CN103717705A - 镓取代的钇铝石榴石荧光粉和包含它的发光装置 - Google Patents

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Abstract

本文提供包括用镓取代的YAG荧光粉，例如YaCebAlcGadOz的荧光粉组合物，其中a、b、c、d和z均为正数。本文也提供包括用镓取代的YAG荧光粉的固态发光装置。

Description

镓取代的钇铝石榴石荧光粉和包含它的发光装置
发明背景
本发明涉及荧光粉(phosphor)组合物和涉及包含荧光粉组合物的发光装置。
背景
发光二极管(“LEDs”)为熟知的能够产生光的固态照明装置。LEDs通常包括可在半导体或非半导体衬底，例如蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓衬底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活性层。当跨活性层施加足够的电压时，n-型半导体层中的电子和p-型半导体层中的空穴流向活性层。当电子和空穴彼此流向对方时，其中一些电子与空穴“相撞”并重新结合。每次发生这种情况，发射光的光子，这就是LED如何产生光的。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”(即电子与空穴重新结合的区域)的薄外延层的结构。
LEDs通常具有紧紧围绕在“峰值”波长(即其中LED的辐射发射光谱达到其如经光检测器检测的最大值的单波长(single wavelength))周围的窄的波长分布。例如，典型LED的光谱功率分布可具有例如约10-30 nm的全宽度，其中宽度在一半最大照明(称为半峰全宽或“FWHM”宽度)处测量。因此，LEDs通常由其“峰值”波长或者由其“主”波长进行确认。LED的主波长为与由LED发射的光具有如由人眼感知的相同表观颜色的单色光的波长。因此，主波长与峰值波长的不同之处在于主波长考虑人眼对不同波长的光的敏感性。
因为大多数LEDs几乎为似乎发射具有单一颜色的光的单色光源，已经使用包括发射不同颜色光的多个LEDs的LED灯，以提供产生白光的固态发光装置。在这些装置中，由单个LED芯片发射的不同颜色的光结合产生期望的白光的强度和/或颜色。例如，通过同时给红、绿和蓝光发射LEDs通电，生成的结合光依光源红、绿和蓝LEDs的相对强度而定可能呈现白色或近白色。
通过用发光材料围绕单色LED也可产生白光，所述发光材料将由LED发射的一些光转换为其它颜色的光。结合由单色LED发射的通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可产生白色或近白色的光。例如，单一的蓝色发光LED芯片(例如由氮化铟镓和/或氮化镓制成)可与黄光荧光粉、聚合物或染料，例如铈掺杂的钇铝石榴石(其具有化学式Y3Al5O12:Ce，并且通常称为YAG:Ce)组合使用，这种铈掺杂的钇铝石榴石“降频转换”由LED发射的一些蓝光的波长，把其颜色变为黄色。自氮化铟镓制备的蓝色LEDs呈现高的功效(例如外量子效率高达60%)。在蓝色LED/黄色荧光灯下，蓝色LED芯片产生具有主波长为约445-470纳米的发射，和荧光粉产生具有峰值波长为约550纳米的黄色荧光来应对蓝光发射。一些蓝光通过荧光粉(和/或荧光粉颗粒之间)而没有降频转换，同时相当大部分的光被荧光粉吸收，其变为激发的并发射黄光(即蓝光降频转换成为黄光)。蓝光与黄光组合可对观察者呈现白色。这种光的颜色一般地被视为冷白色。在另一种方法中，通过用多色荧光粉或染料围绕LED可使来自紫色或紫外发光LED的光转换为白光。不论发生何种情况，也可加入红色发光荧光粉颗粒(例如基于CaAlSiN3 (“CASN”)的荧光粉)以改善光的显色性能，即使得光显得更加“温暖”，特别是当单色LED发射蓝色或紫外光时。
正如上面所提到的，荧光粉为一种已知种类的发光材料。荧光粉可指任何材料，这种材料吸收一种波长的光并在可见光谱内重新发射不同波长的光，而不管吸收和重新发射之间的延迟和不管所涉及到的波长。因此，术语“荧光粉”本文可用于指有时称为荧光性和/或磷光性材料。通常，荧光粉可吸收具有第一波长的光并重新发射具有不同于第一波长的第二波长的光。例如，“降频转换”荧光粉可吸收具有较短波长的光并重新发射具有较长波长的光。
LEDs用于许多应用，包括例如液晶显示器的逆光照明、指示灯、汽车前灯、闪光灯、特殊照明应用以及甚至在一般照明和照明应用中作为传统白炽和/或荧光照明的替代物。在许多这些应用中，可能合乎需要的是提供产生具有特殊性能的光的照明光源(lighting source)。
概述
依据本发明的一些实施方案提供包含钇铝石榴石(YAG)荧光粉作为主要荧光粉的荧光粉组合物，其中将镓代入(substituted into) YAG荧光粉晶格中。在一些实施方案中，铈也代入YAG荧光粉中。向YAG晶格中加入镓可产生一种荧光粉材料，这种材料在产生暖白光(warm white light)的发光装置中不再需要黄色和绿色荧光粉两者，而是代之以在一种材料中提供必要的发射。依据本发明的实施方案还提供包含YaCebAlcGadOz作为主要荧光粉的荧光粉组合物，其中a、b、c、d和z为正数，和其中R=(a+b)/(c+d)和0.5<R<0.7。在一些实施方案中，b/(a+b)=mol % Ce，和0<mol % Ce<10；d/(c+d)=mol % Ga；和0<mol % Ga<50。另外，在一些实施方案中，z名义上为12。在特定的实施方案中，2< mol % Ce<4；10< mol % Ga<30；和0.5<R≤0.6。在一些实施方案中，主要荧光粉以总荧光粉浓度的50-100重量%范围内的浓度存在。
在本发明的一些实施方案中，荧光粉组合物把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有500 nm-570 nm范围内的峰值波长的辐射。在一些实施方案中，荧光粉组合物包含把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有600 nm-660 nm范围内的峰值波长的辐射的第二荧光粉。在一些实施方案中，第二荧光粉包含氮化物和/或氮氧化物荧光粉。在特定的实施方案中，第二荧光粉包含(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+。
在本发明的一些实施方案中，荧光粉组合物作为具有2-25 μm范围内的平均粒子直径的颗粒存在。在一些实施方案中，荧光粉组合物也包含粘合剂。
