白光LED用熒光粉專利分析

1、中國照明電器13白光LED用熒光粉專利分析陶玖祥程啟標(biāo)(廣東鶴山銀雨燈飾有限公司廣東鶴山529728)摘要白光LED被稱為第4代照明光源,有著龐大的市場。本文系統(tǒng)分析了白光LED制作方法及白光LED用鋁酸鹽、硅酸鹽熒光粉專利布局和技術(shù)走向,綜合介紹了白光LED用鋁酸鹽、硅酸鹽熒光粉的性能特點及主流熒光粉相關(guān)研發(fā)單位,并對發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞專利白光LED熒光粉鋁酸鹽硅酸鹽前言壽命、節(jié)能、環(huán)保、,躍。,白光LED在照明市場備受矚目,歐人力,并成立專門機構(gòu)推動白光LED的研發(fā)工作,21世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時代。1白光LED制作技術(shù)D申請人:日亞化學(xué)公司;專利號:US5998

2、925。此專利于1997年向美國專利局提出申請,1999年授予專利權(quán)。專利披露將化學(xué)式為:Y3Al5O12Ce3+(YAG),也稱釔鋁石榴石,與其研發(fā)的氮化物發(fā)光二極管搭配成白光LED,此熒光粉吸收450470nm波長藍(lán)光,激發(fā)產(chǎn)生550560nm波長黃光,藍(lán)光加上黃光混光后會產(chǎn)生白光,合成的白光LED具有成本低、效率高的特點,主要缺點是顯色性、均勻性較差。此專利技術(shù)內(nèi)容是當(dāng)時制作白光LED最主要的方法,之后研究者紛紛研究新型材料以突破專利封鎖。申請人:歐司朗;專利號:US6669866。此專利于2000年向美國專利局提出申請,2003年授予專利權(quán),該專利是突破日亞化學(xué)公司熒光粉專利最具代表性

3、的一項。其開發(fā)的熒光粉化學(xué)式為:3+Tb3Al5O12Ce(TAG)鋱鋁榴石系熒光體(Tb,RE,Ce)3(Al,Ga)O的簡寫,其中RE為Y,Gd,La及/或Lu經(jīng)過將近10年的發(fā)展,目前白光LED已經(jīng)形成以下組合主流:1、藍(lán)光LED+黃色熒光粉或藍(lán)光LED+RG熒光粉;2、紫外LED+三基色熒光粉;3、三基色LED混成白光。第一和第二種方法為單晶LED加上熒光粉制成單晶型白光(Single2chipwhite2LED),因其是應(yīng)用熒光粉進(jìn)行光色轉(zhuǎn)換及混光,故又稱PC2LED(PhosphorConvertedLED)。而第三種則是應(yīng)用數(shù)顆不同光色LED制成的白光LED,屬于多晶型白光LED

4、(Multi2chipwhite2LED)。其中第一種方式是制白光LED最主要的方式,當(dāng)今絕大部分白光LED是利用此種方式,第二種方法合成的白光因具有較佳的顯色性也越來越受到關(guān)注。目前第一種合成方法的白光LED用鋁酸鹽及硅酸鹽熒光粉是商用化主流方式,以下就白光LED用鋁酸鹽及硅酸鹽熒光粉專利進(jìn)行分析。中的一種或幾種。一般地,稀土Tb通常是作為綠色發(fā)光材料的激活劑,如Y2O2STb、CeTbMgAlO9等。但在TAGCe中,Tb是作為基質(zhì)陽離子的主要成分而引入的,因此它的濃度相對來說非常高。這也正是它與YAGCe的最大區(qū)別,因為在YAGCe的組成中并不含有Tb3+。申請人:有研稀土材料股份有限公

5、司;專利號:14中國照明電器2007年第10期0213094913。此專利于2002年向中國專利局提出申請,2004年授予專利權(quán)。該專利是對日亞化學(xué)公司熒光粉的改進(jìn),對YAGCe材料進(jìn)行了組合優(yōu)化,化學(xué)式為:R(3-x-y)M5O12Cex,Rd,Lu,Sc,La,y。其中:R為Y,GSm的一種或幾種,M為B,Al,Ga,In,P,Ge,Zn的一種0110,0y0110),此公司熒光粉可以做出低色溫白光LED,光效可以達(dá)到70lmW以上,但是光的色調(diào)較差,使用一段時間后,會偏藍(lán)。申請人:通用公司;專利號:US6255670。該專利于2000年向美國專利局申請,2001年授2+權(quán)。披露熒光粉化學(xué)

6、式:A2DSi2O7Eu,A是Sr,Ca,Ba中的一種或幾種,D是Mg和Zn中的一種或幾種。申請人:磷光體技術(shù)公司(Phosphortechcorporation);專利號:US6982045?；驇追N,R可以是Tb,Eu,Dy,Pr,Mn的一種或幾3+種。此熒光粉相對于前述Y3Al5O12Ce(YAG)熒光粉光通量更高,而且顯色性更好。212硅酸鹽熒光粉申請人:肖志國(大連路明);專利號:US6093346。該專利是1997年向美國專利局申請的,2000年授權(quán)。專利披露熒光粉化學(xué)式為:aMObMOcSiO2dREux、Lny,其中M選自Sr、Ca、Ba、Zn中的一種或多該專利于2003年向美國

