專利名稱：包括補(bǔ)償彩色缺陷的發(fā)光材料的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明系統(tǒng)和包括磷光體混合物的發(fā)光材料，所說磷光 體混合物用于借助發(fā)光的下行變換和基于發(fā)射紫外輻射或藍(lán)色輻射的 輻射源的附加彩色混合產(chǎn)生特定的彩色光，其中包括白光。特別關(guān)注 的是作為輻射源的發(fā)光二極管。本發(fā)明還涉及用在這樣一種照明系統(tǒng) 中的發(fā)光材料。
背景技術(shù)：
近來，對(duì)于使用發(fā)光二極管作為輻射源來提供發(fā)射白光的照明系 統(tǒng)，進(jìn)行了各種各樣的嘗試。
使用發(fā)光二極管發(fā)射白光的第 一種類型的照明系統(tǒng)基于使用多個(gè) 發(fā)射可見光的二極管。在這些系統(tǒng)中，組合使用兩個(gè)單色的發(fā)光二極 管(如藍(lán)色和黃色的)或三種單色的發(fā)光二極管(例如紅、藍(lán)和綠色 的)?；旌蟻碜远鄠€(gè)發(fā)射可見光的二極管的光，產(chǎn)生白光。然而，當(dāng) 從單色的發(fā)射紅、綠、藍(lán)光的二極管的布置產(chǎn)生白光的時(shí)候，出現(xiàn)了
這樣一個(gè)問題由于發(fā)光二極管的色調(diào)、照度、和其它因素隨壽命的 變化，不可能產(chǎn)生期望色調(diào)的白光。為了補(bǔ)償每個(gè)發(fā)光二極管的逐漸 撐i變的老化(differential aging)和色移，還必須有復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電 子學(xué)電路。
為了克服這些困難，開發(fā)了第二種類型的發(fā)光系統(tǒng)，借助包括磷 光體的發(fā)光材料轉(zhuǎn)換發(fā)光二極管的顏色，提供可見光照明，最好是白 光照明。
這樣一種通過磷光體轉(zhuǎn)換的白光照明系統(tǒng)具體來說基于三原色 (RGB)方案，即基于三種顏色(即紅、綠、藍(lán))的混合，在這種情況 下通過磷光體和/或通過發(fā)光二極管的一次發(fā)射提供藍(lán)色輸出光的分 量，或者以第二種簡(jiǎn)化的解決方案，基于雙色(BY)方法，混合黃色 和藍(lán)色，在這種情況下通過黃色磷光體提供輸出光的黃色二次分量，并 且通過磷光體或者通過藍(lán)色發(fā)光二極管的一次發(fā)射可提供藍(lán)色分量。 后者是最普通的磷光體轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
具體來說，例如在美國(guó)專利5998925中公開的雙色方案使用基于 InGaN的半導(dǎo)體材料的藍(lán)色發(fā)光二極管再加上Y3Al50u: Ce (YAG-Ce3+) 石榴石磷光體。在InGaN發(fā)光二極管上涂敷YAG-Ce"磷光體，通過磷 光體將發(fā)光二極管發(fā)射的藍(lán)光的一部分轉(zhuǎn)換成黃光。通過磷光體發(fā)射 來自發(fā)光二極管的藍(lán)光的另一部分。黃色和藍(lán)色發(fā)射的組合產(chǎn)生了令 人信服的潔白的感覺，具有在70中間的典型CRI (彩色再現(xiàn)指數(shù))， 色溫Tc的范圍可以從約6000K到約8000K。
