本發(fā)明專利技術(shù)涉及制備一種綠色發(fā)光二極管及用于綠色發(fā)光二極管的熒光粉。本發(fā)明專利技術(shù)所述的發(fā)光二極管是由出自氮化銦鎵InGaN的輻射晶體，錐形反射鏡以及熒光粉組成，晶體在紫色光譜區(qū)域輻射，熒光粉主要是以正硅酸鹽、鋇、鍶為基質(zhì)，以Eu2+和Ce3+為激活劑，反射鏡由白色陶瓷或白色塑料制得，傾斜角為60+5-10百分度，高度為2-3mm，帶熒光粉的聚合物層附在反射鏡表面，厚度為100±50μm。本發(fā)明專利技術(shù)制備的高效率綠色發(fā)光二極管的發(fā)光效率可達(dá)80lm/W，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的綠色發(fā)光二極管，可用于顯示信號(hào)和大功率照明產(chǎn)品。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光電子學(xué)，特別是發(fā)光二極管技術(shù)，及用于信號(hào)顯示和照明的大功率綠色發(fā)光二極管。本專利技術(shù)還涉及一種用于綠色發(fā)光二極管的熒光粉。
技術(shù)介紹
以氮化銦鎵InGaN p-η異質(zhì)結(jié)為基質(zhì)的綠色發(fā)光二極管具有λ max=520_530nm的福射波長(例如型號(hào)y-118M、y-342M ,網(wǎng)站地址:WWW.0ptelcenter.ru)。這種發(fā)光二極管的特點(diǎn)在于，其外部量子輻射輸出H e=7_13%，發(fā)光效率nv=30-501m/W (在直流電為350mA時(shí))。但是當(dāng)這樣的發(fā)光二極管被多次使用時(shí)，這樣的發(fā)光效率是不夠的，因此提高綠色發(fā)光二極管的效率迫在眉睫。在有關(guān)白光發(fā)光二極管的文獻(xiàn)(S.Nakamura.The blue Lazer Diode.SpringerVerl.，Berlin，1997年)中提及，其含有以氮化銦鎵InGaN p_n結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)為基質(zhì)的藍(lán)光輻射晶體及以釔鋁石榴石為基質(zhì)的無機(jī)熒光粉，熒光粉分布在透明的聚合物中以形成發(fā)光層，該發(fā)光層緊挨著輻射晶體。但是這種發(fā)光二極管存在著效率低等不足。在關(guān)于白光發(fā)光二極管(KimJ.K., Luo H., Schubert E.F.et al.-Jpn.J.Appl.Phys-Express Letter 44，L 649.2005年)的文獻(xiàn)中提到，在該發(fā)光二極管中，熒光粉遠(yuǎn)離晶體，并且它們之間的距離超過晶體的橫向尺寸。在發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)中引入反射鏡，在這種情況下，就可以減少熒光粉輻射投射到具有低反射率的半導(dǎo)體晶體上的可能性，使發(fā)光二極管的效率增加20-30%。 在綠色發(fā)光二極管中，在GaAs = Si中的p_n結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的紅外線輻射的最大輻射波長λ _在870至950nm之間，該紅外線輻射在以釔硫氧化物為基質(zhì)的反斯托克斯突光粉的幫助下會(huì)轉(zhuǎn)變成綠色福射。乾硫氧化物的成分是:Y；AS:Yb, Er (R.M Potter/US pat.35292000出自1972.09.15)。但是此類發(fā)光二極管效率非常低(發(fā)光效率nv ^ 0.1-0.21m/W)。這是反斯托克斯熒光粉的輻射轉(zhuǎn)換特性造成的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了得到關(guān)于綠色發(fā)光二極管的有效技術(shù)解決方案，本專利技術(shù)涉及以下幾個(gè)方面。