CN101864302A - 暖白光LED用MxGew-ySiyOz:RE荧光材料 - Google Patents

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张希艳
刘全生
柏朝晖
王晓春
卢利平
米晓云
王能利
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Abstract

一种暖白光LED用MxGew-ySiyOz:RE荧光材料，属于光电功能材料技术领域。现有技术将蓝光LED与Y3Al5O12:Ce2+或者(RE1-x-yPrxCey)3(Al，Ga)5O12荧光粉结合，通过光的复合产生白光，但是，由于荧光中缺少红光，导致所制作的照明光源显色指数低，色温高。本发明之荧光材料的分子式通式为MxGew-ySiyOz:RE，式中M为二价金属离子，RE为稀土元素；式中x、w、y、z都是常数，x取值为1、2或者3；w取值为1或者3，0.0≤y＜w，z取值为3、4或者5；RE的含量范围为0.01～50at％。在蓝光LED激发下具有595nm的峰值发射波长，用于制作暖白光LED。

Description

暖白光LED用MxGew-ySiyOz:RE荧光材料
技术领域
本发明公开一种暖白光LED用MxGew-ySiyOz:RE荧光材料，该荧光材料能够直接与GaN基蓝光LED复合获得暖白色白光。将该荧光材料与YAG黄色荧光粉按比例混合后与GaN基蓝光LED复合也能够获得暖白色白光。属于光电功能材料技术领域。
背景技术
现有技术将GaN基蓝光LED与荧光粉结合，通过光的复合产生白光，据此制造出白光LED。由于LED具有高发光效率、低能耗、长寿命和快响应等特点，白光LED则成为一种节能环保型照明光源。蓝光LED激发黄色荧光粉成为获得白光LED的代表性方案。通常使用的黄色荧光粉是Y3Al5O12:Ce2+荧光粉。Y3Al5O12:Ce2+黄色荧光粉的发射光谱峰值位于530nm，缺少红光成分，由此获得的白光LED作为照明光源其显色指数较低，并且，在LED芯片温度高于100℃时，发光效率下降。一项类似方案由一篇专利号为US6552487B1、题为“组合光源及光源用荧光粉”(Phosphor for light sources and associated light source)美国专利文献所公开。该方案使用(RE1-x-yPrxCey)3(Al，Ga)5O12荧光粉，其中RE为Y、Sc、Tb、La、Lu中的一种，该荧光材料能够被420～490nm尤其是430～470nm波段的蓝光激发，荧光粉中的Pr3+发射红光，使得该荧光粉的发射峰波长红移到540nm，但是，仍然红光不足，由此获得的白光LED作为照明光源其显色指数仍然较低，色温高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种橘黄色荧光材料，与蓝光LED结合，所制作的白光LED显色指数高，色温低，发出暖白光，成为一种更理想的照明光源。为此，我们发明了一种暖白光LED用MxGew-ySiyOz:RE荧光材料。
本发明是这样实现的，荧光材料的分子式通式为MxGew-ySiyOz:RE，式中M为二价金属离子，为Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Pb2+、Zn2+中的一种或者多种，RE为稀土元素，为Eu、Ce、Sm、Er、Pr、Y、Sc、Tm、Yb中的一种或者两种；式中x、w、y、z都是常数，x取值为1、2或者3；w取值为1或者3，0.0≤y＜w，z取值为3、4或者5；RE的含量范围为0.01～50at％。
本发明之荧光材料是一种锗酸盐或者锗硅酸盐，分别见图1、图5所示。具有较宽的蓝光激发光谱，见图2所示。在蓝光LED激发下具有595nm的峰值发射波长，呈现为橘黄色，并且发射光谱波段为570～610nm，见图3所示。橘黄色荧光与蓝色激发光复合后产生暖白色白光，见图4所示，显色指数高，色温低。
附图说明