這樣一種磷光體轉(zhuǎn)換的發(fā)光器件的限制主要來自低的彩色再現(xiàn)。 當(dāng)通過這種類型的磷光體轉(zhuǎn)換的發(fā)光二極管進(jìn)行照明時(shí)，物體對(duì) 于人的眼睛來說顯得不自然。彩色顯得過于真實(shí)，或者說比中午陽光 下顯現(xiàn)的顏色還要鮮艷，但各種顏色之間難以分辨，這是因?yàn)榘坠夤?源精確展現(xiàn)顏色的能力取決于來自這個(gè)光源的光中包含的顏色的數(shù)目 和強(qiáng)度的緣故。
對(duì)于真實(shí)顏色再現(xiàn)有價(jià)值的數(shù)字是彩色再現(xiàn)指數(shù)(CRI )。彩色再 現(xiàn)指數(shù)是一個(gè)相對(duì)的標(biāo)度，范圍從O到100，表示的是感覺到的顏色和 實(shí)際的顏色的匹配程度。彩色再現(xiàn)指數(shù)度量的是由一個(gè)指定的光源照 明的物體的感覺到的顏色相對(duì)于物體由一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)光源照明時(shí)相同 物體的所說顏色的符合程度。彩色再現(xiàn)指數(shù)越高，彩色移動(dòng)或畸變發(fā) 生的越少。
在典型的固體發(fā)光器件中，所說器件由藍(lán)色發(fā)光二極管和黃色磷 光體的組合構(gòu)成，從這種發(fā)光器件發(fā)射的在紅光范圍(不小于600納 米(nm))以及藍(lán)綠光范圍(480 - 510納米)的光的數(shù)量極其地少，并 且從白色發(fā)光二極管發(fā)出的光具有低的普通彩色繪制指數(shù)以及低的特 定彩色再現(xiàn)指數(shù)Rs (R5代表在藍(lán)綠光范圍內(nèi)的彩色再現(xiàn)性質(zhì))。
因此，為了補(bǔ)償在由這些器件產(chǎn)生的白光雙色光鐠紅光范圍中的 缺陷，對(duì)于磷光體的特性的控制、對(duì)于用另一種元素部分替換主體 (host)和/或激活劑、對(duì)于混合磷光體的應(yīng)用都進(jìn)行了研究。圖2表 示的是現(xiàn)有技術(shù)的紅色缺陷補(bǔ)償磷光體YAG: Ce+Pr的發(fā)射光譜、激發(fā) 光譜和反射光鐠。
盡管如此，為了進(jìn)行"顏色校正"或者降低其白光發(fā)射的CCT (經(jīng) 過校正的色溫)在藍(lán)-黃光譜上附加紅色輻射通常導(dǎo)致看起來很不自 然的粉紅色光，并且降低了相鄰物體之間的彩色對(duì)比度或具有不同顏
色的打印圖像中的彩色對(duì)比度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，仍舊需要一種高效廉價(jià)的固體照明系統(tǒng)，它能夠產(chǎn)生具有 較高彩色再現(xiàn)指數(shù)的白光，因此由這種照明系統(tǒng)照亮的物體對(duì)于人的 眼睛來說顯得更加自然。
為此，本發(fā)明提供一種照明系統(tǒng)，所說照明系統(tǒng)包括能夠發(fā)出一 次輻射的輻射源和包括第一磷光體和第二磷光體的混合物的發(fā)光材 料，第一磷光體能夠轉(zhuǎn)換一次輻射為在電磁光譜的黃色范圍的寬帶發(fā) 射，第二磷光體能夠轉(zhuǎn)換一次輻射為在電磁光譜的紅和綠色范圍的多 個(gè)窄帶發(fā)射。
對(duì)于磷光體進(jìn)行選擇，以便"充滿，，可見光譜，即磷光體在可見 光譜基本上所有的波長(zhǎng)提供發(fā)射，以便產(chǎn)生高彩色再現(xiàn)的磷光體混合 物。除了已知的紅色缺陷補(bǔ)償磷光體，本發(fā)明的發(fā)光材料還可補(bǔ)償在 電磁光譜的綠色范圍中的缺陷。黃色的寬帶發(fā)射與在分立的紅色和綠 色光譜線的發(fā)射組合起來產(chǎn)生一種感覺到的白光，這種白光具有不同 于由其它技術(shù)產(chǎn)生的白光的、特定的、期望的彩色特征，因?yàn)檫@種白 光相對(duì)于顏色得到了很好的平衡。當(dāng)與由現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管產(chǎn)生