依据本发明的一些实施方案也提供包含固态照明光源和依据本发明的实施方案的荧光粉组合物的发光装置。在一些实施方案中，荧光粉组合物把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有500 nm-570 nm范围内的峰值波长的辐射。在一些实施方案中，荧光粉组合物包含把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有600 nm-660 nm范围内的峰值波长的辐射的第二荧光粉。在一些实施方案中，发光装置包含单独的第二荧光粉组合物，以致荧光粉组合物和第二荧光粉组合物一起把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有600 nm-660 nm范围内的峰值波长的辐射。在一些实施方案中，荧光粉组合物作为单晶荧光粉存在。
在本发明的一些实施方案中，荧光粉组合物把由固态照明光源发射的至少一些辐射降频转换为具有大于580纳米的峰值波长的辐射。在一些实施方案中，荧光粉组合物把由固态照明光源发射的至少一些辐射降频转换为具有530纳米-585纳米之间的峰值波长的辐射，和把由固态照明光源发射的至少一些辐射降频转换为具有600纳米-660纳米之间的峰值波长的辐射。
在本发明的一些实施方案中，固态照明光源包含发射具有蓝色范围内的主波长的光的发光二极管。在特定的实施方案中，蓝色LED的主波长在约445 nm-470 nm之间。
在一些实施方案中，发光装置发射具有约2500K-4500K之间的相关色温的暖白光。在一些实施方案中，发光装置发射具有约2500K-3300K之间的相关色温的暖白光。在一些实施方案中，发光装置具有至少90的CRI值。在一些实施方案中，由发光装置发射的光具有在1931 CIE色度图上的7个MacAdam椭圆形黑体轨迹范围内的色点(color point)和具有约2500K-约3300K之间的相关色温。另外，在本发明的一些实施方案中，发光装置具有高于50的CRI R9组件。
附图简述
图1为说明普朗克轨迹位置的1931 CIE色度图的图表。
图2为自依据本发明实施方案的荧光粉组合物形成的颗粒的扫描电子显微镜图像。
图3为自依据本发明实施方案的荧光粉组合物形成的颗粒的扫描电子显微镜图像。
图4为说明于450 nm激发时，依据本发明的实施方案的荧光粉组合物的Ga和Ce浓度对光致发光光谱的ccx坐标的影响的图表。
图5为说明于450 nm激发时，依据本发明的实施方案的荧光粉组合物的Ga和Ce浓度对光致发光光谱的ccy坐标的影响的图表。
图6为说明于450 nm激发时，对于不同的依据本发明实施方案的荧光粉组合物的光致发光光谱的代表性颜色坐标的图表。也显示LuAG:Ce/YAG:Ce的50:50混合物的色点用于比较。
图7显示依据本发明实施方案的荧光粉组合物的光致发光光谱。也显示市售LuAG:Ce、市售YAG:Ce和LuAG:Ce/YAG:Ce的50:50混合物的光谱用于比较。
图8A-8D为依据本发明实施方案的固态发光装置的各种视图。
图9A-9E为说明可用于把荧光粉组合物应用于依据本发明实施方案的LED芯晶片(chip wafer)的制作步骤的截面图。
图10A显示含有各种依据本发明实施方案的组合物的发光装置的色点图，其中红色荧光粉作为第二荧光粉包含在内。也提供结合相同的红色荧光粉的LuAG:Ce/YAG:Ce的50:50物理混合物的色点用于比较。
图10B显示在图10A中显示的点的亮度。
图10C显示在图10A中显示的点的CRI。
图10D显示在图10A中显示的点的CRI的R9组件。
本发明实施方案的详述
本发明现将参照其中显示本发明实施方案的附图在下文进行更充分地描述。然而，本发明不应视为受限于本文阐述的实施方案。更正确地说，提供这些实施方案是为了使本公开变得更详尽和完整，并将本发明的范围充分地转达给本领域的技术人员。在绘图中，为清晰起见夸大了层的厚度和区域。同样的数字自始至终指涉同样的元件。本文使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和全部组合。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的，并且不打算限制本发明。本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”打算也包括复数形式，除非上下文另外明确指明。应该进一步理解，当用于本说明书时，术语“包含”和/或“包括”及其衍生形式，指定存在所阐述的特征、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其它特征、操作、元件、组件和/或其组合。
应该理解当元件，例如层、区域或衬底被称为“在”或延伸“到”另一个元件上时，其可直接在或直接延伸到另一个元件上，或者也可存在介入元件。相比之下，当元件被称为“直接在”或延伸“直接到”另一个元件上时，不存在介入元件。也应该理解当元件被称为“连接(connected)”或“联接(coupled)”到另一个元件时，其可直接连接或连接到另一个元件，或者可存在介入元件。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接连接”到另一个元件时，不存在介入元件。
应该理解，尽管术语第一、第二等本文可用于描述各种元件、组件、区域和/或层，这些元件、组件、区域和/或层不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区别一个元件、组件、区域或层与另一个元件、组件、区域或层。因此，以下讨论的第一元件、组件、区域或层可被称为第二元件、组件、区域或层而不背离本发明的讲授。
此外，相对术语，例如“较低的”或“底部”和“较高的”或“顶部”本文可用于描述如在图中说明的一个元件与另一个元件的关系。应该理解，相对术语打算包括装置除了在图中描绘的取向外的不同取向。例如，如果图中的装置翻转过来，那么描述为在其它元件的“较低”侧的元件将取向为在其它元件的“较高”侧。示例性的术语“较低的”因此可依图的具体取向而定包括“较低的”和“较高的”取向两者。
除非另外定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。应该进一步理解，术语，例如在常用字典中定义的那些术语，应解释为具有与其在本说明书和相关技术的背景下的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的感觉来解释，除非本文明确地如此定义。
在此涉及的所有专利和专利申请通过引用以其全部结合到本文中。在术语或范围发生矛盾的情况下，以本申请为准。
本文使用的术语“固态发光装置”可包括发光二极管、激光二极管和/或包括一个或多个半导体层的其它半导体装置，这样的半导体层可包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其它半导体材料；可包括蓝宝石、硅、碳化硅和/或其它微电子衬底的任选衬底；和可包括金属和/或其它导电材料的一个或多个接触层。固态发光装置的设计和制作为本领域技术人员熟知的。本文使用的措辞“发光装置”不受限制，除了其为能够发光的装置。
