中添加钆离子(Gd⁺³)。

正如人们所知，在钇铝石榴石中的钇和钆之间形成了固体相熔化合物，其浓度范围是：Gd约为50％原子单位。在这种情况下，(Y，Gd)₃Al₅O₁₂的禁区宽度减小，同时激化剂铈离子(Ce⁺³)的辐射能阶发生下降的现象。辐射只从低能阶的Ce⁺³发生，因此在荧光粉辐射中大多是橙色离子。

尚有一些公司生产了这种以钇和钆石榴石之间的固熔体为基质，以铈为激化剂的荧光粉作为暖白辐射发光二极管的覆盖物加以使用。尽管对荧光粉的鉴定有近5年的实验，但还是可以注意到一系列的本质缺陷：1.光谱最大值的波长变化取决于发光二极管工作时的温度特性；2.荧光粉加热时其发光亮度急骤减少(“温度猝灭”)；以及3.当发光二极管工作的温度条件变化时，荧光粉辐射的色鉴定发生变化。

除此以外，外国厂商所制作的荧光粉无论是冷白色的还是暖白色的，其的持久性均不高。例如，有资料显示，一家著名日本厂商制造的源于InGaN和石榴石荧光粉的发光二极管当它持续工作在第一个1000小时之后，其发光亮度减少15-20％，这诚属美中不足之处。

因此，需要研制出一种暖白色发光二极管及其带橙黄辐射的荧光粉，该暖白色发光二极管可减小当减少亮度、色度和光学最大值时所受到的温度制约作用。此外，该带橙黄辐射的荧光粉在长时间实验的过程中不会出现亮度减少的现象。

【发明内容】

为解决上述公知技术的缺点，本发明的主要目的系提供一种暖白色发光二极管及其带橙黄辐射的荧光粉，可通过在该荧光粉成分中添加与Ce⁺³有关系的补充成分而得以控制荧光粉辐射的光谱曲线类型。

为解决上述公知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种暖白色发光二极管及其带橙黄辐射的荧光粉，其可在波长大于极值之后还有五个相对的极值出现，它的值同样可以在横坐标轴上精确地测出。

为达到上述目的，本发明提供一种带橙黄辐射的荧光粉，其用于暖白色发光二极管中，其以稀土石榴石为基质，铈作激化剂，其特征在于：该荧光粉在源于氮化砷镓(InGaN)的短波光激发下具有恒定辐射最大值，该荧光粉基质总化学计量公式为：(∑Ln)₃Al₅O₁₂，其中∑Ln＝Y_1-x-y-z-pGd_xLu_yYb⁺³ _zEu⁺³ _p，其中0.001≤X≤0.1，0.000≤Y≤0.02，0.000≤Z≤0.001，0.000≤P≤0.05，作为激化元素可使用Ce，Pr，Sm，Dy或Er。

为达到上述目的，本发明提供一种暖白色发光二极管，其具有InGaN半导体异质结为基质，该InGaN半导体异质结的辐射表面和棱面覆盖着荧光粉层，该荧光粉层中的荧光粉的组成如上所述，其特征在于：该发光二极管总的白光辐射来自于该荧光粉的发光与该InGaN半导体异质结的蓝色辐射的混合，并具有从T＝2800到4300K的色温。

其中，该恒定辐射最大值为λ＝567.8±5nm，其半波宽λ_0.5＝116.3～124nm。其中，可使用位于氧化态+3的元素Ce⁺³，Pr⁺³，Sm⁺³，Dy⁺³或Er⁺³作为激化元素。

其中，该稀土元素组成了荧光粉晶格的基质，它们来自于∑Ln＝Y_1-x-y-z-pGd_xLu_yYb⁺³ _zEu⁺³ _p，其浓度范围为：0.001≤X≤0.1，0.000≤Y≤0.02，0.000≤Z≤0.001，0.000≤P≤0.05，且该激化剂混合物在组成荧光粉基质的阳离子中的总浓度不超过∑激化＝[Ce⁺³+Pr⁺³+Sm⁺³+Dy⁺³+Er⁺³]＝0.05原子分率。

其中，该Gd⁺³离子在基质中的最合适含量范围为：0.01≤[Gd]≤0.03原子分率，同时Lu⁺³离子在基质中的最合适含量范围为：0.005≤[Lu]≤0.01原子分率。

