[发明专利]应用于照明的蓝-绿色和绿色磷光体

说明书

关于联邦政府研究&开发赞助声明

本发明是在由能源部签署的合同号为DE-FC26-06NT42934的政 府赞助下作出的。政府拥有本发明中的一定权利。

技术领域

本发明涉及应用于照明的蓝-绿色和绿色磷光体(phorphor)。

背景技术

本发明总的说来涉及新的磷光组合物。更特别地，本发明描述了 在升高的温度下保留其大部分室温量子效率的磷光体。该磷光体可被 用于发光二极管、Hg-基荧光灯、气体放电灯，用于UV、紫色和/或 蓝色激光，以及其它用于不同用途的白色或彩色光源。

磷光体是吸收电磁光谱中的一个区的辐射能量并发射出电磁光 谱另一个区的能量的发光材料。非常重要的一类磷光体包括具有非常 高化学纯度和组成受控的晶体无机化合物，为了发射对其加入少量其 它元素，称为“活化剂”。使用活化剂和无机化合物的适当组合，可控 制这些晶体磷光体的发射颜色。大部分有用的磷光体发射电磁光谱的 可见光部分的辐射来响应由可见区域之外的电磁能的激发。例如，磷 光体已被用于汞蒸气放电灯以将由激发的汞发射的紫外(UV)辐射转 换为可见光。此外，磷光体可被用于发光二极管(LED)以产生通常不 能从LED芯片自身获得的颜色。

发光二极管(LED)为半导体光发射器件，其可被用来代替其它光 源，如白炽灯。其作为显示器灯、警示灯和指示灯或其它需要彩色灯 的应用是特别有用的。由LED产生的光的颜色取决于在其生产中所 用半导体材料的类型。

彩色半导体发光设备，包括发光二极管和半导体激光器(其在这 里通常均称为LED)，已经由III-V族合金如氮化镓(GaN)生产。为了 形成LED，合金的各层典型地外延沉积在基底，如碳化硅或蓝宝石上， 且可用多种n-和p-型掺杂剂掺杂以改善性能，如发光效率。对于GaN- 基LED，光通常在电磁光谱的UV至绿色区中发射。由于由LED产 生的光的固有颜色，直到最近为止，LED还不适合用于需要亮的白光 的地方。

然而，已经发展了用于将从LED发出的光转换成用于照明或其它 目的的有用光的技术。在一种技术中，LED可用磷光体层涂覆或覆盖。 通过插入由LED产生的辐射所激发的磷光体，可以产生不同波长， 如在光谱的可见范围的光。彩色的LED经常用于玩具、指示灯和其 它设备。生产商正不断地寻找用于这类LED的新的彩色磷光体以产 生自定义颜色(custom color)和更高的发光度。

从LED和其它光源产生光以产生热量作为副产品。磷光体可能响 应该热量从而降低量子效率，所述量子效率为由磷光体发射的光子数 对由磷光体吸收的光子数。因此，由于不同磷光体的量子效率可随着 温度的升高以不同的速率变化，由该设备发出的光可能变暗或颜色可 能随着设备进入稳态运行而改变。

因此，在LED和其它光源的生产中，对可被单独用作组分或作为 磷光体共混物一部分的磷光体组合物有连续的要求。这类磷光体组合 物应允许具有所需性质的较宽范围的光源，所述性质包括良好的颜色 质量(CRI＞80)、大范围的色温和对温度变化相对敏感。

发明内容

本发明的一种实施方式提供了照明设备，其包括光源和被配置为辐射 地耦合至光源的磷光体组合物，所述光源发射在约250nm-约550nm具有 峰的辐射。所述磷光体组合物含有通式为 ((Sr_1-zM_z)_1-(x+w)A_wCe_x)₃(Al_1-ySi_y)O_4+y+3(x-w)F_1-y-3(x-w)的磷光体，其中0＜x≤0.10且 0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤w≤x，A为Li、Na、K、Rb或其任何组合，且M是Ca、 Ba、Mg、Zn或其任何组合。