依据本发明实施方案的固态发光装置可包括基于III-V氮化物(例如氮化镓)的LEDs或者在碳化硅或氮化镓衬底上制作的激光器，例如由Cree, Inc. of Durham, N.C.制造和销售的那些装置。这样的LEDs和/或激光器可(或可不)配置为用以操作，以使通过衬底以所谓的“倒装芯片”取向发生发光。依据本发明的实施方案的固态发光装置包括在芯片的一侧与阴极接触和在芯片的对侧与阳极接触的立式装置，以及其中两种接触在装置的同侧的装置两者。本发明的一些实施方案可使用固态发光装置、装置包(device package)、固定装置(fixtures)、发光材料/元件、电源、控制元件和/或，例如在以下专利文献中描述的方法：美国专利号7564180、7456499、7213940、7095056、6958497、6853010、6791119、6600175、6201262、6187606、6120600、5912477、5739554、5631190、5604135、5523589、5416342、5393993、5359345、5338944、5210051、5027168、5027168、4966862和/或4918497，和美国专利申请公布号2009/0184616、2009/0080185、2009/0050908、2009/0050907、2008/0308825、2008/0198112、2008/0179611、2008/0173884、2008/0121921、2008/0012036、2007/0253209、2007/0223219、2007/0170447、2007/0158668、2007/0139923和/或2006/0221272。
可见光可包括具有许多不同波长的光。可见光的表观颜色可参照二维色度图，例如在图1中显示的1931 CIE色度图来说明。色度图对于把颜色定义为颜色的加权和提供有用的参考。
如在图1中显示的那样，1931 CIE色度图上的颜色通过落入通常为U形区域内的x和y坐标(即色度坐标或色点)来定义。在或靠近所述区域外面的颜色为由具有单波长或非常小的波长分布的光组成的饱和色。在区域内部的颜色为由不同波长的混合组成的不饱和色。白光，其可为许多不同波长的混合，通常发现靠近所述图的中间，在图1中标注10的区域。存在许多不同色度的可认为“白色”的光，如由区域10的大小证实的那样。例如，一些“白”光，例如由钠蒸气照明装置产生的光，可能颜色会呈现黄色，而其它的“白”光，例如由一些荧光照明装置产生的光，可能颜色会显得更蓝。
通常呈现绿色或包括实质上绿色组件的光标绘在白色区域10上面的区域11、12和13中，白色区域10下面的白光通常呈现粉红色、紫色或品红色。例如，标绘在图1的区域14和15的光通常呈现品红色(即紫红色或浅紫红色)。
进一步已知，来自两个不同光源的光的二元组合可能似乎具有不同于两种组成色中任何一种的颜色。组合光的颜色可能取决于两个光源的波长和相对强度。例如，由蓝色光源和红色光源的组合发射的光可能对观察者呈现紫色或品红色。类似地，由蓝色光源和黄色光源的组合发射的光可能对观察者呈现白色。
图1的图表中的每一个点称为发射具有所述颜色的光的光源的“色点”。如在图1中显示的那样，存在称为“黑体”轨迹16的色点位置，其对应于由加热至各种温度的黑体辐射器发射的光的色点位置。黑体轨迹16也称为“普朗克”轨迹，因为位于沿着黑体轨迹的色度坐标(即色点)服从普朗克方程(Planck's equation)：
Ε(λ)=Α λ-5/(eΒ/T-1)，其中E为发射强度，λ为发射波长，T为黑体的色温并且A和B为常数。位于或靠近黑体轨迹16的颜色坐标对人观察者产生愉悦的白光。
当加热的物体变为炽热，其首先发出微红色光，然后淡黄色光，然后白色光，并且最后带蓝色光，因为与黑体辐射器的峰值辐射相关的波长随着温度增加而逐渐变短。发生这样的原因是与黑体辐射器的峰值辐射相关的波长随着温度增加而逐渐变短，与维恩位移定律一致。产生在或靠近黑体轨迹16的光的发光体可因此依据其相关色温(CCT)进行描述。如本文使用的，术语“白光”指视为白色，在1931 CIE色度图上的7个MacAdam椭圆形黑体轨迹内，并具有2000K-10000K范围内的CCT的光。具有4000 K的CCT的白光可能会颜色呈现黄色，而具有8000 K或以上的CCT的白光可能会颜色显得更蓝，并可称为“冷”白光。“暖”白光可用于描述具有约2500 K-4500 K之间的CCT的白光，其颜色带有更多红色或黄色。暖白光对人观察者通常为愉悦的颜色。具有2500 K-3300 K的CCT的暖白光对某些应用可为优选的。
光源在所照明的物体准确地再现颜色的能力一般地使用显色指数(“CRI”)表征。光源的CRI为当照明8种基准色时，照明系统的演色性如何与参考黑体辐射器的演色性相比较的相对测量的修正平均值(modified average)。因此，CRI为当用特定的灯照明时物体表面颜色变化的相对量度。如果正用照明系统照明的一组试验色的颜色坐标与正用黑体辐射器照射的相同试验色的坐标相同，那么CRI等于100。日光通常具有几乎100的CRI，白炽灯泡具有约95的CRI，荧光照明一般地具有约70-85的CRI，而单色光源具有基本上为零的CRI。具有少于50的CRI的用于普通照明应用的光源通常认为很差，并且一般地仅用于其中经济问题排除其它选择的应用。具有70-80之间的CRI值的光源对于其中物体颜色不重要的普通照明具有用途。对于一些普通的室内照明，大于80的CRI值为可接受的。具有4个MacAdam步长(MacAdam step)椭圆形普朗克轨迹16内的颜色坐标和超过85的CRI值的光源更适合于普通的照明目的。具有大于90的CRI值的光源提供更大的颜色质量。
对于背后照明(backlight)、普通照明和各种其它应用，通常合乎需要的是提供产生具有相对高的CRI的白光的照明光源，以致用照明光源照明的物体可能似乎对人眼具有更自然的色彩。因此，这样的照明光源可能一般地包括一排固态照明装置，包括红色、绿色和蓝色发光装置。当红色、绿色和蓝色发光装置被同时通电时，生成的组合三色光(combined light)依红色、绿色和蓝色光源的相对强度而定，可能呈现白色或近白色。然而，甚至为红色、绿色和蓝色发射体的组合的光可具有低的CRI，特别是如果发射体产生饱和光时，因为这种光可能没有来自许多可见光波长的组成(contributions)。