其中，该激化剂Ce⁺³离子的最合适含量范围为：0.02≤[Ce⁺³]≤0.04，同时第二激化剂Sm⁺³离子的含量范围为：0.005≤[Sm⁺³]≤0.01，并且至少50％的该Sm离子处于氧化态+3。

其中，当恒常激发时，该荧光粉的光谱曲线在波长大于最大值波长上具有5个相对极值。在这个波长下，它的强度比主要激化剂Ce⁺³离子的辐射强度高出0.5-10％。

其中，该荧光粉辐射光谱的长波部分可以通过短和极短光激脉冲发生变化，脉冲持续时间为τ＝11微秒到1毫秒。

其中，该荧光粉辐射的光谱流明当量为240≤Q_L≤300lm/w。

其中，当该荧光粉的具体组成为(Y_0.9349Gd_0.03Lu_0.005Yb_0.0001Ce_0.025Sm_0.005)₃Al₅O₁₂时，其辐射色坐标为x＝0.385，y＝0.45，同时色纯度增加0.06。

其中，当该荧光粉的具体组成为(Y_0.94Gd_0.01Lu_0.005Yb_0.0001Ce_0.029Sm_0.0159)₃Al₅O₁₂时，其辐射色坐标为x＞0.40，y＞0.47，同时辐射光纯度大于0.63。

其中，该荧光粉的粉末平均直径为2≤d_cp≤4微米。

【附图说明】

图1是本发明荧光粉的光色参数分析测试报告。

图2是本发明荧光粉的光色参数分析测试报告。

图3是采用JL-1166型激光粒度仪的本发明荧光粉的测试报告。

【实施方式】

首先，本发明的目的在于消除上述钇铝石榴石(YAG)荧光粉的缺陷。为了达到这个目标，本发明的带橙黄辐射的荧光粉系用于暖白色发光二极管中，其以稀土石榴石为基质，铈(Ce)作激化剂，其特征在于：该荧光粉在源于氮化砷镓(InGaN)的短波光激发下具有恒定辐射最大值，该荧光粉基质总化学计量公式为：(∑Ln)₃Al₅O₁₂，其中∑Ln＝Y_1-x-y-z-pGd_xLu_yYb⁺³ _zEu⁺³ _p，其中0.001≤X≤0.1，0.000≤Y≤0.02，0.000≤Z≤0.001，0.000≤P≤0.05，作为激化元素可使用铈(Ce)，镨(Pr)，镝(Dy)，铒(Er)或钐(Sm)。

以下简单阐释本发明的荧光粉的成分的物理化学原理。首先，阳离子晶格的基质是钇(Y)离子、钆(Gd)离子、镥(Lu)离子、镱(Yb)离子和铕(Eu)离子，它们中的每一个都具有独特的作用。钇离子作为主要组成的原因在于它的离子半径大小适中，为τ_Y＝0.97A，并且具有高的配位数K＝12。由于这个原因，钇离子很容易代替半径值大或者小的稀土离子并形成荧光粉基质的坚固晶格。钆离子被广泛使用在制备石榴石荧光粉的各种配料中，它的主要作用包括激发带和激化剂铈离子(Ce⁺³)辐射带的光学位移。然而，下列说明中将会指出，在本发明的配料中使用的钆离子(Gd⁺³)的浓度将发生实质性的减少。如上所述，当晶格中存在大量的钆原子时，铈离子(Ce⁺³)的发光强度会因温度上升而降低，因此，将Gd含量减少即可排除此现象。此外，在配料中使用两种最小尺寸的稀土离子比如：镏离子(Lu⁺³)，τ_Lu＝0.83A和Yb，τ_Yb＝0.81A，保证了在石榴石基质内部结晶静电场梯度减小，刺激铈离子(Ce⁺³)的各种辐射程度。

当石榴石晶格中添加镥离子(Lu⁺³)时，Ce⁺³离子激发光谱位移至短波长，其波长为λ_max＝460～440nm。同时，添加的Lu⁺³离子将提高荧光粉的发光亮度，我们可确定，在荧光粉基质中Lu⁺³离子原子分率增加至1％时，其发光亮度增大1.25～1.5％。添加两种不同氧化程度的镱(Yb)离子，甚至当它们的量很小时却能调整荧光粉的重要参数值，比如余辉持续时间。

铕(Eu)离子同样可以以两种氧化程度的形式Eu⁺³和Eu⁺²位于石榴石晶格中。第一种形式Eu⁺³显出弱的旋光性，但是它的发光实际上充分被Ce⁺³离子所吸收，Eu⁺²离子在晶格中的存在保证了激发光的强烈吸收。