的白色輸出光的光譜分布相比，這種光i普分布的明顯差別是峰值波 長(zhǎng)，所說的峰值波長(zhǎng)在可見光的綠色范圍。
與多線輸出光譜組合起來的具有相對(duì)連續(xù)的輸出光譜的這種照明 系統(tǒng)提供的彩色再現(xiàn)指數(shù)范圍在一般情況下從約65到85。
這一特征使這種設(shè)備在需要真實(shí)彩色再現(xiàn)的應(yīng)用中成為理想的設(shè)
備。本發(fā)明的這樣一些應(yīng)用尤其包括普通照明、交通照明、街道照明、 安全照明、自動(dòng)化工廠的照明、以及全光譜顯示器的背光照明。 特別關(guān)注的是作為輻射源應(yīng)用的發(fā)光二極管。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種白光照明系統(tǒng)，它包括作為輻 射源使用的峰值發(fā)射波長(zhǎng)在380 - 490納米范圍內(nèi)的藍(lán)光發(fā)光二極管。
這樣一種照明系統(tǒng)在工作中提供白光。由發(fā)光二極管發(fā)射的藍(lán)光 激發(fā)褲光體，使磷光體發(fā)出黃、綠、紅光。由發(fā)光二極管發(fā)出的藍(lán)光 是通過磷光體混合物發(fā)射的，并且與磷光體發(fā)出的綠、紅、黃光混合。
觀察者感覺到藍(lán)光和黃光、紅光和綠光的混合為白光。
雖然這種照明系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，但所iJL照明系統(tǒng)卻以低的制 造成本和高的產(chǎn)額實(shí)現(xiàn)了高的效能和高的彩色再現(xiàn)指數(shù)這兩者，并且 沒有實(shí)質(zhì)性的色移、壽命、或逐漸微變的老化的問題。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一發(fā)射黃光的寬帶磷光體是從包括 一種激活劑離子的磷光體中選擇出來的，所說的 一種激活劑離子是從
鈰(in)或鈰(in)再加上第二激活劑離子當(dāng)中選擇出來的，優(yōu)選的 是從下述的組中選擇出來的銪、鐠、釤、鋱、銩、鏑、鈥和鉺。在
一般情況下，第一磷光體是從包括石榴石主晶格的鈰(in)激活的磷 光體中選擇出來的。
發(fā)射綠光和紅光的多個(gè)窄帶的笫二磷光體是從包括一種激活劑的
磷光體中選擇出來的，所說的激活劑是從包括Pr (III)以及Pr (m)
再加上銪和釤的組中選擇出來的。在一般情況下，第二磚光體是從包 括由氧和/或氟構(gòu)成的主晶格的磷光體中選擇出來的。
特別優(yōu)選的是這樣一些實(shí)施例其中的第二磷光體是從包括一種 主晶格的磷光體中選擇出來的，所說的主晶格是從由通式(Yh-
yG(LLUy) 3 (Al,—aGaa) 5 0 , 2定義的石榴石中選擇出來的，其中0《X《1， 0
這些磷光體能夠提供多個(gè)窄帶發(fā)射光譜，它們的光譜線在電磁光 譜的青綠色(480 - 540納米)和紅色(〉600納米)范圍。
在一般情況下，第一磷光體與第二磷光體的重量比范圍從95: 5 到75: 25。
本發(fā)明的另一方面提供一種包括磷光體混合物的發(fā)光材料。磷光 體混合物包括至少兩種磷光體，每一種磷光體都是從吸收藍(lán)色的和/.