依据本发明的一些实施方案提供包含钇铝石榴石(YAG)荧光粉作为主要荧光粉的荧光粉组合物，其中镓代入YAG荧光粉晶格中。在一些实施方案中，铈也代入YAG荧光粉晶格中。在一些实施方案中，也可包含其它活化剂，例如Tb、Sm、Dy、Nd、Cr、Er、Yb、Ho和Tm。在本发明的一些实施方案中，提供包含YaCebAlcGadOz作为主要荧光粉的荧光粉组合物，其中a、b、c、d和z为正数，其可为分数或整数。在一些情况中，b/(a+b)=mol % Ce，和0<mol % Ce<10，和d/(c+d)=mol % Ga和0<mol % Ga<50。另外，在一些实施方案中，R=(a+b)/(c+d)和0.5<R<0.7。另外，在一些情况中，z名义上为12 (+/- δ)。术语“主要荧光粉”意指镓取代的YAG，例如YaCebAlcGadOz存在于本文描述的荧光粉组合物中。镓取代的YAG荧光粉可为组合物中仅有的荧光粉，或者荧光粉组合物可包括另外的荧光粉，其包括但不限于本文描述的第二荧光粉。另外，在一些情况中，荧光粉组合物可包括两种或更多种不同的镓取代的YAG化合物，包括两种或更多种不同的具有如以上定义的式YaCebAlcGadOz的化合物。在特定的实施方案中，mol % Ce为大于2%，但是少于4%。在特定的实施方案中，mol % Ga为大于10%，但是少于30%。此外，在特定的实施方案中，R为大于0.5和少于或等于0.6。在本发明的一些实施方案中，本文描述的荧光粉组合物可具有足够宽的FWHM带宽，以致其FWHM发射光谱落入至少部分青色的颜色范围。
在一些实施方案中，包括本文描述的荧光粉组合物的发光装置可发出具有高CRI值的暖白光。在一些实施方案中，依据本发明的实施方案的固态照明装置发出的光具有超过90的CRI值和在1931 CIE色度图上具有7个MacAdam椭圆形黑体轨迹范围内的色点以及具有约2500K-约4500K之间的相关色温。在其它的实施方案中，固态照明装置可发光，这种光具有超过85，在一些实施方案中超过88和在一些实施方案中超过90的CRI值，并且在一些实施方案中在1931 CIE色度图上可具有在0.385-0.485 ccx 和0.380-0.435 ccy之间的色点，和具有2500K-4500K范围内的相关色温。在一些实施方案中，相关色温在2500K-约3300K的范围内。
在2010年3月9日递交的美国申请第12/720390号(其公开通过引用以其全部结合到本文中)中描述的组合物也可具有这些合乎需要的特征。然而，美国申请第12/720390号中的组合物可包括黄色、绿色和红色荧光粉的混合物以实现这些结果。本文描述的荧光粉组合物可不再需要绿色和黄色荧光粉材料的物理混合物，而是本文描述的镓取代的YAG荧光粉组合物可为以单一材料存在的黄色和绿色荧光粉提供必要的发射。使用单一荧光粉材料替代黄色和绿色荧光粉材料的混合物具有简化LED组件制造的优点，并且也可减少与可能需要对不同批次的荧光粉材料实施的内部质量控制测试有关的后勤方面的负担。也存在节约成本的潜力，因为LuAG:Ce通常用作绿色荧光粉，和含有Lu-的原材料可能比形成镓取代的YAG化合物需要的材料更加昂贵。
如以上描述的那样，在一些实施方案中，荧光粉组合物可包括第二荧光粉，后者可将自蓝色LED接受的光降频转换成具有在红色范围内的峰值波长的光。在一些实施方案中，这种第二荧光粉可包括氮化物和/或氮氧化物荧光粉。例如，(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+可作为第二荧光粉包含在内。在一些情况中，第二荧光粉可发出具有630纳米-650纳米之间的峰值频率的光，并可具有85-95纳米的FWHM，其主要在红色范围内。可在某些实施方案中用作第二荧光粉的其它红色或橙色荧光粉包括Lu2O3:Eu3+、(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4、Sr2Ce1-xEuxO4、Sr2-xEuxCeO4、CaAlSiN3:Eu2+和/或SrTiO3:Pr3+,Ga3+。可使用的荧光粉的其它实例包括Ca1-xSrxAlSiN3、Ca2Si5N8、Sr2Si5N8、Ba2Si5N8、BaSi7N10、BaYSi4N7、Y5(SiO4)3N、Y4Si2O7N2、YSiO2N、Y2Si3O3N4、Y2Si3-xAlxO3+xN4-x、Ca1.5Si9Al3O16、Y0.5Si9Al3O1.5N14.5、CaSiN2、Y2Si4N6C和/或Y6Si11N20O。这样的材料可包括活化剂材料，后者包括Ce、Eu、Sm、Yb、Gd和/或Tb中的至少一种。
在一些实施方案中，主要荧光粉以荧光粉组合物中的总荧光粉的50-100重量%范围内的浓度存在。在特定的实施方案中，主要荧光粉以荧光粉组合物中的总荧光粉的60-80重量%范围内的浓度存在。第二荧光粉可包括一种类型的荧光粉或者可包括两种或更多种不同的荧光粉，所述荧光粉将自蓝色LED接受的光降频转换成具有在红色范围内的峰值波长的光。此外，在一些实施方案中，可在本文描述的荧光粉组合物中存在另外的荧光粉或其它的荧光化合物(luminophoric compounds)。第二荧光粉，以及其它的荧光粉材料，也可作为单独的组合物(即不与镓取代的YAG混合，但是存在于装置的另一部分中)包含在内，以用于依据本发明实施方案的发光装置。
在本发明的一些实施方案中，荧光粉组合物可以颗粒形式存在。可使用任何合适的粒度。荧光粉颗粒可按直径(术语“直径”指对于非球形颗粒的跨颗粒最长距离)分类，并且在一些实施方案中平均粒度在2-25 μm的范围内。然而，在一些实施方案中，荧光粉组合物可具有10 nm-100 μm大小的颗粒或更大范围内的平均粒度。依据本发明实施方案的组合物的粒度和形态学的实例显示在图2和3中，其以两种不同放大率显示依据本发明实施方案的荧光粉组合物。在一些实施方案中，荧光粉组合物可能不作为颗粒存在。例如主要和/或第二荧光粉可作为单晶荧光粉，例如通过在美国申请第11/749258号中描述的、如在美国公布号2008/0283864中公布的方法形成的那些单晶荧光粉，包含在本文描述的装置中。
依据本发明的实施方案也提供包括本文描述的固态照明光源和荧光粉组合物的发光装置。在本发明的一些实施方案中，固态照明光源包含发出具有蓝色范围内的主波长的光的发光二极管。例如，在一些实施方案中，蓝色LED的主波长在约445 nm-470 nm之间。
依据本发明的一些实施方案的发光装置可发出具有大于580纳米的峰值波长的辐射。在特定的实施方案中，装置可发出具有在600 nm-660 nm范围内的峰值波长的光。在一些实施方案中，装置把由固态照明光源发出的至少一些辐射降频转换成具有530纳米-585纳米之间的峰值波长的辐射，和把由固态照明光源发出的至少一些辐射降频转换成具有600纳米-660纳米之间的峰值波长的辐射。
在本发明的一些实施方案中，荧光粉组合物可通过改变荧光粉中铈和镓的浓度来进行调整。当荧光粉用蓝光激发时，对于YaCebAlcGadOz中b和d值的变化可改变由装置发出的光的颜色。结果，含有这些荧光粉的装置组件的亮度、CRI和其它光学性质可通过组成的变化进行调整或优化。