荧光粉粉末颜色趋向更加鲜艳的黄色，它的反射系数以λ＞560nm的区域变成大于等于R≥75％。因此，本发明的荧光粉基质的新构成包括了氧化程度为恒量的离子Y⁺³，Gd⁺³，Lu⁺³和氧化程度为变量的离子Eu⁺²，Eu⁺³和Yb⁺²，Yb⁺³。根据本发明的想法，这样的基质构成从未使用过。该荧光粉成分的新构成保证了一系列的光学优越性能：1.强烈吸收异质结蓝色原辐射；2.很高的发光量子输出；3.温度升高对辐射的影响并不显著；以及4.光谱最大值和半宽的特性不变。

本发明的荧光粉具有类似优点，其特征在于：稀土元素组成了荧光粉晶格的基质，其从∑Ln＝Y_1-x-y-z-pGd_xLu_yYb_zEu_p系列中取得，在上述材料中其浓度为：0.001≤X≤0.1，0.000≤Y≤0.02，0.000≤Z≤0.001，0.000≤P≤0.05。在这种条件下，掺杂激化剂的混合物在荧光粉基质构成的阳离子数目的总浓度不超过∑TR⁺³＝[Ce⁺³+Pr⁺³+Sm⁺³+Dy⁺³+Er⁺³]＝0.05原子分率。

组成本发明的荧光粉结构的元素数量对比关系使得该荧光粉能准确并且可再生产地制出。为了更加可靠地获取指定特性的材料，所提出的荧光粉的特征在于：在荧光粉基质中Gd⁺³离子的最适宜含量范围是：0.01≤[Gd]≤0.03原子分率，同时在基质中Lu⁺³的最适宜含量为：0.005≤[Lu]≤0.01原子分率。

与石榴石基质的标准荧光粉成分的浓度相比，上述数量具有实质性地减少(通常在标准荧光粉中使用大约30％的钆和5％的镥)。类似的基本成分的浓度减少使得本发明的材料的成本能够实质性地降低。

本发明的材料组成的上述优点不是唯一的。已提出的同样组成的荧光粉其特征在于：主要激化剂混合物具有最适宜的含量。具体而言，荧光粉基质中铈离子含量的范围是：0.02≤[Ce⁺³]≤0.04，同时，第二种激化剂离子钐含量的范围是：0.005≤[Sm]≤0.01，同时，其它激化剂混合物含量的范围是：0.001≤[Pr⁺³]≤0.003，0.0005≤[Dy⁺³]≤0.005及0.0005≤[Er⁺³]≤0.0005。在具体荧光粉的组成中，一定要具有至少两种基本的激化剂，也就是铈离子(Ce⁺³)和钐离子(Sm⁺³)。其余三种激化剂离子的存在则取决于荧光粉在发光二极管中的具体用途。当着重强调荧光粉的黄色辐射时，需要在荧光粉成分中添加铒离子(Er⁺³)。当为了着重强调荧光粉成分中光谱最大值基本波长的辐射集中性时，可以添加镝离子(Dy⁺³)。为了放大其中的二次辐射带，在荧光粉成分中加入镨离子(Pr⁺³)。

本发明的荧光粉的最重要的特点在于：通过在荧光粉成分中添加与铈离子(Ce⁺³)有关系的补充成分而得以控制荧光粉辐射的光谱曲线类型。光谱自身的类型是它的一个特点。

另外指出，本发明的荧光粉的主要区别是它不同寻常的光谱类型。高斯曲线有对称的垂直轴，它通过光谱最大值的点为垂直轴，投影在横坐标轴的值左右对称。与高斯曲线不同的是，本发明的荧光粉可得到极不对称的轴射曲线。在曲线中有两个相对极值，波长约为λ＝545.8～567.8nm，它们中间有凹槽，它的辐射强度比最大值时约低5％。

本发明的荧光粉的光谱还有一个特性：在波长大于极值之后还有五个相对的极值出现，它的值同样可以在横坐标轴上精确地测出。标准YAG:Ce和所提出的荧光粉的详细对比在表1中列出。表1中列出了本发明的荧光粉和标准YAG:Ce的光谱曲线特性的比较。

