CN102687266A - 基于紫光led的白光发光装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于紫光LED的白光发光装置，包括外壳(3)、支撑板(2)、紫光LED半导体光源(1)、掺杂Eu离子的高硅氧发光玻璃板(4)和荧光粉层(5)。外壳(3)内设有支撑板(2)和与紫光LED半导体光源(1)相对的掺杂Eu离子的高硅氧发光玻璃板(4)。在支撑板(2)上设有至少一个发射波长在210nm～410nm范围内的紫光LED半导体光源(1)，掺杂Eu离子的高硅氧发光玻璃板(4)背向紫光LED半导体光源(1)的一面上设有由黄色荧光粉与红色荧光粉的混合物、绿色荧光粉与红色荧光粉的混合物和黄色荧光粉中的一种形成的荧光粉层(5)。该基于紫光LED的白光发光装置具有高光转换效率和高显色系数。

Description

基于紫光 LED的白光发光装置 技术领域
本发明属于照明技术领域， 涉及一种发光装置， 尤其涉及一种基于紫光 LED的白光发光装置。 背景技术
发光玻璃是近年来发展起来的新型发光材料， 其中高硅氧发光玻璃系列 发光材料可以被紫光高效激发，发光光谱覆盖可见光区域。高硅氧发光玻璃系 列发光材料的制备方法是采用 Si02含量超过 95wt% (重量百分比）的多孔玻璃 为基质玻璃， 通过溶液浸渍法将多孔玻璃浸入含活性离子 （如 Eu、 Ce、 Tb、 Cu、 Zn、 Sn等） 的水溶液、 酸溶液或有机溶液中， 再经高温 （105CTC以上） 在空气或还原气氛中烧结而成。
目前，紫光 LED芯片与三基色荧光粉组合实现白光发光成为白光 LED的 一个发展趋势， 与用蓝光 LED (460nm) 禾 P YAG: Ce黄色荧光粉结合产生白 光的方式相比， 它具有显色性高的特点。 但是， 适合紫外光 LED所用三基色 荧光粉的光激发转换效率并不高， 须进一步提高。 发明内容
本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术中紫光 LED芯片与三基色 荧光粉组合实现白光发光，但所用的三基色荧光粉的光激发转换效率较低的缺 陷， 提供一种光转换效率高、 显色系数高的基于紫光 LED的白光发光装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种基于紫光 LED的白光 发光装置， 包括外壳， 外壳内设有支撑板， 在支撑板上设有至少一个发射波长 在 210nm~410nm范围内的紫光 LED半导体光源， z在外壳内还设置有与紫光 LED半导体光源相对的掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板， 背向紫光 LED半 导体光源的高硅氧发光玻璃板一面设有黄色荧光粉与红色荧光粉的混合物、绿 色荧光粉与红色荧光粉的混合物、 黄色荧光粉中的一种形成的荧光粉层。
所述掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板， 其制备方法如下： 选用孔径大小 为几纳米到几十纳米、微孔的体积占玻璃总体积的 25~40%的高硅氧多孔玻璃， 将高硅氧多孔玻璃浸泡在 Eu离子的浓度为 0.005〜0.1M的溶液中， 溶剂可以 为水、 乙醇等， 浸泡后的玻璃取出干燥后在 1050°C~1200°C温度下烧结成致密 的掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板。
所述掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板的厚度为 0.1mm~50mm。
所述掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板为吸收波长为 210nm~410nm的光 而发射波长为 430〜460nm蓝光的发光玻璃板。
所述的黄色荧光粉为能够吸收掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板发出的蓝 光而发射出黄颜色的光的材料， 其最大发射峰位置在 530nm~590nm。 黄色荧 光粉优选是具有宽谱带激发的硅酸盐荧光粉或者以 Ce为激活剂的稀土石榴石 体系荧光粉中的一种或两种。比如 YAG: Ce体系荧光粉 (如大连路明发光科技 股份有限公司商品编号 LMY-60-C的材料)、 硅酸盐体系荧光粉 (如大连路明发 光科技股份有限公司商品编号 LMS-550的材料)、氮化物体系荧光粉 (如北京中 村宇极科技有限公司商品编号 ZYP560的材料)等；
所述绿色荧光粉为能够吸收掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板发出的蓝光 而发射出绿颜色的光的材料，绿色荧光粉的最大发射峰位置在 490nm~525nm， 所述绿色荧光粉优选为氯硅酸盐荧光粉或 Ca3Sc2Si3012 : Ce绿色发光材料。 比 如化学式满足 Ca8+yEuxMnyMg (Si04) 4C12的氯硅酸盐荧光粉、 Ca3Sc2Si3012 : Ce荧光粉等。