参照图4-7，依据本发明实施方案的组合物可提供与黄色和绿色荧光粉(分别为YAG:Ce和LuAG:Ce)的混合物等效的色点。另外，可通过改变荧光粉中镓和铈的浓度来改变色点。参照图4和5， YaCebAlcGadOz中在几种不同的铈浓度下改变镓的浓度影响光致发光光谱(用450 nm辐射激发时)的ccx和ccy坐标。在这种情况下，在特定铈浓度下ccx坐标随着镓的浓度增加而降低(图4)，和在特定的铈浓度下ccy坐标随着镓的浓度增加而增加(图5)。另一方面，在固定的镓浓度下增加铈的浓度增加ccx坐标(图4)和减小ccy坐标(图5)。自这些图表明显可见，铈和镓浓度的变化可用于通过广泛范围的ccx和ccy值调整光致发光光谱的颜色坐标。还可能使用这些图表中的关系预测各种各样组合物的颜色坐标，并因此可确定性地选择组成以获得特殊需要的颜色坐标。在本发明的一些实施方案中，镓以大于0但是少于50 mol %，在一些实施方案中大于0但是少于20 mol %，在一些实施方案中大于5但是少于20 mol %，和在一些实施方案中大于10但是少于30 mol %范围内的浓度存在于YaCebAlcGadOz中。另外，在一些实施方案中，铈以大于0但是少于10 mol %，和在一些实施方案中大于2但是少于5 mol %的浓度存在于组合物中。
图6比较LuAG:Ce/YAG:Ce的50:50物理混合物的光致发光光谱(450nm激发)的色点与几种特定镓和铈浓度下的YaCebAlcGadOz的色点。如在图6中显示的那样，YaCebAlcGadOz组合物可获得与LuAG:Ce/YAG:Ce的50:50物理混合物类似的ccx和ccy坐标。在该实例中，YaCebAlcGadOz组合物的光致发光光谱的ccx坐标在0.400-0.440的范围内和ccy坐标在0.540和0.556的范围内。
图7提供对于几种不同的镓和铈浓度的YaCebAlcGadOz荧光粉的光致发光发射光谱。当加入更多的镓时峰值波长降低。这些光谱与LuAG:Ce/YAG:Ce的50:50物理混合物的发射光谱重叠，如在图7中显示的那样。这些光谱通常移向YAG:Ce的左侧(较低波长)，和它们移向LuAG:Ce的右侧(较高波长)。
现将参照图8A-8D描述包括依据本发明实施方案的荧光粉组合物的固态发光装置30。固态发光装置30包含包装的LED。具体地讲，图8A为没有其透镜的固态发光装置30的透视图。图8B为从对侧观察的装置30的透视图。图8C为具有覆盖LED芯片的透镜的装置30的侧视图。图8D为装置30的底部透视图。
如在图8A中显示的那样，固态发光装置30包括其上安装有单个LED芯片或“模具”34的衬底/次粘着基台(submount) (“次粘着基台”) 32。次粘着基台32可由许多不同的材料，例如氧化铝、氮化铝、有机绝缘体、印刷电路板(PCB)、蓝宝石或硅形成。LED 34可具有许多以不同方式排列的不同半导体层。LED结构及其制作和操作通常为本领域已知的，并且因此本文仅进行简短地讨论。LED 34的各层可使用已知的方法，例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)制作。LED 34的层可包括夹在相对的第一和第二掺杂外延层(其全部在生长衬底上相继形成)之间的至少一个活性层/区域。一般地，许多LEDs在生长衬底，例如蓝宝石、碳化硅、氮化铝(ΑlΝ)或氮化镓(GaN)衬底上生长，以提供生长的半导体晶片，并且这种晶片然后可被单个化为(singulated into)各LED模具中，其被插入一个包中，提供单个包装的LEDs。生长的衬底可保持为最终单个化的LED部分，或者生长的衬底可完全或部分地去除。在其中保持生长衬底的实施方案中，其可被成形和/或变形(textured)以提高光提取(light extraction)。
也应理解在LED 34中也可包含另外的层和元件，包括但不限于缓冲器、晶核形成、接触和电流扩散层以及光提取层和元件。也应理解相对的掺杂层可包含多层和子层，以及超晶格结构和中间层。活性区域可包含例如单量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)、双异质结构或超晶格结构。活性区域和掺杂层可自不同的材料体系制作，包括例如基于III族氮化物的材料体系，例如GaN、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)和/或氮化铝铟镓(AlInGaN)。在一些实施方案中，掺杂层为GaN和/或AlGaN层，和活性区域为InGaN层。
LED 34可为发出具有在约380-约470 nm范围内的主波长辐射的紫外、紫色或蓝色LED。
LED 34可包括在其顶面上的导电电流传播结构36，以及可易于引线接合达到其顶面的一个或多个接触器38。传播结构36和接触器38两者可由导电材料，例如Au、Cu、Ni、In、Al、Ag或其组合、导电氧化物和透明导电氧化物制成。电流传播结构36可包含以LED 34上的模式排列的导电指(conductive fingers) 37，个导电指37被空间配制为增强电流自接触器38传播进入LED 34的顶面。在操作中，通过如以下描述的引线接合向接触器38施加电信号，并且电信号通过电流传播结构36的导电指37传播进入LED 34。电流传播结构通常用于其中顶面为p-型的LEDs，但是也可用于n-型材料。
LED 34可用依据本发明实施方案的荧光粉组合物39涂布。应该理解，荧光粉组合物39可包含在本公开中讨论的任何一种荧光粉组合物。
荧光粉组合物39可使用许多不同的方法涂布在LED 34上，合适的方法描述在美国专利申请系列号11/656759和11/899790中，两者标题为晶片级荧光粉涂布法和装置制作采用的方法(Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method)。或者荧光粉组合物39可使用其它方法，例如电泳沉积(EPD)涂布在LED 34上，合适的EPD方法描述在美国专利申请第11/473089号中，其标题为半导体装置的闭环电泳沉积(Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices)。向LED 34上涂布荧光粉组合物39的一种示例性方法，本文参照图9A-9E进行描述。
在LED 34上的次粘着基台32的顶面40上形成光学元件或透镜70 (参见图8C-8D)，以提供环境和/或机械保护两方面。透镜70可使用不同的成型技术模制，例如在标题为发光二极管包和用于制作它的方法(Light Emitting Diode Package and Method for Fabricating Same)的美国专利申请系列号11/982275中描述的那些技术。透镜70可为许多不同的形状，例如半球形的。许多不同的材料可用于透镜70，例如硅树脂、塑料、环氧树脂或玻璃。透镜70也可变形以改善光提取和/或散射颗粒。在一些实施方案中，透镜70可包含荧光粉组合物39和/或可用于在LED 34上适当的位置容纳荧光粉组合物39而不是和/或另外把荧光粉组合物39直接涂布到LED芯片34上。