表1

№	参数	本发明的荧光粉	标准YAG:Ce
				1	光谱曲线类型	带两个斜度的曲线	高斯轴对称曲线
2	光谱最大值区别	两个相近的相对最大值，五个较小的	一个光谱最大值
						相对极值
3	对称轴区别	无	有，通过极值和横坐标轴上的点
				3′	辐射能量集中性	L/Δλ～250	～200
4	光谱曲线半波宽	中等宽度的Δ＝114～118HM	宽Δ＝129.1HM
				5	符合给定光谱的色纯度	0.5966-0.7220	0.5843
6	色坐标总数	0.84～0.88	0.84
				7	暖红光在光谱中的分率	1％	5％

由表1可以得知，本发明的荧光粉在基本光谱形式中不同于已知的YAG:Ce组成。以下将会说明这些基本区别同样也不是唯一的。在本发明的荧光粉中发现了多色性现象或者套色现象。当恒常激发时，荧光粉光谱如上所述。假如将恒常激发改为窄脉冲激发，脉冲持续时间为τ＝5ms时，发生了可视的光谱变化，主要是光谱变窄。

在白光发光二极管中，有时肉眼可以观察到荧光粉辐射变绿，也就是说荧光粉中橙色次能带辐射线变弱，这个现象对于发光二极管在照明中的使用而言是没什么特别的。然而，对于建筑业、广告业等而言，在创造专业的色效果方面却极其重要。用异质结改变荧光粉照明的脉冲时间可以改变光源辐射的色度。对于荧光粉的类似属性，我们未曾发现它在白色发光二极管中被使用到。计算方式是确定所提出的荧光粉的辐射流明当量值。对于图1的本发明荧光粉的组成成分而言，其流明当量值为Q_L＝250lm/w。首先，它取决于材料辐射的光谱右翼的长波位移。同时，对于这种材料达到Ra色度系数值而言，橙红区域Ra具有最大值。在图2中显示了带有主要组分浓度变化的荧光粉光谱图，在这种情况下，由于向黄色光谱区域的位移(λ＝545.8nm)，因此荧光粉流明当量实质性增长至Q_L＝290lm/w。假如在荧光粉成分中增大某些掺杂质离子的浓度如Lu⁺³离子的浓度，那么黄橙光谱主要最大值会分成两个，出现了第二个光谱最大值λ＝545.8nm。对于类似的荧光粉(如图2所示)而言，流明当量很高，其值为Q_L＞＝300lm/w。

再一次指出本发明的荧光粉不同寻常的性能，包括它的高色纯度，这对于橙色和红色光谱区域尤为重要。在这个区域中，我们确定具体组成的荧光粉辐射具有＞0.60的高色纯度值，同时色坐标值为x＝0.390，y＝0.45，(Y_0.9Gd_0.03Lu_0.0199Yb_0.0001Ce_0.025Sm_0.005)₃Al₅O₁₂。对于其它的而言，另一种荧光粉的化学组成(Y_0.93Gd_0.01Lu_0.0099Yb_0.0001Ce_0.025Sm_0.005)₃Al₅O₁₂橙黄色辐射纯度大于0.63，同时色坐标总值很高，∑x+y≥0.90。对于荧光粉在辐射色纯度的这些应用于制造暖白色发光二极管中的特点而言，其同样在前述或公知文献中没有记载。

本发明的荧光粉的重要特点在于它的分散组成。在白色发光二极管中使用的荧光粉粉末的尺寸大小问题长期在各种专利文献中引发争论。在最初的专利文献中确认仅仅需要细散粉末，并认为它能够在半导体异质结和辐射棱面的表面制出辐射覆盖物。然而，很快这种白色发光二极管的制成品证实非常细散的荧光粉粉末不具备高发光亮度。关于仅仅使用大颗粒的荧光粉粉末的建议也难以实现，这是因为在实际中产生了难以获得白光的问题。然而通过本发明的资料可以确定，要解决这些复杂的问题，必须具有中等分散性的荧光粉粉末，其最大尺寸约10微米。

然而，为了保证高辐射能力，这些粉末应当具有清晰的棱面形态，也就是说具有自然侧面棱和结晶形状。它能在自然界的具体化合物矿物中找到并组成了荧光粉基质。在本发明的荧光粉中，最初成功得到的粉末形状为六角形的十二面体，也就是带有正六边形的十二棱面。

