[原创]LED芯片、白光LED专利分析[中国光学光电子行业论坛]

白光LED被称为第4 代照明光源 ,有着庞大的市场。本文系统分析了白光LED制作方法及白光
LED用铝酸盐、硅酸盐荧光粉专利布局和技术走向 ,综合介绍了白光LED 用铝酸盐、硅酸盐荧光粉的
性能特点及主流荧光粉相关研发单位 ,并对发展趋势进行了展望。
关键词　专利　白光LED　荧光粉　铝酸盐　硅酸盐
前言 2 　白光LED用荧光粉专利布局
半导体照明光源作为新型高效固体光源具有长 211 　铝酸盐荧光粉
寿命、节能、环保、色彩丰富、微型化等显著特点 ,将成申请人:日亚化学公司;专利号:US5998925。
为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞此专利于 1997 年向美国专利局提出申请 ,1999
跃。在全球能源短缺的背景下 ,白光LED 在照明市年授予专利权。专利披露将化学式为: Y3Al5 O12 ∶
3+
场备受瞩目 ,欧、美及日本等先进国家也投入了许多
Ce (YAG) ,也称钇铝石榴石 ,与其研发的氮化物发
人力 ,并成立专门机构推动白光LED 的研发工作 ,21
光二极管搭配成白光 LED ,此荧光粉吸收 450～
世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。
470nm 波长蓝光 ,激发产生 550～560nm波长黄光 ,蓝
光加上黄光混光后会产生白光 ,合成的白光LED 具
1 　白光LED制作技术
有成本低、效率高的特点 ,主要缺点是显色性、均匀性
经过将近10 年的发展 ,目前白光LED 已经形成
较差。此专利技术内容是当时制作白光LED 最主要
以下组合主流:1、蓝光LED +黄色荧光粉或蓝光LED
的方法 ,之后研究者纷纷研究新型材料以突破专利封
+RΠG荧光粉;2、紫外LED + 三基色荧光粉;3、三基锁。
色LED混成白光。
申请人:欧司朗;专利号:US6669866。
第一和第二种方法为单晶LED 加上荧光粉制成
此专利于 2000 年向美国专利局提出申请 ,2003
单晶型白光(Single2chip white2LED) ,因其是应用荧光年授予专利权 ,该专利是突破日亚化学公司荧光粉专
粉进行光色转换及混光 ,故又称 PC2LED (Phosphor 利最具代表性的一项。其开发的荧光粉化学式为:
ConvertedLED) 。而第三种则是应用数颗不同光色 3+
Tb3Al5 O12 ∶Ce (TAG) 铽铝榴石系荧光体 (Tb ,RE,
LED制成的白光 LED ,属于多晶型白光 LED(Multi2 Ce)
3 (Al ,Ga)O 的简写 ,其中 RE为 Y,Gd ,La 及/或Lu
chip white2LED) 。其中第一种方式是制白光 LED 最中的一种或几种。一般地
,稀土 Tb 通常是作为绿色
主要的方式 ,当今绝大部分白光LED 是利用此种方
发光材料的激活剂 ,如 Y2O2 S∶Tb、CeTbMgAlO9 等。但
式 ,第二种方法合成的白光因具有较佳的显色性也越
在 TAG∶Ce 中 ,Tb是作为基质阳离子的主要成分而引
来越受到关注。目前第一种合成方法的白光LED 用
入的 ,因此它的浓度相对来说非常高。这也正是它与
铝酸盐及硅酸盐荧光粉是商用化主流方式 ,以下就白
YAG∶Ce 的最大区别 ,因为在 YAG∶Ce 的组成中并不
光LED用铝酸盐及硅酸盐荧光粉专利进行分析。
3+
含有 Tb 。
申请人:有研稀土材料股份有限公司;专利号:
(C) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

