CN102559176A - 荧光转换体、转换体制备方法及荧光转换体制成的led - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荧光转换体，转换体的制备方法及由该种荧光转换体制成的白光LED，采用技术方案是：所述荧光转换体包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体，所述红色氮化物荧光转换体峰值发射波长600nm-650nm，所述绿色氮氧化物荧光转换体峰值发射波长530nm-580nm。有益效果在于：本荧光转换体是一种复合荧光体，能被蓝光高效激发，因此可与InGaN蓝芯片配合激发出白光，该复合荧光体包括了红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体，激发光谱范围广，物化质量稳定，转换效率高，量子效率在常温状态下可到90%，温度猝灭效应低，在120℃时量子效率维持在80%。本荧光转换体制备方法简单、无污染、易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及白光照明技术领域，尤其是涉及一种包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体的荧光转换体、该种荧光转换体的制备方法及由该种荧光转换体制成的白光LED。
背景技术
节能的白光LED和白炽灯、荧光灯等照明光源相比，具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好等特点，受到包括中国在内的政府、科技界和企业界的高度重视。通过不懈的努力有望在短时间内达到照明要求，实现节能环保绿色照明这一目标，从而会产生巨大的经济和社会效益。
荧光转换体和InGaN蓝芯片组合的白光LED是当今世界实现白光LED的主流实用方案。在白光LED中，研发和选用优质荧光转换体是极为重要的，因为荧光转换体决定了白光LED的色温、色坐标、显示指数、光效和寿命等关键指标。
LED采用荧光转换体实现白光主要有三种方案。第一种方案是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色温照明的要求，同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。第二种方案是蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好。但是，这种方案所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高，现有技术中绿色氮氧化物荧光转换体的量子效率常温下为50-80%之间，温度猝灭效应较高（120℃时量子效率维持在70%以下）。第三种方案是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或三种颜色的荧光转换体，利用该芯片来激发荧光粉而实现白光发射，该方法显色性更好，但同样存在和第二种方案相似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大。
基于上述讨论，本发明采用第二种方案，采用新型的红色氮化物荧光转换体和新型的绿色氮氧化物荧光转换体，与InGaN蓝芯片组合实现白光发射。
发明内容
本发明的目的在于提供荧光转换体、该种荧光转换体的制备方法及由该种荧光转换体制成的白光LED，荧光转换体包括可被蓝光高效激发的红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体，具有物化性质稳定、量子效率高等优点，采用的技术方案是：一种荧光转换体，其特征在于：所述荧光转换体包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体，所述红色氮化物荧光转换体峰值发射波长600 nm-650 nm，所述绿色氮氧化物荧光转换体峰值发射波长530 nm-580 nm。
本发明的技术特征还有：所述红色氮化物荧光转换体化学式为：M5Si2N6:D，所述绿色氮氧化物荧光转换体化学式为M3Si2O4N2:D，其中M为Sr, Ba, Ca中的一种或几种，D为Eu2+或Ce3+。
本发明的技术特征还有：所述荧光转换体制备方法包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体制备方法，其中，所述红色氮化物荧光转换体制备方法步骤是：
（11）以A 3N2、Si3N4、Eu2O3为原料，按化学计量比取原料，然后均匀混料，真空干燥；
（12）将上述步骤后所得的原料在有助燃剂的情况下，在氮气氛中进行高温煅烧；
（13）将所述煅烧后的产物进行后处理，得到所述红色氮化物荧光转换体；
所述绿色氮氧化物荧光转换体制备方法步骤是：
（21）以ACO3、Si3N4、SiO2、Eu2O3为原料，按化学计量比取原料，然后均匀混料，真空干燥；
（22）将上述步骤后所得的原料在有助燃剂的情况下，在氮气氛中进行高温煅烧。
（23）将所述煅烧后的产物进行后处理，得到所述绿色氮氧化物荧光转换体;A为Ca、Sr或Ba。
本发明的技术特征还有：所述高温煅烧煅烧温度在1400℃-1600℃之间。
本发明的技术特征还有：所述后处理包括粉碎、除杂、烘干、分级。
本发明的技术特征还有：一种由荧光转换体制成的LED，所述LED包括模具，设置在所述模具内的InGaN蓝芯片和同样设置在所述模具内的按照比例混合的环氧树脂与发光材料，其中，环氧树脂为80-90%，发光材料为10-20%，所述百分比为重量百分比。
本发明的技术特征还有：所述发光材料包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体。
本发明的技术特征还有：所述发光体中红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体混合比例与所述InGaN蓝芯片波长和亮度，由混色公式计算决定。
本发明的技术特征还有：对封装后的LED施以电流后，发光体和所述InGaN蓝芯片发出的光混合后为白光，所述电流的大小以所述LED正常发光为准。
本发明的技术特征还有：所述InGaN蓝芯片峰值发射波长为430 nm-500 nm。
本发明的有益效果在于：1）本荧光转换体是一种复合荧光体，能被蓝光高效激发，因此可与InGaN蓝芯片配合激发出白光，该复合荧光体包括了红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体，其中红色氮化物荧光转换体峰值发射波长600 nm-650 nm，绿色氮氧化物荧光转换体峰值发射波长530 nm-580 nm，激发光谱范围广，物化质量稳定，转换效率高，量子效率在常温状态下可到90%，温度猝灭效应低，在120℃时量子效率维持在80%。