对于荧光粉粉末还有一个要求在于在辐射光谱范围具有高透明度。对于分散配制的确定，要使用镭射绕射器，粉末尺寸测量的精确度达到0.1微米，粉末光学透明度在光学微电视仪器上进行检查。分散组成的测量结果在图3中，频率分布器显示了粉末的分布，而在表格中示出了有关粉末的直径和表面积大小的资料。我们认为最合适的中等粉末直径大小为2微米＜d_cp≤4微米。必须指出，在工业中生产出具有上述分散性的已提出的荧光粉并不容易。还提出了在控制气体(H₂+N₂，微量AlF₃)时，从细散原料中的固相合成法能解决所有的问题。

最合适的合成温度为1480～1520℃，持续时间为6-20小时。有关本发明的橙黄荧光粉各种样品的资料在表2中呈现。从表中援引的资料中可以很好地判断，已提出的荧光粉辐射色坐标在以下区间值中发生变化：x＝0.38±0.02和y＝0.46±0.02，也就是说变化不显著。该荧光粉辐射总是具有必需的橙黄色，它同半导体异质结的蓝色和浅蓝色辐射能够很好地混合并制出照明所需的暖白色。

表2

№	荧光粉基本组成	激活混合物组成	色坐标x    y	发光亮度	QL值
						1	(Y0.924Gd0.03Lu0.005Yb0.00 01Eu0.005)3Al5O12	Ce0.025Pr0.002Sm0.005Dy0.0 039	0.3850.452	30050	295
2	(Y0.939Gd0.01Lu0.01Yb0.000 1)3Al5O12	Sm0.01Ce0.03Pr0.005Er0.004	0.40150.4698	27960	255
						3	(Y0.85Gd0.088Lu0.01Yb0.002)3Al5O12	Ce0.03Sm0.015Pr0.002Dy0.001Er0.002	0.42800.4682	28720	300
4	(Y0.96Lu0.01Eu0.013)3Al5O12	Ce0.01Dy0.001Sm0.005Er0.00 1	0.3960.4722	29790	295
						5	(Y0.96Gd0.01Eu0.012)3Al5O12	Ce0.01Dy0.001Sm0.005Er0.00 1Pr0.001	0.41120.4696	31000	305
6	(Y0.96Eu0.01Yb0.0001)3Al5O12	Ce0.02Er0.001Sm0.01	0.40760.4702	30750	300

7	(Y0.9Gd0.01Lu0.02Yb0.001Eu0.02)3Al5O12	Ce0.02Er0.005Sm0.02Pr0.004	0.40960.4708	29790	295
						8	(Y0.93Gd0.01Lu0.01Yb0.001Eu0.01)3Al5O12	Ce0.005Er0.004Sm0.025Pr0.00 4Dy0.001	0.41040.4692	30100	260
9	(Y，Gd，Ce)3Al5O12标准	------	0.3640.394	28600	280

此外，本发明还揭露一种暖白色发光二极管，其具有InGaN半导体异质结为基质，该InGaN半导体异质结的辐射表面和棱面覆盖着荧光粉层，该荧光粉层中的荧光粉的组成如上所述，其特征在于：该发光二极管总的白光辐射来自于该荧光粉的发光与该InGaN半导体异质结的蓝色辐射的混合，并具有从T＝2800到4300K的色温。

其中，当电流J＝20mA时，其输出功率为ζ＝80lm/w；当通过该InGaN半导体异质结的总电流为J＝350mA时，其输出功率为ζ＝50lm/w。

将装配好的发光二极管供给电功率，同时电压为V＝3.45～3.55v，通过电流变化范围为J＝20～350mA。借助于装在光球中的专业仪器将发光二极管成品的光照技术进行安装。本发明的暖白色发光二极管的辐射具有相同的宽角2θ＝140并具有2800～4300K的色温，符合白光源的暖白范围，辐射色坐标为x＝0.38±0.02，y＝0.39±0.02。这表明了荧光粉合成和暖白色发光二极管制出的技术参数保持在稳定的水准。

正在制作的暖白色发光二极管的光通量已测定，这个值的确定取决于使用在暖白色发光二极管中的组元的品质：异质结荧光粉、有机薄膜层以及通过异质结的电流，J₁＝20mA，J₂＝100mA，J₃＝350mA，相应电功率为W₁＝68mw，W₂＝340mw及W₃＝1000mw。同时光通量为F₁＝5.45～5.80lm，F₂＝22.0～22.6lm，F₃＝56～60lm。根据这些资料，本发明的暖白色发光二极管的发光效率为80～84lm/w，在大电流范围内，发光效率为50～52lm/w 。