本專利技術(shù)涉及一種綠色發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管是由出自氮化銦鎵InGaN的輻射晶體、錐形反射鏡以及熒光粉組成，輻射晶體在紫色光譜區(qū)域輻射，熒光粉主要是由正硅酸鹽、鋇、鍶為基質(zhì)，Eu2+及Ce3+為激活劑，反射鏡由白色陶瓷或白色塑料制得，其傾斜角為60+5_1(|百分度，高度為2-3mm，反射鏡壁上涂有一層厚度為100±50 μ m的含有熒光粉的聚合物層。本專利技術(shù)的綠色發(fā)光二極管，以氮化銦鎵InGaNp-n異質(zhì)結(jié)為基質(zhì)的紫色輻射晶體波長位于波段395-405nm。用于本專利技術(shù)的綠色發(fā)光二極管的熒光粉中主要的合成成分Ba、Sr、Eu和C e的最佳比例為:45%:50%:4.5%: 0.5%至55%: 42%: 2.9%: 0.1%，得到的綠色輻射波長最大值入眶在524-540nm的范圍內(nèi)。本專利技術(shù)的綠色發(fā)光二極管的聚合物的折射系數(shù)為η > 1.5。本專利技術(shù)的綠色發(fā)光二極管的錐形反射鏡是由白色陶瓷或者白色塑料制成。本專利技術(shù)的綠色發(fā)光二極管使用的半球透鏡的輻射角為2 Qtl 5，波段的變動(dòng)區(qū)域?yàn)?0_120nm。特別地，本專利技術(shù)所要求保護(hù)的硅酸鹽熒光粉是以正硅酸鹽鋇一鍶(化學(xué)計(jì)量公式為:Ba122Sr0 68Eu0.08Ce0.02*Si04 至 Ba0 88Sr105Eu0.06Ce0.01*Si04)為基質(zhì)，以 Eu2+和 Ce3+ 為激活齊U。如果改變合成成份Ba、Sr及Eu的配比關(guān)系，就可以改變熒光粉的輻射波長，其波長會(huì)在508-540nm之間變化并覆蓋綠色光譜區(qū)。熒光粉的激發(fā)波長位于波帶385_450nm之間，因此為了激發(fā)熒光粉需要有紫外線福射最大波長在395-405nm之間的晶體,該晶體以氮化銦鎵InGaN p-n異質(zhì)結(jié)為基質(zhì),紫外線輻射位于可見光譜區(qū)的邊緣，不會(huì)對(duì)發(fā)光二極管在綠色光譜輻射區(qū)域的發(fā)光特點(diǎn)產(chǎn)生影響。為了減少輻射損失及提升發(fā)光二極管的效率，在晶體周圍安置由白色陶瓷或塑料制成的錐形反射鏡(詳見圖1)，傾斜角α=60+5_1(ι百分度，在反射鏡表面涂一層含有硅酸鹽熒光粉的聚合物，厚度為100±50μπι。反射器的高度為2-3mm。帶有平坦(或近乎平坦)光輸出表面的發(fā)光二極管的輻射角2 Θ 05=120百分度。如果采用半球狀透鏡，就會(huì)得到范圍在20-120百分度的輻射角。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的綠色發(fā)光二極管。主要元件符號(hào)說明:1-輻射晶體；2-內(nèi)部反射區(qū)域；d-內(nèi)部直徑；D-外部直徑；h-高度；α -傾斜角；3-含熒光粉的聚合物層；4-透明聚合物；5-主體。具體實(shí)施例方式在本專利技術(shù)的一個(gè)具體實(shí)施方式中，硅酸鹽熒光粉是以正硅酸鹽、鋇、鍶為基質(zhì)，以Eu2+及Ce3+離子作為激活劑，同時(shí)選擇Ba、Sr和Eu的最佳配比，熒光粉被具有λ max=395-405nm的紫外線輻射激發(fā)，得到高效率的λ max=520-540nm的綠光。在本專利技術(shù)的發(fā)光二極管中采用由白色材料制成的錐型反射鏡，反射鏡上覆蓋一層包含熒光粉的聚合物。有效的利用晶體的紫外線輻射，這種輻射可轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒夥鄣木G色輻射。在實(shí)驗(yàn)中這種熒光粉的輻射不會(huì)投射到輻射晶體上，也不吸收晶體的輻射。錐形反射鏡的白色表面會(huì)反射反射鏡上的熒光粉往下輻射的綠光。因?yàn)闊晒夥郾韺酉蛳碌木G色輻射，主要投射到反射鏡的傾斜表面上，并且實(shí)際上從其表面反射，所以投射到晶體上的輻射，不會(huì)超過5%。因此在晶體中的熒光粉對(duì)綠色輻射的吸收并不多，晶體的紫外線輻射，不吸收熒光粉表層及熒光粉向下的輻射，轉(zhuǎn)換成反射鏡上熒光粉的綠色輻射。按照上述方法就可以得到高效率的綠色發(fā)光二極管，其發(fā)光效率超過80_901m/W。