2）本荧光转换体制备方法简单、无污染、易于操作、成本低廉。
附图说明
附图1是LED结构示意图，其中1是红色氮化物荧光转换体，2是绿色氮氧化物荧光转换体，3是环氧树脂，4是蓝光InGaN芯片，5是模具。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。本发明公开了一种荧光转换体，该荧光转换体由红色氮化物荧光转换体1和绿色氮氧化物荧光转换体2按照一定的比例混合而成，其中，红色氮化物荧光转换体1峰值发射波长600 nm-650 nm，化学式为：M5Si2N6:D；所述绿色氮氧化物荧光转换体2峰值发射波长530 nm-580 nm，化学式为M3Si2O4N2:D，其中M为Sr, Ba, Ca中的一种或几种，D为Eu2+或Ce3+。
上述荧光转换体制备方法包括红色氮化物荧光转换体1和绿色氮氧化物荧光转换体2制备方法，其中，红色氮化物荧光转换体1制备方法步骤是：
（11）以A 3N2、Si3N4、Eu2O3为原料，按化学计量比取原料，然后均匀混料，真空干燥；
（12）将上述步骤后所得的原料在有助燃剂的情况下，在氮气氛中进行高温煅烧，高温煅烧温度在1400℃-1600℃之间；
（13）将所述煅烧后的产物进行后处理，后处理包括粉碎、除杂、烘干、分级，得到红色氮化物荧光转换体1；
绿色氮氧化物荧光转换体2制备方法步骤是：
（21）以ACO3、Si3N4、SiO2、Eu2O3为原料，按化学计量比取原料，然后均匀混料，真空干燥；
（22）将上述步骤后所得的原料在有助燃剂的情况下，在氮气氛中进行高温煅烧，高温煅烧温度在1400℃-1600℃之间。
（23）将煅烧后的产物进行后处理，后处理包括粉碎、除杂、烘干、分级，得到绿色氮氧化物荧光转换体2;A为Ca、Sr或Ba。
一种由荧光转换体制成的LED，LED包括模具5，设置在模具5内的InGaN蓝芯片4和同样设置在模具5内的按照比例混合的环氧树脂3与发光材料，其中，环氧树脂3为80-90%，发光材料为10-20%，该百分比为重量百分比。发光材料为红色氮化物荧光转换体1和绿色氮氧化物荧光转换体2的混合体，红色氮化物荧光转换体1与绿色氮氧化物荧光转换体2重量百分比要依据所制作LED的色坐标、色温及显色指数来确定，可选InGaN蓝芯片峰值发射波长为430 nm-500 nm。对封装后的LED施以电流后，发光体和InGaN蓝芯片4发出的光混合后为白光，电流的大小以LED正常发光为准。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种荧光转换体，其特征在于：所述荧光转换体包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体，所述红色氮化物荧光转换体峰值发射波长600 nm-650 nm，所述绿色氮氧化物荧光转换体峰值发射波长530 nm-580 nm。
2.按照权利要求1所述的荧光转换体，其特征在于：所述红色氮化物荧光转换体化学式为：M5Si2N6:D，所述绿色氮氧化物荧光转换体化学式为M3Si2O4N2:D，其中M为Sr, Ba, Ca中的一种或几种，D为Eu2+或Ce3+。
3.按照权利要求1或2所述的荧光转换体制备方法，其特征在于：所述荧光转换体制备方法包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体制备方法，其中，所述红色氮化物荧光转换体制备方法步骤是：
（11）以A 3N2、Si3N4、Eu2O3为原料，按化学计量比取原料，然后均匀混料，真空干燥；
（12）将上述步骤后所得的原料在有助燃剂的情况下，在氮气氛中进行高温煅烧；
（13）将所述煅烧后的产物进行后处理，得到所述红色氮化物荧光转换体；
所述绿色氮氧化物荧光转换体制备方法步骤是：
（21）以ACO3、Si3N4、SiO2、Eu2O3为原料，按化学计量比取原料，然后均匀混料，真空干燥；
（22）将上述步骤后所得的原料在有助燃剂的情况下，在氮气氛中进行高温煅烧；
（23）将所述煅烧后的产物进行后处理，得到所述绿色氮氧化物荧光转换体;A为Ca、Sr或Ba。
4.按照权利要求3所述的荧光转换体制备方法，其特征在于：所述高温煅烧煅烧温度在1400℃-1600℃之间。
5.按照权利要求2所述的荧光转换体制备方法，其特征在于：所述后处理包括粉碎、除杂、烘干、分级。
6.一种由荧光转换体制成的LED，其特征在于：所述LED包括模具，设置在所述模具内的InGaN蓝芯片和同样设置在所述模具内的按照比例混合的环氧树脂与发光材料，其中，环氧树脂为80-90%，发光材料为10-20%，所述百分比为重量百分比。
7.按照权利要求5所述的荧光转换体制成的LED，其特征在于：所述发光材料包括红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体。
8.按照权利要求6或7所述的荧光转换体制成的LED，其特征在于：所述发光体中红色氮化物荧光转换体和绿色氮氧化物荧光转换体混合比例与所述InGaN蓝芯片波长和亮度，由混色公式计算决定。
9.按照权利要求8所述的荧光转换体制成的LED，其特征在于：对封装后的LED施以电流后，发光体和所述InGaN蓝芯片发出的光混合后为白光，所述电流的大小以所述LED正常发光为准。
10.按照权利要求6或7所述的荧光转换体制成的LED，其特征在于：所述InGaN蓝芯片峰值发射波长为430 nm-500 nm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103834391A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-04 | 中国计量学院 | 一种铕离子激活硅基氮氧化物绿色荧光粉及其制备方法 |
| CN108148591A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-12 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种氮化物红色荧光体、制备方法和白光二极管照明光源 |
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| CN108148591A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-12 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种氮化物红色荧光体、制备方法和白光二极管照明光源 |
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