持续工作时的光技术参数的稳定度是暖白色发光二极管最重要的参数。我们注意到在有些专利中经过1000小时，其发光二极管的光强度和光通量会降低。根据本发明的资料，类似的快速变化是与荧光粉粉末和聚合粘合剂之间的光学接触受到破坏有关联的。本发明的荧光粉在长时间试验的实验中不具备任何缺陷，我们确定，用本发明的荧光粉装配的暖白色发光二极管的初始光强度值可提高4～16％。发光二极管的这种不同寻常的性能是以所提出荧光粉的高品质为条件的。

本发明的荧光粉的优点在于，当在有机薄膜层成分中加入指定的材料时，它同半导体异质结发生光学作用。

综上所述，本发明的暖白色发光二极管可减小当减少亮度、色度和光学最大值情况时所受到的温度制约作用，此外，其带橙黄辐射的荧光粉在长时间实验的过程中不会出现亮度减少的现象，因此，确可改善已知钇铝石榴石(YAG)荧光粉的缺点。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内可作少许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1.一种带橙黄辐射的荧光粉，其用于暖白色发光二极管中，其以稀土石榴石为基质，其特征在于：该荧光粉在源于氮化砷镓的短波光激发下具有恒定辐射最大值，该荧光粉基质总化学计量公式为：(Y_1-x-y-z-pGd_xLu_yYb³⁺ _zEu³⁺ _p)₃Al₅O₁₂，其中0.001≤X≤0.1，0.000≤Y≤0.02，0.000≤Z≤0.001，0.000≤P≤0.05，使用Ce，Pr，Sm，Dy或Er作为激化元素。

2.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该恒定辐射最大值为λ＝567.8±5nm，其半波宽λ_0.5＝116.3～124nm。

3.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中使用位于氧化态+3的元素Ce³⁺，Pr³⁺，Sm³⁺，Dy³⁺或Er³⁺作为激化剂。

4.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该稀土元素组成了荧光粉晶格的基质，它们来自于Y_1-x-y-z-pGd_xLu_yYb³⁺ _zEu³⁺ _p，其浓度范围为：0.001≤X≤0.1，0.000≤Y≤0.02，0.000≤Z≤0.001，0.000≤P≤0.05。

5.如权利要求4所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该激化元素Ce、Pr、Sm、Dy和Er的混合物在组成荧光粉基质的阳离子中的总浓度不超过∑激化＝[Ce³⁺+Pr³⁺+Sm³⁺+Dy³⁺+Er³⁺]＝0.05原子百分比。

6.如权利要求4所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该Gd³⁺离子在基质中的含量范围为：0.01≤[Gd]≤0.03原子百分比，同时Lu³⁺离子在基质中的含量范围为：0.005≤[Lu]≤0.01原子百分比。

7.如权利要求4所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该激化剂Ce³⁺离子的含量范围为：0.02≤[Ce³⁺]≤0.04，同时激化剂Sm³⁺离子的含量范围为：0.005≤[Sm³⁺]≤0.01，并且至少50％的该Sm离子处于氧化态+3。

8.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该荧光粉辐射的光谱流明当量为240≤Q_L≤300lm/w。

9.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该荧光粉的具体组成为(Y_0.9349Gd_0.03Lu_0.005Yb_0.0001Ce_0.025Sm_0.05)₃Al₅O₁₂时，其辐射色坐标为x＝0.385，y＝0.45，同时色纯度增加0.06。

10.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该荧光粉的具 体组成为(Y_0.94Gd_0.01Lu_0.005Yb_0.0001Ce_0.029Sm_0.0159)₃Al₅O₁₂时，其辐射色坐标为x＞0.40，y＞0.47，同时辐射色纯度大于0.63。

11.如权利要求1所述的带橙黄辐射的荧光粉，其中该荧光粉的粉末平均直径为2≤d_cp≤4微米。

12.一种暖白光发光二极管，其具有InGaN半导体异质结为基质，该InGaN半导体异质结的辐射表面和棱面覆盖着荧光粉层，该荧光粉层中的荧光粉的组成如权利要求1所述，其特征在于：该发光二极管总的白光辐射来自于该荧光粉的发光与该InGaN半导体异质结的蓝色辐射的混合，并具有从T＝2800到4300K的色温。

13.如权利要求12所述的暖白色发光二极管，其中当电流J＝20mA时，其输出功率为ζ＝80lm/w，当通过该InGaN半导体异质结的总电流为J＝350mA时，其输出功率为ζ＝50lm/w。 

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