為了讓本專利技術(shù)的上述及其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文將結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本專利技術(shù)。實(shí)施例在本專利技術(shù)的實(shí)施例中，采用的含紫外線輻射的輻射晶體，是由SemiLEDs公司生產(chǎn)的，型號(hào)為SL-V-U40AC，其尺寸為1.07 x 1.07mm,輻射波長為395_405nm，在350mA電流下其輻射功率350-3701m/W。使用的錐型反射鏡是由白色陶瓷制成，其尺寸為:`d=l.9mm, D=8mm, α =56° C, h=2mm使用的作為聚合物的透明硅膠是ShinEtsu公司生產(chǎn)的，型號(hào)為LPS-5544，折射系數(shù)n=1.53-l.54。所使用的正硅酸鹽熒光粉以正硅酸鹽、鋇、鍶為基質(zhì)，Eu2+及Ce3+為激活劑。上述的發(fā)光二極管類型為Υ-130Φ_Μ。所得到的發(fā)光二極管的主要參數(shù)如下:其輻射光譜有一個(gè)大面積的綠色輻射帶,最大波長為λ max=525nm,半波寬為72nm，還有一個(gè)不大的紫外線輻射帶，最大輻射波長為λ_=401ηπι，半波寬為14nm。色坐標(biāo)成份如下:X=0.3-0.32，Y=0.58-0.61。在350mA的電流下綠色輻射的光通量為80_901m。發(fā)光效率n=70-801m/W。該數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的使用氮化銦鎵InGaN結(jié)構(gòu)晶體的綠色發(fā)光二極管相比高出很多，傳統(tǒng)的發(fā)光效率低于501m/W。軸向光強(qiáng)為25_30cd，輻射角2 Θ Q 5 ^ 120本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種綠色發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管是由出自氮化銦鎵InGaN的輻射晶體、錐形反射鏡以及熒光粉組成，其特征在于晶體在紫色光譜區(qū)域輻射，熒光粉主要是由正硅酸鹽、鋇、鍶為基質(zhì)，Eu2+及Ce3+為激活劑，反射鏡是由白色陶瓷或白色塑料制得，其傾斜角為60+5?10°百分度，高度為2?3mm，反射鏡壁上涂有一層厚度為100±50μm的透明聚合物，聚合物里含有熒光粉。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種綠色發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管是由出自氮化銦鎵InGaN的輻射晶體、錐形反射鏡以及熒光粉組成，其特征在于晶體在紫色光譜區(qū)域輻射，熒光粉主要是由正硅酸鹽、鋇、鍶為基質(zhì)，Eu2+及Ce3+為激活劑，反射鏡是由白色陶瓷或白色塑料制得，其傾斜角為60+5_10°百分度，高度為2-3mm，反射鏡壁上涂有一層厚度為100±50 μ m的透明聚合物，聚合物里含有突光粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色發(fā)光二極管，其特征在于對(duì)于以氮化銦鎵InGaNp-η異質(zhì)結(jié)為基質(zhì)的紫色輻射晶體的波長位于波段395-405nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色發(fā)光二極管，其特征在于熒光粉主要成分Ba、Sr、Eu和Ce的最佳比例為:45%:50%:4.5%: 0.5%至55%: 42%: 2.9%: 0.1%，得到的綠色輻射波長入眶在524-540nm 的之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色發(fā)光二極管，其特征在于采用的聚合物的折射系...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅維鴻，索辛·納姆，
申請(專利權(quán))人：羅維鴻，
類型：發(fā)明
國別省市：
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