CN101104804A - 能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料及应用 - Google Patents

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褚明辉
蒋大鹏
申德振
赵成久
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Abstract

本发明涉及用于发光二极管的荧光材料，特别是一种能使发光二极管发出低色温白光的稀土荧光材料。该稀土荧光材料是结构式为Y3－x－y－zGdy·Al5O12:Cex，Tbz的化合物，式中：x取值范围为0.05～0.5，y取值范围为0.05～2，z取值范围为0.01～0.05。用本发明稀土荧光材料辅以环氧树脂涂敷在发蓝光的LED芯片上，即制备成能发出暖白光的发光二极管。本发明稀土荧光材料的应用，为实现制造能发出暖白光的发光二极管提供了有效的简捷技术手段，其制造工艺简单、成本低、使用性能稳定。

Description

能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料及应用
技术领域
本发明涉及用于发光二极管的荧光材料，特别是一种能使发光二极管发出低色温白光(即暖白光)的稀土荧光材料。
背景技术
GaN基蓝、绿和紫外光发光二极管(LED)的出现，为LED和应用开辟了巨大的新市场，其中之一就是半导体照明。半导体照明的核心在于白光LED。尽管白光LED已有商品，但缺少低色温白光LED，5000K以上的高色温商品，显色性差，难以满足市场。目前，由蓝色芯片和荧光体组合的低色温白光LED的相关报道极少，因此无论从学术上研究，还是应用需要，发展低色温(低于4000K)、高显色性白光LED具有重要意义。
当前形成低色温(低于4000K)、高显色性的白光LED(即通常所说的暖白光LED)，主流方案是在黄色荧光粉中添加红色荧光粉，由于光谱中红色成分的增加，降低了白光LED的色温，同时提高了器件的显色性。这种方法的优点在于驱动电路简单，空间混色比较方便；其缺点在于目前红色荧光粉的量子效率较低，致使白光LED器件的整体发光效率不高。另外，目前也有研究者采用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，同时用红光LED进行补偿，通过调整蓝光和红光LED芯片的工作电流以及荧光粉的用量，可获得低色温和高显色性白光LED，该方案优点是整体发光效率较高，但由于蓝光LED和红光LED芯片的驱动电压不同，通过调整两者工作电流的方案相对工艺复杂，且工作不稳定，成本也相对提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料及其制备方法；并应用该材料制作可发出暖白光的发光二极管。
本发明能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料，是结构式为Y3-x-y-zMy·Al5O12：Cex，Rez的化合物，式中：x取值范围为0.05～0.5，y取值范围为0.05～2，z取值范围为0.01～0.05。
该化合物由以下制备方法获得：
a.由以下物质按重量百分比配比作原料
Y2O3：30.321-55.210
Gd2O3：9.262-34.262
Al2O3：31.842-32.842
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％
b.将上述称取的物料经研磨混匀后，装入Al2O3坩埚，在氮氢或碳气中以1200-1450℃高温烧结1-3小时，取出冷却后，粉碎过筛，后处理即得到外观呈浅黄色的晶体粉末，在365nm紫外线激发下发出黄橙色光。
用本发明稀土荧光材料辅以环氧树脂涂敷在发蓝光的LED芯片上，即制备成能发出暖白光的发光二极管。
由于本发明材料中加入了Tb作为共激活剂，提高了发光效率；采用BaF2作为助熔剂和电荷补偿剂来提高其发光稳定性。
本发明稀土荧光材料的应用，为实现制造能发出暖白光的发光二极管提供了有效的简捷技术手段，其制造工艺简单、成本低、使用性能稳定。
具体实施方式
实施例1
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：54.210％-55.210％
Gd2O3：9.262％-10.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％；
将上述称取的物料经研磨混匀后，装入Al2O3坩埚，在氮氢或碳气中以1200-1450℃高温烧结1-3小时，取出冷却后，粉碎过筛，后处理即得到外观呈浅黄色的晶体粉末，在365nm紫外线激发下发出黄橙色光。
实施例2
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：50.321％-51.321％
Gd2O3：13.262％-14.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％；
烧结、粉碎过筛工艺步骤同实施例1。
实施例3
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：46.321％-47.321％
Gd2O3：17.262％-18.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％；
烧结、粉碎过筛工艺步骤同实施例1。
实施例4
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：43.321％-44.321％
Gd2O3：20.262％-21.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％；
烧结、粉碎过筛工艺步骤同实施例1。
实施例5
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：40.321％-41.321％
Gd2O3：23.262％-24.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％：
烧结、粉碎过筛工艺步骤同实施例1。
实施例6
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：35.321％-36.321％
Gd2O3：28.262％-29.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％；
烧结、粉碎过筛工艺步骤同实施例1。
实施例7
能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料的制备：
由以下物质按重量百分比配比作原料：
Y2O3：30.321％-31.321％
Gd2O3：33.262％-34.262％
Al2O3：31.842％-32.842％
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％；
烧结、粉碎过筛工艺步骤同实施例1。
实施例8
将上述实施例制得的稀土荧光材料与环氧树脂混合涂敷在发蓝光LED芯片上，即制备成能发出为2700-4000k性能良好的暖白光的发光二极管。

Claims (3)

1.一种能使发光二极管发出暖白光的稀土荧光材料，其特征在于所述稀土荧光材料是结构式为Y3-x-y-zGdy·Al5O12：Cex，Tbz的化合物，式中：x取值范围为0.05～0.5，y取值范围为0.05～2，z取值范围为0.01～0.05。
2.权利要求1所述稀土荧光材料的制备方法，其特征在于：
a.由以下物质按重量百分比配比作原料
Y2O3：30.321-55.210
Gd2O3：9.262-34.262
Al2O3：31.842-32.842
CeO2：1.161％-1.261％
BaF2：0.921％-1.021％
Tb4O7：0.551％-0.651％
b.将上述称取的物料经研磨混匀后，装入Al2O3坩埚，在氮氢或碳气中以1200-1450℃高温烧结1-3小时，取出冷却后，粉碎过筛，后处理即得到外观呈浅黄色的晶体粉末，在365nm紫外线激发下发出黄橙色光。
3.一种能发出暖白光的发光二极管，其特征是将权利要求1所述的稀土荧光材料辅以环氧树脂涂敷在发蓝光的LED芯片上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101304066B (zh) * 2008-06-16 2010-09-01 罗维鸿 暖白光发光二极管及其荧光粉
US8128840B2 (en) * 2008-02-01 2012-03-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Phosphor composition for display device
CN104617210A (zh) * 2014-12-18 2015-05-13 上海大学 Qled封装器件

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