固态发光装置30可包含具有不同大小或足迹的LED包。在一些实施方案中，LED芯片34的表面积可覆盖多于次粘着基台32的表面积的10%或者甚至15%。在一些实施方案中，LED芯片34的宽度W与透镜70的直径D (或者对于方形透镜为宽度D)的比率可为大于0.5。例如，在一些实施方案中，固态发光装置30可包含LED包，其具有为约3.45 mm方形的次粘着基台32和具有约2.55 mm最大直径的半球形透镜。LED包可配置以容纳为约1.4 mm方形的LED芯片。在该实施方案中，LED芯片34的表面积覆盖多于次粘着基台32的表面积的16%。
次粘着基台32的顶面40可有图案化的导电特性，其可包括模具附加垫42与完整的第一接触垫44。在次粘着基台32的顶面40上还包括第二接触垫46与约在附加垫42的中心安装的LED 34。附加垫42及第一和第二接触垫44, 46可包含金属或其它导电材料，例如铜。铜垫42, 44, 46可被镀到依次在钛粘附层上形成的铜晶种层上。垫42, 44, 46可使用标准光刻工艺形成图案。这些图案化的导电特性使用已知的接触方法提供给LED 34的电连接以导电路径。LED 34可使用已知的方法和材料安装于附加垫42。
在第二接触垫46和附加垫42之间下至次粘着基台32的表面包括间隔48 (参见图8A)。电信号通过第二个垫46和第一个垫44施加于LED 34，第一个垫44上的电信号通过附加垫42直接传递给LED 34，并且来自第二个垫46的信号通过引线接合传递至LED 34。间隔48提供第二个垫46和附加垫42之间的电绝缘，以防止施加于LED 34的信号短路。
参照图8C和8D，可通过经在次粘着基台32的后表面54上形成的第一和第二表面安装垫50, 52，向第一和第二接触垫44, 46提供外部电触点，向包30施加电信号，第一和第二表面安装垫50, 52分别至少部分地与第一和第二接触垫44, 46对齐。导电通路56在第一安装垫50和第一接触垫44之间通过次粘着基台32形成，以致施加于第一安装垫50的信号被传导至第一接触垫44。类似地，导电通路56在第二安装垫52和第二接触垫46之间形成，以在两者之间传导电信号。第一和第二安装垫50, 52允许LED包30的表面安装，要施加于LED 34的电信号跨第一和第二安装垫50, 52进行施加。
垫42, 44, 46提供延伸的导热通路，以传导热量远离LED 34。附加垫42比LED 34覆盖更多的次粘着基台32的表面，附加垫自LED 34的边缘向次粘着基台32的边缘延伸。接触垫44, 46也覆盖通路56和次粘着基台32的边缘之间的次粘着基台32的表面。通过延伸垫42, 44, 46，可改善热自LED 34的扩散，这可改善LED的工作寿命和/或允许更高的运行功率。
LED包30在第一和第二安装垫50, 52之间次粘着基台32的后表面54上进一步包含金属化区域66。金属化区域66可由导热材料制成，并可与LED 34至少部分垂直对齐。在一些实施方案中，金属化区域66不与次粘着基台32的顶面上的元件或者次粘着基台32的后表面上的第一和第二安装垫50, 52电接触。尽管来自LED的热量通过附加垫42和垫44, 46在次粘着基台32的顶面40上传播，更多的热量将直接在LED 34下面或周围传入次粘着基台32。通过允许该热量传播进入其可更易于消散的金属化区域66，金属化区域66可帮助这种消散。热量也可通过通路56自次粘着基台32的顶面40传导，其中热量可传播进入其也可消散的第一和第二安装垫50, 52。
应该意识到，图8A-8D说明可包括依据本发明实施方案的荧光粉组合物的一种示例性包装的LED。在例如2010年4月9日递交的美国专利申请第12/757891号中公开了另外的示例性包装的LEDs，其全部内容通过引用好像以其全部阐述的那样结合到本文中。同样应该意识到，依据本发明实施方案的荧光粉组合物可与任何其它包装的LED结构一起使用。例如，在一些实施方案中，依据本发明实施方案的LED装置可与另一种LED，例如红色LED组合使用，包括包含二极管和/或本文描述的荧光粉的那些LEDs。依据本发明实施方案的LED装置与另外LED的组合可提供合乎需要的ccx和ccy坐标，并且也可具有合乎需要地高的CRI。
正如上面提到的那样，在一些实施方案中，依据本发明实施方案的荧光粉组合物可在晶片被单个化为各LED芯片之前直接涂布到半导体晶片的表面上。一种用于涂抹荧光粉组合物的这样的方法现将参考图9A-9E进行讨论。在图9A-9E的实例中，把荧光粉组合物涂布到多个LED芯片110上。在该实施方案中，每一个LED芯片110为具有顶部接触124和底部接触122的垂直结构的装置。
参照图9A，以其晶片级制作工艺(即在晶片被分开/单个化为各LED芯片之前)显示多个LED芯片110 (仅显示两个)。每一个LED芯片110包含在衬底120上形成的半导体LED。每一个LED芯片110具有第一和第二接触器122, 124。第一接触器122在衬底120的底部和第二接触器124在LED芯片110的顶部。在该特定的实施方案中，顶部接触器124为p-型接触器和衬底120的底部上的接触器122为n-型接触器。然而，应该意识到在其它的实施方案中，接触器122, 124可不同地排列。例如，在一些实施方案中，可在LED芯片110的上表面形成接触器122和接触器124两者。
如在图9B中显示的那样，在顶部接触器124上形成导电触头座(pedestal) 128，其用于在用荧光粉组合物涂布LED芯片110之后使得与p-型接触器124电接触。触头座128可由许多不同的导电材料形成，并可使用许多不同的已知物理或化学沉积方法，例如电镀、掩模沉积(mask deposition) (电子束，溅射)、化学镀或螺柱碰撞(stud bumping)形成。触头座128的高度可依荧光粉组合物所要求的厚度而变化，并且高度应足以匹配或自LED延伸高于荧光粉组合物涂层的顶面。
如在图9C中显示的那样，晶片用荧光粉组合物涂层132覆盖，该涂层覆盖每一个LED芯片110、接触器122和触头座128。荧光粉组合物涂层132可包含粘合剂和依据本发明实施方案的荧光粉组合物。用于粘合剂的材料可为在固化之后坚固和在可见光谱波长基本上透明的材料，例如硅树脂、环氧树脂、玻璃、无机玻璃、旋涂玻璃(spin-on glass)、电介质、BCB、聚酰胺、聚合物等。荧光粉组合物涂层132可使用不同的方法，例如旋转涂布、滴涂(dispensing)、电泳沉积、静电沉积、印制、喷涂或丝网印刷进行涂抹。还有的另一种合适的涂布技术在2010年3月3日递交的美国专利申请系列号12/717048中公开，其内容通过引用结合到本文中。然后荧光粉组合物涂层132可使用合适的固化方法(例如加热、紫外(UV)、红外(IR)或空气固化)进行固化。
不同的因素决定将由最终LED芯片110中的荧光粉组合物涂层132吸收的LE光的量，这些因素包括但不限于荧光粉颗粒的大小、荧光粉负载的百分比、粘合剂材料的类型、荧光粉类型与发出光的波长之间的匹配效率以及荧光粉组合物涂层132的厚度。应该理解，许多其它的荧光粉可单独或组合使用，以实现所期望的组合光谱输出。