i一中選擇出來J。' P ' 5 ' '二 .'，
混合物的第一組分包括能夠在電磁光譜的黃色范圍寬帶發(fā)射的第
一磷光體，混合物的第二組分包括能夠在電磁光譜的紅色和綠色范圍
多個(gè)窄帶發(fā)射的第二磷光體。
這些特殊的磷光體混合物在經(jīng)過發(fā)射白光的磷光體轉(zhuǎn)換的發(fā)光二
極管當(dāng)中具有特別的價(jià)值，它的色溫很低并且可以改善彩色再現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種照明系統(tǒng)，所說照明系統(tǒng)包括能夠發(fā)射一次輻射 的輻射源和包括一種混合物的發(fā)光材料，所說混合物的笫一組分包括 第一磷光體，所說混合物的第二組分包括第二磷光體，所說第一磷光 體能夠把一次輻射轉(zhuǎn)換成在電磁光譜的黃色范圍的寬帶發(fā)射，所說第 二磷光體能夠把一次輻射轉(zhuǎn)換成在電磁光譜的紅色和綠色范圍的多個(gè) 窄帶發(fā)射。
輻射源包括半導(dǎo)體光輻射發(fā)射體和能夠響應(yīng)電的激勵(lì)發(fā)出光輻射
的其它器件。半導(dǎo)體光輻射發(fā)射體包括發(fā)光二極管LED芯片、發(fā)光聚 合物(LEP)、有機(jī)發(fā)光器件(0LED)、聚合物發(fā)光器件(PLED)等等。 而且，還可以預(yù)期諸如在》文電燈和焚光燈中出現(xiàn)的那些發(fā)光組 分，例如在低壓和高壓汞放電燈、硫放電燈、和基于分子輻射體的》文 電燈中出現(xiàn)的那些發(fā)光組分，都可以像本發(fā)明的磷光體組分那樣用作 輻射源。
在這里使用的術(shù)語"輻射"優(yōu)選包括電磁光譜的紫外和可見范圍 ("光")的輻射。
盡管設(shè)想本發(fā)明用于寬陣列的照明系統(tǒng)，但是本發(fā)明特別是參考 發(fā)光二極管進(jìn)行描述的，并在其中找到特殊的應(yīng)用，所說發(fā)光二極管特 別是紫外和藍(lán)色發(fā)光二極管。
在本發(fā)明中關(guān)注的是照明系統(tǒng)的任意結(jié)構(gòu)，所說照明系統(tǒng)包括一 個(gè)發(fā)光二極管和一種發(fā)光材料，發(fā)光材料包括混合物，混合物的第一組 分包括能夠在電磁光鐠的黃色范圍寬帶發(fā)射的第一磷光體，混合物的 第二組分包括能夠在電磁光譜的紅色和綠色范圍多個(gè)窄帶發(fā)射的第二 磷光體，最好還要附加能夠組合的其它的眾所周知的磷光體，以便當(dāng) 如以上所述通過發(fā)射一次紫光到藍(lán)光的發(fā)光二極管照射時(shí)可以實(shí)現(xiàn)特 定的彩色或白光。
現(xiàn)在描述包括如圖1所示的輻射源和發(fā)光材料的這樣一種照明系 統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖1是具有包括發(fā)光材料的涂層的芯片類型的發(fā)光二極管的示意 圖。這個(gè)器件包括芯片類型的發(fā)光二極管(LED) l作為輻射源。二極 管芯片1定位在反射體杯的引線框架(lead frame)2中。芯片1經(jīng)過 粘結(jié)線7連接到笫一終端6并且直接連接到第二電終端6上。反射體
杯的凹陷充以涂層材料，涂層材料包含按照本發(fā)明的發(fā)光材料，以形
成嵌入反射體杯中的涂層。發(fā)光材料的磷光體3、 4或者施加在單獨(dú)的 層中或者施加在一個(gè)混合物中。在一般情況下，發(fā)光材料包括樹脂粘 結(jié)劑5。
在工作中，向芯片提供電功率以激勵(lì)芯片。當(dāng)激勵(lì)時(shí)，芯片發(fā)射 一次光(primary light )，如藍(lán)光。所發(fā)射的一次光的一部分全部地》 或者部分地由涂層中的發(fā)光材料吸收。發(fā)光材料隨后響應(yīng)一次光的吸 收發(fā)射二次光(secondary light )，即具有較長(zhǎng)的峰值波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換的 光充足寬帶發(fā)射中的黃色(具體來說具有相當(dāng)大比例的紅色)加上 多個(gè)紅色的和綠色的窄帶發(fā)射。所發(fā)射的一次藍(lán)光的其余的未被吸收 的部分通過發(fā)光層與二次光一起發(fā)射。所說封裝在總(general )方向 上引導(dǎo)未被吸收的一次光和二次光，以此作為輸出光。于是，輸出光 是組合的多色光，它由從管芯發(fā)出的一次光和從包括鱗光體混合物的 發(fā)光材料發(fā)出的二次光組成。
