[发明专利]用于紫外光二极管的单组分荧光粉

说明书

【发明所属技术领域】 

本发明是关于一种半导体照明技术，尤指一种源于铟镓氮化物(InGaN)异质结基质的白色发光二极管，其具有辐射近似紫外线光，光谱最大值从λ＝395～405nm的优点。 

【先前技术】 

实质性的固态照明开始发展源于日本中村修一先生的奠基性的著作(请参照S.Nakamura.Blue laser.Sprunger Verlag，Berlin.1997，p 280)，根据这些著作制造了有效的InGaN异质结(P-N接面)基础上的蓝、紫光发光二极管以及使用黄色发光荧光粉的白光发光二极管(请参照俄罗斯专利N 635813，1977年12月9日，作者：弗·斯·阿布拉莫夫)。必须指出，在该俄罗斯专利N 635813中已论述，氮化物GaN短波辐射激发位于氮化物辐射体表面斯托克材料上产生光致发光。根据上述文献，于最近10年间白光发光二极管已得到了蓬勃发展。它们的主要研究方向同创造二元发光组成的发光二极管相联系，也就是说在这种发光装置中，异质结蓝光辐射同时具有两种作用：1.激发黄色发光荧光粉的光致发光；以及2.根据牛顿互补色原理，异质结辐射是形成白光的两种主要白光辐射组分之一。 

由于自身的高效性，这些白光装置广泛应用于工业中所需的强光源，当功率为10～20W时，其发光效率达到了60～1001m/W。尽管二元发光组成的发光二极管具有广泛的用途，然而它们仍具有一些实质性的缺陷：1.演色系数Ra不佳：2.发光色坐标具有不稳定性，并取决于发光二极管工作时的温度和持续时间；以及3.发光效率因发光二极管的功率增加而降低。 

现今所有类型的发光二极管均具有上述后面两种缺陷。所谓二元发光组成发光二极管＝异质结+一种荧光粉。三元发光组成发光二极管＝异质结+两种荧光粉。四元发光组成发光二极管＝异质结十三种荧光粉 (RGB)。根据美国专利2006221635(A1)(2006年9月12日申请)专利申请案的申请者的观点，当使用结合于紫外线辐射异质结的三个RGB的荧光粉时，可以完全排除第一种缺陷，即演色性不佳。这种异质结的制造仍基于InGaN化合物，其中GaN含量大幅增加。当异质结电极上供给电功率时它辐射短波光，辐射半波宽为 时，其最大值为λ＝390～405nm。所援引的三种荧光粉与异质结进行光学接触，在异质结面形成了RGB发光转换涂层，产生了三频带的白光。每种三频带荧光粉的数量通过预先计算进行确定，因而这种构造中演色系数很高，为Ra≥92。然而这一重要的优越性没有排除已知RGB紫外线发光二极管(UV LED)的一些本质缺陷。这些缺陷如下：1.RGB辐射体亮度以及发光效率不充分；2.Ra系数取决于发光二极管所提供的电功率；3.当使用光学聚光装置时，所有RGB荧光粉的辐射色散作用不同而造成混光不均；以及4.三种荧光粉在热稳定性方面各有差异，因而发生白光色坐标的漂移等。 

以下我们将指出在上述文献中尚未论及、而在实践中为我们所知的RGB UV LED的一些缺陷。每种荧光粉具有自身的重力密度，这时对于红色、蓝色和绿色材料而言，其差别可能为2倍或更多。荧光粉根据不同的工艺进行制备，因而具有不同的分散度。这两种要素：密度和分散度决定了异质结表面荧光粉涂层的不均匀性。 

【发明内容】

为解决上述已知技术的缺点，本发明的主要目的是提供一种紫外线辐射异质结基体的白光发光二极管及其单组分氮化物荧光粉，当该荧光粉涂布在异质结上产生白光时，排除了所有已知RGB UV LED构造的缺陷。 

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的是提供一种紫外线辐射异质结基体的白光发光二极管及其单组分氮化物荧光粉，该荧光粉可提升白光发光二极管的发光亮度。 

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的是提供一种紫外线辐射异质结基体的白光发光二极管及其单组分氮化物荧光粉，该荧光粉具有高的温度稳定性，此时温度与发光二极管高的激发功率有关。 

为达到上述目的，本发明提供一种紫外线辐射异质结基体的白光发光二极管，其是在半导体铟、镓氮化物的异质结基础上制作而成，该异质结辐射光谱最大值从λ＝395～405nm的近紫外线光，其特征在于：一均匀浓度的发光转换涂层形成于该异质结辐射表面，且该发光转换涂层中填充有至少一单组分氮化物宽频带荧光粉，该荧光粉粉末完全吸收该异质结第一级辐射并辐射白光光致发光。 

其中，该发光转换涂层源于热固性聚合物。 

其中，该荧光粉的色坐标从x＝0.36，y＝0.36至x＝0.39，y＝0.39。