可使用不同大小的荧光粉颗粒，包括但不限于在10 nm-100 μm大小的颗粒范围内的平均粒度或者更大。较小的粒度一般地散射并且混合颜色好于较大尺寸的颗粒，以提供更加均匀的光线。较大的颗粒与较小的颗粒相比较一般地在光转换时更加有效，但是发出不太均匀的光线。在一些实施方案中，平均粒度在2-25 μm的范围内。可根据需要在涂抹之前在荧光粉组合物涂层132中包含不同大小的荧光粉，以致最终涂层132可具有较小大小(以有效地散射和混合光线)和较大大小(以有效地转换光线)的合乎需要的组合。
涂层132也可在粘合剂中具有不同浓度或载荷的荧光粉材料，典型浓度在按重量计30-90%的范围内。在一些实施方案中，荧光粉浓度在按重量计60-80%的范围内，并可通常均匀分散于整个粘合剂中。在其它的实施方案中，涂层132可包含多层不同浓度或类型的荧光粉，并且所述多层可包含不同的粘合剂材料。可提供一个或多个不含荧光粉的层。例如，可沉积第一个澄明的硅树脂涂层，随后为荧光粉加载层。作为另一个实例，涂层可包含例如两层涂层，其包括具有在LED芯片110上的主要荧光粉的第一层和直接在主要荧光粉上的，具有峰值波长在红色范围内的第二荧光粉的第二层。许多其它的层结构是可能的，包括在同一层中包含多种荧光粉的多层，并且也可在层之间和/或在涂层与下面的LED芯片110之间提供中间层或元件。
在用荧光粉组合物涂层132初始涂布LED芯片110之后，需要进一步加工处理以暴露出触头座128。现参照图9D，把涂层132变薄或平整以通过涂层132的顶面暴露出触头座128。变薄处理暴露出触头座128，平整涂层132并允许控制涂层132的最终厚度。基于LEDs 110在整个晶片上的操作特性和所选择的荧光粉(或荧光)材料的性质，可计算达到所要求的色点/范围并仍然暴露出触头座128的涂层132的最终厚度。涂层132的厚度在整个晶片可为均匀或非均匀的。可使用任何合适的涂层厚度，包括但不限于少于1 mm、少于100微米、少于10微米和少于1微米。
如在图9E中显示的那样，在涂抹涂层132之后，可使用已知的方法，例如切割、用划线器划和折断或者蚀刻自晶片单个化为各LED芯片110。单个化过程分开每一个LED芯片110，每一个具有基本上相同厚度的涂层132，并且结果，具有基本上相同量的荧光粉和因此基本上相同的发射特性。在单个化LED芯片110后，在LEDs 110的侧面上保持一层涂层132，并且自LEDs 110的侧面发射的光也通过涂层132及其荧光粉颗粒。这导致转换至少一些侧面发光，这可提供在不同的视角具有更加一致的发光特性的LED芯片110。
在单个化之后，LED芯片110可安装于包中，或至次粘着基台或印刷电路板(PCB)，而不需进一步处理以添加荧光粉。在一个实施方案中，包/次粘着基台/PCB可具有常规组件引线，伴有经电连接到引线的触头座128。然后常规封装可围绕LED芯片110和电连接。
尽管以上涂布工艺提供一种制作依据本发明实施方案的固态发光装置的示例性方法，这种装置包括LED和荧光粉组合物，应该意识到可得到许多其它的制作方法。例如，2007年9月7日递交的美国专利申请系列号11/899790 (美国专利申请出版物第2008/0179611号)，其整个内容通过引用结合到本文中，公开了把荧光粉组合物涂层涂布到固态发光装置上的各种另外的方法。在还有的其它实施方案中，发光装置LED芯片可通过焊接接缝或导电环氧树脂(conductive epoxy)安装于反射杯，并且荧光粉组合物可包含封装材料，例如硅树脂，其具有悬浮于其中的荧光粉。可使用该荧光粉组合物例如部分或全部填充反射杯(reflective cup)。
应该理解，尽管本发明已经关于具有垂直几何学的LEDs进行了描述，其也可应用于具有其它几何学的LEDs，例如在LED芯片的同侧具有两个接触器的横向(lareral) LEDs。
本文已经连同以上描述和绘图公开了许多不同的实施方案。应该理解其对于字面上描述和说明这些实施方案的每一个组合和亚组合将为过度重复和模糊的。因此，本说明书，包括绘图，应解释为构成本文描述的实施方案，以及制备和使用它们的方式和方法的所有组合和亚组合的完整的书面描述，并应支撑对任何这种组合或亚组合的权利要求。
尽管本发明的实施方案以上已经主要关于包括LEDs的固态发光装置进行了讨论，应该意识到，依据本发明的进一步实施方案可提供包括以上讨论的荧光粉组合物的激光二极管和/或其它固态照明装置。因此，应该意识到本发明的实施方案不限于LEDs，而是可包括其它的固态照明装置，例如激光二极管。
实施例
实施例组合物1：Y2.9Ce0.1Al4.466Ga0.788O12+/-δ
通过以下组成氧化物的直接反应合成该材料：Y2O3、CeO2、Al2O3和Ga2O3。称出反应物以得到Y2.9Ce0.1Al4.466Ga0.788O12+/-δ (3.33 mol% Ce，15 mol%Ga，R=0.57)。加入BaF2以致其组成总混合物的10 wt%。把这些组分很好地混合。然后把混合物置于坩埚中并在轻微的还原性气氛下加热至1450-1650℃之间反应0-12小时。在烘干后，把样品压碎、研磨并使用标准方法筛分。把Ga取代的YAG:Ce粉末用选择的比率与(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu3+粉末混合，产生具有如以下描述的暖白色的装置。
实施例组合物2：Y2.9Ce0.1Al4.203Ga1.051O12+/-δ
以与对实施例组合物1描述的相同方式合成这种材料，但是化计量学为Y2.9Ce0.1Al4.203Ga1.051O12+/-δ (3.33 mol% Ce，20 mol%Ga，R=0.57)。把Ga取代的YAG:Ce粉末用选择的比率与用于实施例组合物1的相同(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu3+粉末混合，产生具有如以下描述的暖白色的装置。
参考组合物
用所选择的比率制备YAG:Ce、LuAG:Ce和用于实施例组合物1的相同(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu3+的物理混合物，产生具有如以下描述的暖白色的装置。
用实施例组合物1、实施例组合物2和参考组合物制作发光装置，全部使用具有类似的主波长和亮度的蓝色发光LED模具。选择具有重叠色点的装置并标绘在图10A中。如在图10A中显示的那样，在一些实施方案中，组合物可以7B和7C色区(color bins)存在。在一些实施方案中，它们具有在1931 CIE色度图上的7个MacAdam椭圆形黑体轨迹范围内的色点和具有约2500K-约3300K之间的相关色温。