按照本發(fā)明的照明系統(tǒng)的輸出光的色溫或色點(diǎn)根據(jù)光譜的分布以 及二次光相對(duì)于一次光的強(qiáng)度而變化。
首先，可以通過適當(dāng)選擇發(fā)光二極管來改變一次光的色溫或色點(diǎn)。
其次，可以修改一次和二次發(fā)射帶的相對(duì)貢獻(xiàn)以優(yōu)化發(fā)光二極管 的發(fā)光效率和總發(fā)射的彩色特征。通過改變包圍管芯的含磷光體的樹 脂的厚度，或者通過改變?cè)跇渲袘腋〉牧坠怏w的濃度，就可以實(shí)現(xiàn) 這些調(diào)整。
第三，通過適當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)光材料中的磷光體混合物、它的顆粒大 小、以及它的濃度，就可以改變二次光的色溫或色點(diǎn)。此外，這些安 排還有益地提供在發(fā)光材料中使用不同的磷光體混合物的可能性，其 結(jié)果是，可以更加精確地設(shè)定期望的色調(diào)，這是有益的。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，照明系統(tǒng)的輸出光的光譜分布顯示 出"白色"光。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，通過選擇發(fā)光材料以使由發(fā)射藍(lán)光的 二極管發(fā)出的藍(lán)色輻射能夠轉(zhuǎn)換成補(bǔ)充的波長(zhǎng)范圍來有利地制造發(fā)射 白光的照明系統(tǒng)，以便形成多色的白光。
利用發(fā)射的最大值在380 - 490納米的藍(lán)色發(fā)光二極管可以實(shí)現(xiàn)特
別優(yōu)良的結(jié)果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化值為445 _ 468納米，其中特別考慮了
鈰(m)激活的和鐠(in)激活的磷光體的激發(fā)光譜。
作為發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光二極管的一種替換，可以使用發(fā)射紫外光的
發(fā)光二極管與附加的發(fā)射藍(lán)光的磷光體的組合。
按照本發(fā)明的發(fā)光材料包括第一組分和笫二組分的磷光體混合物。
當(dāng)磷光體混合物的笫一組分由輻射源產(chǎn)生的從紫色到藍(lán)色的輻射 激發(fā)時(shí)，磷光體混合物的第一組分展示的發(fā)射光譜的中心通常在可見 光譜的綠色到黃色的范圍內(nèi)。磷光體混合物的第二組分展示的是主要 定位在深紅當(dāng)中以及在可見光鐠的青綠范圍內(nèi)的多線發(fā)射或極窄帶的 發(fā)射。
用如下方法對(duì)于上述的磷光體組分的相對(duì)比例進(jìn)行選擇，即當(dāng)上 述的磷光體組分的發(fā)射與由放電產(chǎn)生的可見光發(fā)射(如果有的話)混
合時(shí)產(chǎn)生預(yù)定的ICI坐標(biāo)的白光，因?yàn)樗a(chǎn)生的輻射的光i普是經(jīng)過選
擇的，所以由此照明的物體的彩色再現(xiàn)是優(yōu)秀的。
合適的發(fā)射通用寬帶黃綠光的磷光體包括發(fā)射帶最大值在550納 米和590納米之間的磷光體，更加優(yōu)選的是在570納米和580納米之 間的磷光體，它的半值寬度在50納米和150納米之間，更加優(yōu)選的在 90納米和120納米之間。
在一般情況下，發(fā)射綠色到黃色的寬帶磷光體包括摻有鈰(Ce)的 釔-鋁石榴石系列的磷光體(Y丄i) 3(ALB,—n)50,2，在這里，0《m 《1， 0《n《l;A包括稀土元素鈰、鐠、釹、釤、軋、鏑、鈥、鉺、銩、 鐿和镥；B包括硼、鎵、銦和它們的組合。
