[發明專利]白光LED用藍綠光熒光粉及其制備方法和白光LED發光裝置

有效

• 申請號: 201510347783.5
• 申請日: 2015-06-20
• 公開（公告）號: CN104893720A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 夏志國;苗世海
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;H01L33/50
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 馬靈潔

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域；涉及一種白光LED用藍綠光熒光粉及其制備方法和白光LED發光裝置。

背景技術

近年來，白光LED作為一種新型的固態照明光源，由于其環保、節能、可靠性高、壽命長等優點受到人們的關注。它的諸多優點在普通照明、信號燈、液晶顯示器背景光源等諸多領域得到了廣泛的應用，并有望取代目前使用的各式燈泡和熒光燈，成為新一代的綠色照明光源。

目前可實現產業化的是光轉換型白光LED，它使用藍光GaN管芯泵浦YAG:Ce³⁺黃色熒光粉得到；這種白光LED制作原理簡單且發光效率高，已經在許多領域獲得應用。但是由于熒光粉YAG:Ce³⁺的發射光譜中紅光成分不足，所獲得的白光顯色指數還較低，應用受到了一定的限制，特別是一些對色溫性和顯色性要求較高的領域和藝術照明、醫用照明等領域。這種使用“藍光芯片+黃色熒光粉”的組合實現白光的理念已經逐漸演變成“近紫外芯片+三基色熒光粉”，以提高白光的顯色性和可調能力。伴隨著近紫外芯片效率的提高，這種實現白光的方式得到了更多關注和研究。相應地，為了能夠與近紫外芯片的發光波長相匹配，以制備出高效率與高亮度的白光LED，發展近紫外激發源的三基色熒光材料日趨成為人們研究的重點。

在三基色熒光材料中，能夠在顯色性和穩定性方面都能達到應用要求的藍綠光熒光粉還很少見。例如，已有的白光LED用熒光粉體系包括硫化物體系熒光粉、硅酸鹽體系熒光粉、硅基氮(氧)化物體系熒光粉、磷酸鹽體系熒光粉以及鋁酸鹽體系熒光粉。然而，硫化物體系熒光粉發光亮度不高，硫化物穩定性和抗紫外光輻射能力較差，白光LED使用壽命不長；并且存在一定毒性。硅基氮(氧)化物體系熒光粉合成工藝較復雜，需要高溫高壓等苛刻條件，增加了安全隱患，不適合工業化生產。磷酸鹽體系熒光粉同樣需要通過高溫固相合成技術和火焰噴霧熱解技術制備，條件較為苛刻，成本較高。鋁酸鹽體系熒光粉工業化生產中存在合成溫度較高，濕穩定性較差，熒光粉顆粒度較大，單相性基質難以獲得等問題。相比較而言，硅酸鹽體系熒光粉原料來源廣泛，工藝適應性好,燒結溫度較低；同時，硅酸鹽體系以硅氧四面體之間共頂方式連接，化學穩定和熱穩定性較好。此外，白光LED用的硅酸鹽體系熒光粉能夠被高效激發，發光強度高。因而，白光LED用熒光粉引起了人們的高度關注。

非專利文獻1(《Journal?of?Luminescence》，2011年，第131卷，第2441-2445頁)報道了具有黃長石結構Ca₂Al₂SiO₇摻雜Ce³⁺、Eu²⁺發光性能的研究，其中Ca₂Al₂SiO₇:Ce³⁺發射出UV-紫光而Ca₂Al₂SiO₇:Eu²⁺發射出藍綠光。非專利文獻2(《Journal?of?the?Electrochemical?Society》，2009年，第156卷，第J117-J120頁)報道了在Ca₂Al₂SiO₇基質中摻雜Ce³⁺、Tb³⁺發光性能的研究，其發射光譜由藍光譜帶和綠光譜帶組成。非專利文獻3(《功能材料》，2007年，增刊，第38卷，第118-120頁)報道了在Sr₂Al₂SiO₇基質中利用溶膠凝膠實現Ce³⁺-Tb³⁺的能量傳遞，所得磷光體具有更強的發光起始強度和更優異的余暉性能。中國專利申請CN1995276A公開了一種具有鈣黃長石結構的M₂Al₂SiO₇(M＝Ca,Sr,Ba)鋁硅酸鹽基質熒光材料專利。中國專利申請CN102965103A公開了一種以Sr₂MgSi₂O₇為基質，Eu²⁺、Dy³⁺為激活劑，具有鎂黃長石結構的發光粉體。然而，上述硅酸鹽體系熒光粉發光亮度不高，激發和發射范圍較窄，同時化學穩定性和溫度猝滅特性不能令人滿意。