图10B显示用实施例组合物1和实施例组合物2制作的装置与用参考组合物制作的装置相比较具有类似或更高的亮度。同时，图10C显示用实施例组合物1和实施例组合物2制作的装置比用参考组合物制作的那些装置具有更高的CRI。在一些实施方案中，CRI增加为比参考组合物高1-2个点。如在图10C中显示的那样，在一些实施方案中，CRI在88-92的范围内，并且在一些实施方案中CRI达到大于90的值。另外，图10D显示用实施例组合物1和实施例组合物2制作的装置比用参考组合物制作的那些装置具有更高的CRI R9组件。在一些实施方案中，CRI增加比参考组合物高4-7个点。某些实施方案使得一些部件能够达到高于50的CRI R9组件的值。
这样，包括依据本发明实施方案的荧光粉组合物的装置可具有与用黄色和绿色荧光粉的混合物得到的那些相同的色点。另外，这样的装置可比包括黄色和绿色荧光粉的混合物的装置获得等效或更高的CRI值。包括依据本发明实施方案的荧光粉组合物的装置的CRI R9值可能超过参考装置(包括黄色和绿色荧光粉的混合物的那些装置)得到甚至更大的改善。进一步地，依据本发明实施方案的装置可产生暖白光输出，与具有类似色点的参考装置相比较具有相对高的光通量。
在附图和说明书中已经公开了本发明的实施方案，并且尽管使用了特殊术语，它们仅在一般和描述性的意义上使用并且不用于限制的目的，本发明的范围在以下权利要求书中阐述。

Claims (35)

1. 一种荧光粉组合物，所述荧光粉组合物包含YaCebAlcGadOz作为主要荧光粉，其中a、b、c、d和z为正数，和其中R=(a+b)/(c+d)和0.5<R<0.7。
2. 权利要求1的荧光粉组合物，其中
b/(a+b)=mol % Ce和0<mol % Ce<10；和
d/(c+d)=mol % Ga和0<mol % Ga<50。
3. 权利要求2的荧光粉组合物，其中
2< mol % Ce<4；
10< mol % Ga<30；和
0.5<R≤0.6。
4. 权利要求2的荧光粉组合物，其中z名义上为12。
5. 权利要求1的荧光粉组合物，其中所述荧光粉组合物把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有500 nm-570 nm范围内的峰值波长的辐射。
6. 权利要求5的荧光粉组合物，所述荧光粉组合物进一步包含第二荧光粉，以致所述第二荧光粉把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有600 nm-660 nm范围内的峰值波长的辐射。
7. 权利要求6的荧光粉组合物，其中所述主要荧光粉为总荧光粉浓度的约50-100重量%。
8. 权利要求6的荧光粉组合物，其中所述第二荧光粉包含氮化物和/或氮氧化物荧光粉。
9. 权利要求8的荧光粉组合物，其中所述第二荧光粉包含 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+。
10. 权利要求1的荧光粉组合物，其中所述荧光粉组合物作为具有2-25 μm范围内的平均粒子直径的颗粒存在。
11. 一种发光装置，所述发光装置包含：
一种固态照明光源；和
一种包含钇铝石榴石(YAG)荧光粉的荧光粉组合物，所述钇铝石榴石荧光粉具有代入YAG荧光粉中的镓。
12. 权利要求11的发光装置，其中所述固态照明光源包含III族氮化物发光源。
13. 权利要求11的发光装置，其中所述YAG荧光粉也用铈取代。
14. 权利要求11的发光装置，其中所述用镓取代的YAG荧光粉具有式YaCebAlcGadOz，其中a、b、c、d和z为正数，和其中R=(a+b)/(c+d)和0.5<R<0.7。
15. 权利要求14的发光装置，其中
b/(a+b)=mol % Ce和0<mol % Ce<10；和
d/(c+d)=mol % Ga和0<mol % Ga<50。
16. 权利要求15的发光装置，其中
2< mol % Ce<4；
10< mol % Ga<30；和
0.5<R≤0.6。
17. 权利要求15的发光装置，其中z名义上为12。
18. 权利要求11的发光装置，其中所述荧光粉组合物把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有500 nm-570 nm范围内的峰值波长的辐射。
19. 权利要求18的发光装置，其中所述荧光粉组合物进一步包含第二荧光粉，以致所述第二荧光粉把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有600 nm-660 nm范围内的峰值波长的辐射。
20. 权利要求19的发光装置，其中所述主要荧光粉为总荧光粉浓度的约50-100重量%。
21. 权利要求19的发光装置，其中所述第二荧光粉包含氮化物或氮氧化物荧光粉。
22. 权利要求21的发光装置，其中所述第二荧光粉包含(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+。
23. 权利要求11的发光装置，其中所述荧光粉组合物进一步包含粘合剂。
24. 权利要求11的发光装置，其中所述荧光粉组合物作为具有2-25 μm范围内的平均粒子直径的颗粒存在。
25. 权利要求11的发光装置，所述发光装置进一步包含单独的第二荧光粉组合物，以致所述荧光粉组合物和所述单独的第二荧光粉组合物一起把具有445 nm-470 nm范围内的峰值波长的辐射降频转换为具有600 nm-660 nm范围内的峰值波长的辐射。
26. 权利要求11的发光装置，其中所述荧光粉组合物作为单晶荧光粉存在。
27. 权利要求11的发光装置，其中所述荧光粉组合物把由固态照明光源发射的至少一些辐射降频转换为具有大于580纳米的峰值波长的辐射。
28. 权利要求11的发光装置，其中所述荧光粉组合物把由固态照明光源发射的至少一些辐射降频转换为具有500纳米-570纳米之间的峰值波长的辐射，和把由固态照明光源发射的至少一些辐射降频转换为具有600纳米-660纳米之间的峰值波长的辐射。
29. 权利要求11的发光装置，其中所述固态照明光源包含发射具有蓝色范围内的主波长的光的发光二极管。
30. 权利要求29的发光装置，其中所述蓝色LED的主波长在约445 nm-470 nm之间。
31. 权利要求11的发光装置，其中所述发光装置发射具有约2500K-4500K之间的相关色温的暖白光。
32. 权利要求31的发光装置，其中所述发光装置发射具有约2500K-3300K之间的相关色温的暖白光。
33. 权利要求11的发光装置，其中所述发光装置具有至少90的CRI值。
34. 权利要求11的发光装置，其中由所述发光装置发射的光具有在1931 CIE色度图上的7个MacAdam椭圆形黑体轨迹范围内的色点和具有约2500K-约3300K之间的相关色温。
35. 权利要求11的发光装置，其中所述发光装置具有大于50的CRI R9组件。
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