图1是Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09荧光材料的XRD图。图2是Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09荧光材料的激发光谱图。图3是Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09荧光材料的发射光谱图。图4是Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09荧光材料与蓝光LED的复合光谱图，该图兼作为摘要附图。图5是Sr1.91Ge0.5Si0.5O4:Eu2+ 0.09荧光材料的XRD图。图6是Sr1.91Ge0.5Si0.5O4:Eu2+ 0.09荧光材料的激发光谱图。图7是Sr1.91Ge0.5Si0.5O4:Eu2+ 0.09荧光材料的发射光谱图。
具体实施方式
制作本发明之荧光材料的配方见下表：
配方   SrCO3(g)   MgO(g)   CaCO3(g)   GeO2(g)   SiO2(g)   Eu2O3(g)   BaF2(g)
  Sr2GeO4:Eu   20～60   -   -   5～30   -   0.5～10   1～5
  Mg2GeO4:Eu   -   5～30   -   5～30   -   0.5～10   0.5～3
  Ca2GeO4:Eu   -   -   5～30   5～30   -   0.5～10   0.7～4
  M3Ge1-ySiyO5:Eu   0～60   0～30   0～30   0～30   0～60   0.5～10   1～5
实施例一，制备Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09荧光材料。采用高温固相法。按照Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09的化学剂量比称取SrCO329.5g，GeO210.4g，Eu2O31.232g，助熔剂BaF22g。将以上原料加入玛瑙研钵，研磨30分钟，得到固体粉末原料。将固体粉末原料放入10ml的刚玉坩埚，并且蹾实，压紧，使固体粉末之间紧密接触。外层套50ml刚玉坩埚，放入碳粉，压实，以防高温下挥发污染产品。煅烧过程为，由室温经1.5小时升至1100℃，保温2小时；再经2.5小时升至1550℃，保温6小时。之后随炉冷却到室温，得到Sr1.91GeO4:Eu2+ 0.09荧光材料，具有锗酸盐结构，见图1所示；其激发光谱为宽波段蓝光，见图2所示；具有595nm的峰值发射波长，呈现为橘黄色，并且发射光谱波段为570～610nm，见图3所示；橘黄色荧光与蓝色激发光复合后产生暖白色白光，见图4所示。
实施例二，制备Sr1.91Ge0.5Si0.5O4Eu2+ 0.09荧光材料。采用高温固相法。按照Sr∶Ge∶Si＝2∶0.5∶0.5的比例用电子天平准确称取SrCO37.171g、GeO1.31g、SiO20.75g，再称取Eu2O30.3969g，助熔剂BaF21g。将以上原料加入玛瑙研钵，若原料中有较大颗粒，要先将其碾碎。之后将原料进行多次翻料、搅拌以均匀混合，研磨30分钟，得到固体粉末原料。将固体粉末原料放入10ml的刚玉坩埚，并且蹾实，压紧，使固体粉末之间紧密接触。外层套50ml刚玉坩埚，放入碳粉，压实，以防高温下挥发污染产品。煅烧过程为，由室温经1.5小时升至1100℃，保温2小时；再经2.5小时升至1550℃，保温6小时。之后随炉冷却到室温，得到Sr1.91Ge0.5Si0.5O4:Eu2+ 0.09荧光材料，具有锗硅酸盐结构，见图5所示；其激发光谱为宽波段蓝光，见图6所示；具有595nm的峰值发射波长，呈现为橘黄色，并且发射光谱波段为570～610nm，见图7所示。

Claims (1)

1.一种暖白光LED用MxGew-ySiyOz:RE荧光材料，其特征在于，荧光材料的分子式通式为MxGew-ySiyOz:RE，式中M为二价金属阳离子，为Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mg2+、Pb2+、Zn2+中的一种或者多种，RE为稀土元素，为Eu、Ce、Sm、Er、Pr、Y、Sc、Tm、Yb中的一种或者两种；式中x、w、y、z都是常数，x取值为1、2或者3；w取值为1或者3，0.0≤y＜w，z取值为3、4或者5；RE的含量范围为0.01～50at％。
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