已使用的最普遍的磷光體材料是YAG: Ce，因?yàn)樗芪沼伤{(lán)色發(fā) 光二極管提供的光并將其轉(zhuǎn)換成相當(dāng)寬的但主要是黃色的發(fā)射。YAG: Ce磷光體包括主體材料和鈰(Ce)，主體材料由釔和鋁的復(fù)合氧化物 (yttrium and aluminum composite oxide) ( Y3Al5Ou )組成，在YAG: Ce砩光體中加入鈰(Ce)作為發(fā)光中心離子。
由通式(Y卜yGd,Luy) 3A15012 Cez確定的磷光體也可用作第 一發(fā) 射黃光的寬帶磷光體，其中的0《x《1， O《y《l，0.001<z<0.02。
這些磷光體還發(fā)射峰值在545 - 580納米范圍內(nèi)的寬光鐠的光。
而且，通過在第二實(shí)施例的磷光體晶體中包括釓Ga，可以增加460
納米及其以上的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激發(fā)的光輻射的效率。當(dāng)Gd的含量增加 時(shí)，發(fā)射的峰值波長(zhǎng)向較長(zhǎng)的波長(zhǎng)方向移動(dòng)，并且整個(gè)發(fā)射光譜向較 長(zhǎng)波長(zhǎng)的方向移動(dòng)。這就意味著，如果需要的話，通過增加用Gd替換 的程度，就可以實(shí)現(xiàn)更加帶紅色的光的發(fā)射。當(dāng)Gd的含量增加時(shí)，在 藍(lán)光下由光致發(fā)光發(fā)射的光的亮度趨向于減小。
在與補(bǔ)償紅色和綠色的第二磷光體組合時(shí)，可以期望用部分鋁代 替鎵，以便向較短的波長(zhǎng)移動(dòng)所發(fā)射的光的波長(zhǎng)。
合適的在電磁光譜的紅色和綠色范圍發(fā)光的、發(fā)射多個(gè)窄帶紅光 的磷光體包括具有最大值在62 0納米和66 0納米之間以及峰值半寬度 在1納米和30納米之間(更加優(yōu)選的在5納米和25納米之間)的至少 一個(gè)發(fā)射帶的那些磷光體；和具有最大值在480納米和540納米之間以 及峰值半寬度在1納米和30納米之間(更加優(yōu)選的在5納米和25納米 之間)的至少一個(gè)發(fā)射帶的那些磷光體。
優(yōu)選地，第二磷光體是由鐠(in )激活的磷光體，或者是由鐠(in ) 再加上釤(m)和/或銪(m)激活的磷光體。
優(yōu)選由鐠(ID )激活，因?yàn)殓?ID )在450和490納米之間有一 個(gè)相對(duì)強(qiáng)烈的吸收帶，這是由于十分強(qiáng)烈的3H.，-，T和^廣、躍遷的緣故。
優(yōu)選在鐠(in)離子和周圍的配合基之間提供高電荷密度的主晶 格，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的共價(jià)。較高的共價(jià)導(dǎo)致的結(jié)果是，與鐠(m)
的能級(jí)蔟(level manifold)內(nèi)相反奇偶性項(xiàng)(parity term)狀態(tài)的 混合增加了 ，并且因此具有較高的吸收線振蕩器強(qiáng)度以及較快的衰變 的發(fā)射躍遷。
滿足這一要求的晶格必須是相對(duì)共價(jià)的，并且優(yōu)選包括氧和/或氟 的配合基離子。這樣的晶格例如是LA2Ti207， (YhG(L)V04，其中的0< x《l; CaTiO" (Sr，Ca) (Zr，Al)03(Y,-"G(LLuy)203，其中的0"《1， 0, 《y《l; (SrhCaj2Si04，其中的(Kx《1;以及立方石榴石(Yh— yGd丄Uy)3(Al卜aGaa)50u，其中的0《x<l，0《y<l,0《a<l。 合適的用于本發(fā)明的立方石榴石主體材料例如包括，例如 釔-鋁石榴石Y3A15012,釔-釓-鋁石榴石((Y, Gd)3Al5012),釓鋁石 榴石，禮鎵石榴石(GchGasO'O,釓鈧鎵石榴石(Gd3Sc2Ga30u)，釓鈧鎵石 榴石(Gd3Sc2Ga3012),镥鋁石榴石Lu3Al5Q12，釔鎵石榴石Y3Ga5012。在以上的例子中，B位置(即在通式A3B5Ol2中)可由兩個(gè)元素占據(jù)。在另外 的石榴石中，A位置可由兩個(gè)元素占據(jù)。