14　　　中国照明电器 2007年第10期
0213094913。 ≤0110 , 0 ≤y ≤0110) ,此公司荧光粉可以做出低色
此专利于 2002 年向中国专利局提出申请 ,2004 温白光LED ,光效可以达到70lmΠW以上 ,但是光的色
年授予专利权。该专利是对日亚化学公司荧光粉的调较差 ,使用一段时间后 ,会偏蓝。
改进 ,对 YAG∶Ce 材料进行了组合优化 ,化学式为: 申请人:通用公司;专利号:US6255670。
R(3- x- y) M5O12∶Cex ,R′y 。其中:R 为 Y,Gd ,Lu ,Sc ,La , 该专利于2000 年向美国专利局申请 ,2001 年授
2+
权。披露荧光粉化学式 ∶ 是
Sm的一种或几种 ,M为B ,Al ,Ga ,In ,P,Ge ,Zn的一种 : A2DSi2O7 Eu ,A Sr ,Ca ,
中的一种或几种是和中的一种或几种。
或几种 , R′可以是 Tb , Eu , Dy, Pr , Mn 的一种或几 Ba ,D Mg Zn
3+
申请人磷光体技术公司
种。此荧光粉相对于前述 Y3Al5 O12 ∶Ce (YAG)荧光 : ( Phosphortech
corporation) ;专利号:US6982045。
粉光通量更高 ,而且显色性更好。
该专利于2003 年向美国专利局申请 ,2006 年授
212 　硅酸盐荧光粉
权。专利披露荧光粉化学式为: SrxBayCazSiO4 ∶Eu;
申请人:肖志国(大连路明) ;专利号:US6093346。
2+
SrxBayCazSiO4∶Eu ,B(其中 B = Ce ,Mn ,Ti ,Pb ,Sn;x,
该专利是1997 年向美国专利局申请的 ,2000 年
的值相互有关在～之间波动) 该荧光粉受发
授权。专利披露荧光粉化学式为: aMO·bM′O·cSiO2· y,z , 0 2 ,
光峰值在 360～480nm 之间的LED 激发较宽波长的
dR∶Eux、Lny,其中M选自 Sr、Ca、Ba、Zn中的一种或多
黄光。
种元素;M′选自 Mg、Cd、Be 中的一种或多种元素;R
选自 B2O3 、P2O5 中的一种或两种成分;Ln 选自 Nd、
3 　存在问题
Dy、Ho、Tm、La、Pr、Tb、Ce、Mn、Bi、Sn、Sb 中的一种或多
从专利布局上可以看出大部分白光LED 用铝酸
种元素;a、b、c、d、x、y为摩尔系数 ,其中:016 ≤a ≤6 ,0
盐及硅酸盐荧光粉专利掌握在国外厂商手中 ,国内只
≤b ≤5 ,1 ≤c ≤9 ,0 ≤d ≤017 ,0100001 ≤x ≤012 ,0 ≤y
有少数几家掌握相关专利 ,国内白光LED 及荧光粉
≤013。
的研究主要集中于大学和研究所 ,缺乏与上游芯片厂
申请人:丰田合成;专利号: US6809347。
家和下游封装厂家的紧密联系 ,没有注重产业化和规
该专利于2001 年向美国专利局申请 ,2004 年授
模化的研究。在封装领域 ,由于我国这几年在国际热
权。专利披露荧光粉化学式为: (2 - x - y) SrOx (Ba ,
门技术荧光材料中的投入少 ,白光技术路线还不成
Ca)O(1 - a - b - c - d) SiO2aP2O5 bAl2O3cB2O3 dGeO2 ∶
熟 ,相关项目都处于刚起步阶段。现在市场上的LED
2+
yEu (0101 ≤x<116;0 <y<015x+y≤116;0 ≤a ,b ,c , 用荧光粉基本上全部来自日本和美国以及中国台湾 ,
d<015) ,使用的是含铕之碱土族矽酸盐 ,Sr2 SiO4 或价格昂贵 ,国内没有专业的成熟生产厂家。
Ba2SiO4 为母体对 Sr 或 Ba 进行 P、Al、B 或 Ge 的取
4 　展望
代 ,这种荧光粉也是使用蓝光做激发 ,在光色上偏橘
红 ,实例中显色指数最高为82。
随着国家半导体照明工程的启动“, 十一五”计划
申请人:英特麦克斯公司(Intermatix corporation) ;
予以的大量经费资助 ,加上我国白光LED 用稀土荧
公开号:US20060027781。
光粉资源丰富 ,相关知识产权的建立 ,我国将迅速进
该专利于2004 年向美国专利局申请 ,2006 年公
入白光LED照明市场。
2+
开。专利披露荧光粉化学式为:A2SiO4 ∶Eu ,D(A =
参考文献
Sr ,Ca ,Mg,Zn ,Cd ,D = 011～012mol %F,Cl ,Br ,I,P,S,
1 ] 　李东平,缪春燕,刘丽芳,夏威.白光LED 用 YAG∶Ce 及其衍生
N) 。此公司荧光粉显色性好 ,光效高 ,也能制作出低
系荧光材料J . 液晶与显示.
色温白光。
2 ] 　张凯,刘河洲, 胡文彬.白光LED 用荧光粉的研究进展J . 材
申请人:路明技术公司(LUMI2TECH corporation) ; 料导报.
公开号:JP20062036943。 3 ] 　Y. Shimizu et al. US Patent 5998925(1999) .
该专利于2004 年向日本专利局申请 ,2006 年公 4 ] 　庄卫东,张书生,黄小卫等.专利号02130949.3 ,2002.
开。荧光粉化学式为: (Sr12x Eux)3 (Si12y Gey)O5 (0 < x (下转第12 页)

[此贴子已经被作者于2008-8-13 17:23:39编辑过]

主题：[原创]LED芯片、白光LED专利分析