[發(fā)明專利]一種含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料、制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102694110A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘海政;陳冰昆;鄒炳鎖;王美旭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料、制備方法和應(yīng)用，屬于發(fā)光與照明技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)照明相比，發(fā)光二級管(LED)是節(jié)約能源最具潛力的固體照明，特別是白光發(fā)光二極管(WLED)已經(jīng)有非常廣泛的應(yīng)用。評估WLED發(fā)光效果的參數(shù)有：國際照明委員會(CIE)色品坐標，顯色指數(shù)，色溫和光效。CIE色品坐標用來描述光被人眼感知的精確顏色，(0.33,0.33)是理想白光的CIE坐標。顯色指數(shù)反映了照明體復(fù)現(xiàn)顏色的能力，通常取值在0到100之間，顯色指數(shù)越大說明發(fā)光越接近白光。色溫是光在某一溫度T下所呈現(xiàn)出的顏色與黑體在某一溫度T₀下的顏色相同時，將黑體此時的溫度T₀定義為光的色溫。WLED的色溫值范圍分為暖白光(2500K-3800K)、正白光(3800K-6500K)、和冷白光(5600-10000K及10000K以上)。理想的WLED需具備像太陽光一樣的較寬光譜，人眼更容易適應(yīng)。然而目前大多數(shù)WLED的發(fā)光都是像熒光燈一樣刺眼的冷白光。

實現(xiàn)白光最常用的方法是將黃光熒光粉Y₃Al₅O1₂:Ce³⁺(YAG:Ce)與藍光（發(fā)光波段在450-470nm）InGaN發(fā)光二極管芯片復(fù)合產(chǎn)生白光。此類單粉白光LED的缺點在于：顯色指數(shù)不高，很難實現(xiàn)暖白光。綠光熒光粉（例如：SrGa₂S₄:Eu）和紅光熒光粉（例如：(Sr,Ca)S:Eu）的出現(xiàn)彌補了單粉白光LED的不足，但是由于紅光熒光粉熒光量子產(chǎn)率還較低，使得整個白光LED亮度不高、效率降低。因此，急需開發(fā)新型熒光粉。與以YAG:Ce為例的傳統(tǒng)稀土熒光粉不同，半導(dǎo)體納米晶不含稀土元素，發(fā)光顏色可調(diào)，自吸收小，光與熱穩(wěn)定性好，已成為用于固體照明的最佳材料。基于CdSe半導(dǎo)體納米晶，Alivisatos率先研發(fā)出了電致發(fā)光LED。Bulovic研究團隊又對這種LED的結(jié)構(gòu)進行了改進，大幅度提高了光效。實現(xiàn)白光的方法是：將幾種電致發(fā)光半導(dǎo)體納米晶按照一定比例混合（例如，紅、綠、藍）獲得白光，通過改變各種半導(dǎo)體納米晶的用量配比精確調(diào)控發(fā)光光譜。例如，將發(fā)藍光、綠光、紅光的CdSe/ZnS（核/殼）納米晶混合制成WLED，這種電致發(fā)光器件壽命很長。WLED還可以將藍(CdZnS合金)，綠(ZnSe/CdSe/ZnS核/殼/殼)、紅(CdSe/ZnS核/殼)發(fā)光納米晶制成膠體層，得到的WLED色品坐標為(0.35,0.41)，顯色指數(shù)為86。這種國內(nèi)外專利所報道的量子點白光LED也都集中在II-VI、III-V族量子點，例如：CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、ZnSe/ZnS、InP/ZnS等單殼層或多殼層量子點，但此類半導(dǎo)體納米晶熒光粉大都局限在含鎘的材料，由于鎘的毒性，限制了其在白光LED中的應(yīng)用。另外也有摻雜量子點的報道，例如：Mn:ZnSe、Cu：CdS等，但上述不含鎘的摻雜量子點其本身穩(wěn)定性還未解決，因此在白光LED領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。

三元半導(dǎo)體納米晶熒光粉材料，如銅銦硫（Cu-In-S）和銅銦硒（Cu-In-Se）等，是性能優(yōu)異的光電功能材料，由于具有不含稀土元素以及發(fā)光范圍可調(diào)等特點，在白光LED領(lǐng)域中具有非常廣闊的應(yīng)用前景與市場。現(xiàn)有技術(shù)中已用藍光LED芯片為激發(fā)光源，以銅銦硫（Cu-In-S）納米晶熒光粉為光轉(zhuǎn)化層的白光LED的報道，但所述銅銦硫（Cu-In-S）納米晶熒光粉僅限于黃色熒光粉，所得LED顯色指數(shù)低、色溫不可調(diào)、發(fā)光亮度低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)未能制備出基于Cu-In-Zn_x-E/ZnS核殼結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體納米晶熒光粉白光LED的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料，所述含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料以Cu-In-Zn_x-E/ZnS納米晶熒光粉為光轉(zhuǎn)化材料，以硅膠、環(huán)氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為封裝材料，可用于白光LED中。

本發(fā)明的目的之二在于提供所述含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料的制備方法。

本發(fā)明的目的之三在于提供所述含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料在白光LED中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料，所述含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料由紅光、綠光非稀土納米晶熒光粉和封裝材料組成；紅光非稀土納米晶熒光粉的質(zhì)量：綠光非稀土納米晶熒光粉的質(zhì)量=1:20~500；