7、專利局申請,2006年授權(quán)。專利披露熒光粉化學(xué)式為:SrxBayCazSiO4Eu;SrxBayCazSiO4Eu2+,B(其中,Mn,Ti,Pb,Sn;x,y,z,2),該熒光粉受發(fā)種元素;M選自Mg、Cd、Be中的一種或多種元素選自B2O3、P2O5Dy、Ho、Tm、La、Pr、Tb、CeD種元素;a、b、cd,1a6,0b5,1c01,01x012,0y013。申請人:豐田合成;專利號:US6809347。該專利于2001年向美國專利局申請,2004年授權(quán)。專利披露熒光粉化學(xué)式為:(2-x-y)SrOx(Ba,Ca)O(1-a-b-c-d)SiO2aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO

8、2yEu2+(0101x<116;0<y<015x+y116;0a,b,c,d<015),使用的是含銪之堿土族矽酸鹽,Sr2SiO4或Ba2SiO4為母體對Sr或Ba進(jìn)行P、Al、B或Ge的取從專利布局上可以看出大部分白光LED用鋁酸鹽及硅酸鹽熒光粉專利掌握在國外廠商手中,國內(nèi)只有少數(shù)幾家掌握相關(guān)專利,國內(nèi)白光LED及熒光粉的研究主要集中于大學(xué)和研究所,缺乏與上游芯片廠家和下游封裝廠家的緊密聯(lián)系,沒有注重產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；难芯?。在封裝領(lǐng)域,由于我國這幾年在國際熱門技術(shù)熒光材料中的投入少,白光技術(shù)路線還不成熟,相關(guān)項目都處于剛起步階段?，F(xiàn)在市場上的LED用熒光粉基本上全部來

9、自日本和美國以及中國臺灣,價格昂貴,國內(nèi)沒有專業(yè)的成熟生產(chǎn)廠家。4展望代,這種熒光粉也是使用藍(lán)光做激發(fā),在光色上偏橘紅,實例中顯色指數(shù)最高為82。申請人:英特麥克斯公司(Intermatixcorporation);公開號:US20060027781。該專利于2004年向美國專利局申請,2006年公2+開。專利披露熒光粉化學(xué)式為:A2SiO4Eu,D(A=Sr,Ca,Mg,Zn,Cd,D=011012mol%F,Cl,Br,I,P,S,N)。此公司熒光粉顯色性好,光效高,也能制作出低隨著國家半導(dǎo)體照明工程的啟動“,十一五”計劃予以的大量經(jīng)費資助,加上我國白光LED用稀土熒光粉資源豐富,相關(guān)知識

10、產(chǎn)權(quán)的建立,我國將迅速進(jìn)入白光LED照明市場。參考文獻(xiàn)1李東平,繆春燕,劉麗芳,夏威.白光LED用YAGCe及其衍生色溫白光。申請人:路明技術(shù)公司(LUMI2TECHcorporation);公開號:JP20062036943。該專利于2004年向日本專利局申請,2006年公開。熒光粉化學(xué)式為:(Sr12xEux)3(Si12yGey)O5(0<x系熒光材料J.液晶與顯示.2張凱,劉河洲,胡文彬.白光LED用熒光粉的研究進(jìn)展J.材料導(dǎo)報.3Y.Shimizuetal.USPatent5998925(1999).4莊衛(wèi)東,張書生,黃小衛(wèi)等.專利號02130949.3,2002.(下轉(zhuǎn)第12

11、頁)12中國照明電器2007年第10期45降溫I;4555降溫;5560冷卻;605工件上下位置。21213烤粉步驟(1)準(zhǔn)備工作a開啟總電源。b啟動主機,轉(zhuǎn)速為60s/工位。c打開壓縮空氣閥門,調(diào)整風(fēng)量至合適大小。d烘箱加熱,各溫控點設(shè)定溫度(或指示溫度)與實際溫度見表1。(2)烤粉,圖3烤粉爐工位分布示意圖工位分布為:515升溫段;1525保溫段;25待產(chǎn)品進(jìn)入烘箱后,500時,充,再逐步降溫,約120表1溫控點設(shè)定溫度實際溫度143035005505005420470638042073203408210210注:,;,即玻殼在該點的實測溫度。(3)結(jié)束工作a切斷烘箱加熱電源降溫。b當(dāng)烘箱

12、溫度降至150以下時,關(guān)閉壓縮空氣(5)注意事項a在烤粉過程中,將微量加熱空氣通入玻殼內(nèi),閥門,關(guān)閉主機。c清理設(shè)備和環(huán)境衛(wèi)生。d做好生產(chǎn)記錄。(4)工藝要求a嚴(yán)格控制烤粉工藝溫度曲線,以保證粘結(jié)劑得是為了使分解更加充分徹底,一定要保證通入空氣的溫度和流量。b定期測試烘箱溫度曲線,測量位置定在玻殼頂端。3結(jié)束語到充分分解。b經(jīng)烘烤后的熒光粉涂層均勻、潔白、疏松,玻殼頸部余粉可輕易擦除。c不可觸摸內(nèi)管外面的涂層,以免受到污染。d烤粉后的產(chǎn)品應(yīng)盡早封口,存放時間不超過8h。(上接第14頁)5AlokManiSrivastava,AnilRajDuggal.USPatent6255670.6YiDong,NingWang,Yi2QunLi.USPatent20060027781.7FranzKummer,FranzZwaschka.USPatent6669866.烤粉工藝是燈泡生產(chǎn)的工藝之一,必須嚴(yán)格控制工藝過程中的各溫控點的溫度,才能使涂粉時加入的