這些晶格通過0. 01-10%的Pr"進(jìn)行摻雜，優(yōu)選的是通過0. 1-1. 0% 的P^+進(jìn)行摻雜，這種摻雜導(dǎo)致磷光體在發(fā)射光譜的紅色和綠色范圍具 有強(qiáng)烈的多個(gè)狹窄的發(fā)射線，見圖4至7。
除了鐠作為發(fā)光激活劑以外，在主體材料中還可以包括其它的元 素。例如，鐿、釤和銪都可以作為共激活劑加入。
圖5表示Y3Al50u: l%Pr的激發(fā)、發(fā)射、和反射光譜，圖6表示 (Y, Gd)AL0n: l%Pr的激發(fā)、發(fā)射和反射光譜，圖7表示Gd3Al5012: l%Pr 的發(fā)射光譜。
這些第一和第二磷光體相互兼容，并可以作為磷光體涂層或單片 陶瓷顏色轉(zhuǎn)換體使用現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的技術(shù)進(jìn)行制備、混合及應(yīng)用。
雖然所用的磷光體的特定數(shù)量取決于色溫，但是本發(fā)明的全光譜 磷光體混合物最好是按照下面的比例進(jìn)行組合的下述材料的兩種磷光 體的混合物
(1 )能夠在電磁光譜的黃色范圍寬帶發(fā)射的第一磷光體，約占70 -95%，優(yōu)選占75 - 85 % (該量隨著CCT的減小而增加)。
(2 )能夠在電磁光i普的紅色和綠色范圍多個(gè)窄帶發(fā)射的第二磷光 體，約占5-30%,優(yōu)選占15-25%，其中的百分?jǐn)?shù)基于磷光體混合 物的整個(gè)重量，組合起來的百分?jǐn)?shù)等于總數(shù)100% 。
通過附加的發(fā)射紅光的磷光體組分可以進(jìn)一步改善燈的彩色再 現(xiàn)，所說發(fā)射紅光的磷光體組分的最大發(fā)射波長(zhǎng)在630 ± 15納米，它 的最大值的一半處的全寬度大于50納米。
為了與現(xiàn)有技術(shù)比較，圖3表示的是包括附加的摻雜劑Pr(冚) 的、紅色缺陷補(bǔ)償?shù)?、?m )激活的石榴石的發(fā)射、激發(fā)、和反射 光譜。
特定實(shí)施例
1、包括YAG: 2。/。Ce和YAG: 1。/。Pr的白光發(fā)光二極管 一種磷光體混合物由7 0 - 80%YAG: 2 % Ce和20 - 30 % YAG: 1% Pr構(gòu)成，將這種混合物懸浮在硅氧烷先驅(qū)體中，加入聚合催化劑，并 且將一滴這種懸浮液淀積在發(fā)光二極管管芯上，發(fā)光二極管管芯基于
發(fā)射460納米的InGaN。塑料蓋密封所說的發(fā)光二極管，在大約一個(gè) 小時(shí)內(nèi)聚合硅氧烷。在圖3中描述了具有三個(gè)不同涂層厚度的發(fā)光二 極管的光鐠。
2、包括(Y， Gd) AG: 2。/oCe和(Y， Gd)AG: "/oPr的白光發(fā)光 二極管
一種磷光體混合物由70 - 80 % (Y， Gd)AG: 2。/oCe和20 - 30% (Y， Gd)AG: 1。/。Pr構(gòu)成，將這種混合物懸浮在硅氧烷先驅(qū)體中，加 入聚合催化劑，并且將一滴這種懸浮液淀積在發(fā)光二極管管芯上，發(fā) 光二極管管芯基于發(fā)射460納米的InGaN。塑料蓋密封所說的發(fā)光二 極管，在大約一個(gè)小時(shí)內(nèi)聚合硅氧烷。在圖4中描述了具有兩個(gè)不同 涂層厚度的發(fā)光二極管的光譜。
按照本發(fā)明的另一方面，除了白光以外，還可以從磷光體的其它 混合物產(chǎn)生其它顏色的光，所說的磷光體混合物包括從以上公開的組 中以合適的比例選擇出來的磷光體混合物。
雖然已經(jīng)表示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是落在由所附的
曰冃w jc
于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說都是顯而易見的


圖1是雙色白光發(fā)光二極管燈的示意圖，所說燈包括定位在由發(fā) 光二極管結(jié)構(gòu)發(fā)出的光的路徑中的本發(fā)明的磷光體；
圖2表示現(xiàn)有技術(shù)的補(bǔ)償紅光缺陷的YAG: Ce + Pr的發(fā)射、激發(fā) 和反射光譜；
