[發明專利]一種含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料、制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210188599.7
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102694110A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 鐘海政;陳冰昆;鄒炳鎖;王美旭
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

技術領域

本發明涉及一種含非稀土納米晶熒光粉的封裝材料、制備方法和應用，屬于發光與照明技術領域。

背景技術

與傳統照明相比，發光二級管(LED)是節約能源最具潛力的固體照明，特別是白光發光二極管(WLED)已經有非常廣泛的應用。評估WLED發光效果的參數有：國際照明委員會(CIE)色品坐標，顯色指數，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。顯色指數反映了照明體復現顏色的能力，通常取值在0到100之間，顯色指數越大說明發光越接近白光。色溫是光在某一溫度T下所呈現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。然而目前大多數WLED的發光都是像熒光燈一樣刺眼的冷白光。

實現白光最常用的方法是將黃光熒光粉Y₃Al₅O1₂:Ce³⁺(YAG:Ce)與藍光（發光波段在450-470nm）InGaN發光二極管芯片復合產生白光。此類單粉白光LED的缺點在于：顯色指數不高，很難實現暖白光。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，急需開發新型熒光粉。與以YAG:Ce為例的傳統稀土熒光粉不同，半導體納米晶不含稀土元素，發光顏色可調，自吸收小，光與熱穩定性好，已成為用于固體照明的最佳材料。基于CdSe半導體納米晶，Alivisatos率先研發出了電致發光LED。Bulovic研究團隊又對這種LED的結構進行了改進，大幅度提高了光效。實現白光的方法是：將幾種電致發光半導體納米晶按照一定比例混合（例如，紅、綠、藍）獲得白光，通過改變各種半導體納米晶的用量配比精確調控發光光譜。例如，將發藍光、綠光、紅光的CdSe/ZnS（核/殼）納米晶混合制成WLED，這種電致發光器件壽命很長。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)，顯色指數為86。這種國內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定性還未解決，因此在白光LED領域的應用受到限制。

三元半導體納米晶熒光粉材料，如銅銦硫（Cu-In-S）和銅銦硒（Cu-In-Se）等，是性能優異的光電功能材料，由于具有不含稀土元素以及發光范圍可調等特點，在白光LED領域中具有非常廣闊的應用前景與市場。現有技術中已用藍光LED芯片為激發光源，以銅銦硫（Cu-In-S）納米晶熒光粉為光轉化層的白光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顯色指數低、色溫不可調、發光亮度低。

發明內容

針對現有技術未能制備出基于Cu-In-Zn_x-E/ZnS核殼結構半導體納米晶熒光粉白光LED的缺陷，本發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化材料，以硅膠、環氧樹脂、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中的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現。

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量：綠光非稀土納米晶熒光粉的質量=1:20~500；