圖3表示基于發(fā)射460納米的InGaN半導(dǎo)體的白光發(fā)光二極管的 發(fā)射光譜，所說半導(dǎo)體涂敷YAG: 2MCe和YAG: 1。/。Pr的混合物；
圖4表示基于發(fā)射460納米的InGaN半導(dǎo)體的白光發(fā)光二極管的 發(fā)射光譜，所說半導(dǎo)體涂敷(Y， Gd)AG: 2。/。Ce和(Y， Gd) AG: 1% Pr的混合物；
圖5表示Y3Al50n: l%Pr的發(fā)射、激發(fā)和反射光譜；
圖6表示(Y， Gd) AL0'2: l%Pr的發(fā)射、激發(fā)和反射光譜；
圖7表示GdMlsOu: l%Pr的發(fā)射光譜。
權(quán)利要求
1、一種照明系統(tǒng)，所說照明系統(tǒng)包括能夠發(fā)出一次輻射的輻射源和發(fā)光材料，發(fā)光材料包括第一磷光體和第二磷光體的混合物，第一磷光體能夠轉(zhuǎn)換一次輻射為在電磁光譜的黃色范圍的寬帶發(fā)射，第二磷光體能夠轉(zhuǎn)換一次輻射為在電磁光譜的紅和綠色范圍的多個(gè)窄帶發(fā)射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中所說的輻射源能夠發(fā)出 峰值發(fā)射波長(zhǎng)在380 - 490納米范圍的一次輻射。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中所說的輻射源是發(fā)光二 極管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中第一寬帶磷光體是從包括激活劑離子的磷光體中選擇出來的，所說激活劑離子是從由鈰(m) 和鈰un)再加上笫二激活劑離子構(gòu)成的組中選擇出來的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明系統(tǒng)，其中第一寬帶磷光體是從包括石榴石主晶格的鈰(m)激活的磷光體中選擇出來的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中第二多窄帶砩光體是從包括激活劑的磷光體中選擇出來的，所說激活劑是從由鐠(m)和鐠 (m)再加上第二激活劑離子構(gòu)成的組中選擇出來的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其中第二多窄帶磷光體是從包括主晶格的鐠(in)激活的磷光體中選擇出來的，所說主晶格包括 氧和/或氟。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其中第二多窄帶鱗光體是從 包括主晶格的磷光體中選擇出來的，所說主晶格是從由通式(Y'"-yGd丄Uy) 3 (AlhGaa) 5012定義的石榴石中選擇出來的，其中的0《x《 1, 0《y《l， 0《a《l。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其中第一磚光體與第二磷光 體的重量比范圍是95: 5到75: 25。
10、 一種包括第一組分和第二組分的混合物的發(fā)光材料，所述第 一組分包括能夠在電磁光譜的黃色范圍寬帶發(fā)射的第一磷光體，所述 第二組分包括能夠在電磁光譜的紅色和綠色范圍多個(gè)窄帶發(fā)射的第二 磷光體。
全文摘要
為了改善固體照明設(shè)備的彩色再現(xiàn)，提供一種照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括能夠發(fā)出一次輻射的輻射源和發(fā)光材料，發(fā)光材料包括第一磷光體和第二磷光體的混合物，第一磷光體能夠轉(zhuǎn)換一次輻射為在電磁光譜的黃色范圍的寬帶發(fā)射，第二磷光體能夠轉(zhuǎn)換一次輻射為在電磁光譜的紅和綠色范圍的多個(gè)窄帶發(fā)射。
文檔編號(hào)C09K11/77GK101184823SQ200680019130
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者J·邁耶, P·J·斯米特, T·朱斯特爾, W·梅爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司