所述的红色荧光粉为能够吸收掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板发出的蓝 光而发射出红颜色的光的材料， 所述的红色荧光粉为最大发射峰位置在 595nm~680nm 的硫化物荧光粉或氮化物荧光粉。 硫化物荧光粉选择如 CaS:Eu,SrS:Eu等， 氮化物荧光粉选择如北京中村宇极科技有限公司商品编号 ZYP630的发光材料。
所述黄色荧光粉与红色荧光粉的混合物中， 黄色荧光粉与红色荧光粉的重 量比为 1:0.1-1:1 。
所述绿色荧光粉与红色荧光粉的混合物中，绿色荧光粉与红色荧光粉的重 量比为 1:0.1~1:1。
本发明采用在支撑板上设有至少一个发射波长在 210nm~410nm范围内的 紫光 LED半导体光源， 紫光 LED半导体光源发射紫外光， 照射在掺杂 Eu离 子的高硅氧发光玻璃板上，掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃将紫光 LED发出的 210nm~410nm范围内的紫外光高效地转化为发光波峰在 450nm左右的强蓝 光， 通过调整 Eu在高硅氧发光玻璃中的掺杂浓度和玻璃的厚度来控制对紫外 光的吸收和蓝光的发光强度，然后蓝光再激发高硅氧发光玻璃板上设置的适合 450nm激发的黄色荧光粉与红色荧光粉的混合物、绿色荧光粉与红色荧光粉的 混合物、黄色荧光粉中的一种发光，蓝光和荧光粉所发的光复合形成不同色温、 不同显色指数的白光， 从而实现合成高显色系数的白光。 附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中： 图 1是掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃的激发光谱与发射光谱；
图 2是本发明中的一种基于紫光 LED的白光发光装置；
图 3是黄色荧光粉 LMS-550的激发与发射光谱图。 具体实施方式
以下通过实施例和附图对本发明进一步详述。
掺杂 Eu的高硅氧发光玻璃的制备方法如下：
首先将含有 Eu离子的原料制成含有 Eu离子的水溶液、 硝酸溶液、 硫酸溶 液、 乙醇溶液或丙酮溶液， 再将 Si02含量超过 95wt%的高硅氧多孔玻璃浸入所 述的溶液中， 其中 Eu离子的浓度为 0.005〜0.1M， 根据对紫外光的吸收和蓝光 的发光强度要求不同， 可以将高硅氧多孔玻璃浸泡在不同浓度的 Eu离子溶液 中， 制成不同 Eu离子含量的高硅氧发光玻璃， 来控制对紫外光的吸收和蓝光 的发光强度， 浸泡后的高硅氧多孔玻璃取出干燥， 然后放入高温炉中， 在 95%N2+5%H2还原气氛下， 经过 1050°C ~1200°C的高温烧结 2小时， 关闭高温 炉电源， 让玻璃随炉冷却， 制得掺有 Eu的高硅氧蓝光发光玻璃。 图 1 给出了 掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃的激发光谱与发射光谱， 从图中可以看出， 该 种玻璃强烈的吸收 240nm~410m的光， 实现 450nm左右的强蓝光发射。
本发明实施例中所采用的适合 450nm激发的黄、 绿、 红荧光粉均可采用 市售商业， 直接加以利用。
实施例 1，如图 2所示，一种基于紫光 LED的白光发光装置，包括外壳 3， 外壳 3内设有支撑板 2，在支撑板 2上设有至少一个发射波长在 210nm~410nm 范围内的紫光 LED半导体光源 1，本实施例设置四个紫光 LED半导体光源 1， 外壳 1内还设置有与紫光 LED半导体光源 1相对的掺杂 Eu离子的高硅氧发光 玻璃板 4，紫光 LED半导体光源 1与掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板 4之间 留有间距， 背向紫光 LED半导体光源的高硅氧发光玻璃板一面设有黄色荧光 粉与红色荧光粉的混合物、绿色荧光粉与红色荧光粉的混合物、黄色荧光粉中 的一种形成的荧光粉层 5。荧光粉层 5是将上述荧光粉分散在透明的环氧树脂 中以旋涂或喷涂等方式直接涂敷在高硅氧发光玻璃板 4的表面形成的。
实施例 2， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的黄色 荧光粉是具有宽谱带激发的硅酸盐荧光粉，本实施例选用大连路明发光科技股 份有限公司 LMS系列稀土激活的硅酸盐荧光粉 （商品编号 LMS-550), 本实 施例装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不 再赘述。
黄色荧光粉 LMS-550的激发与发射光谱见图 3， 从其激发光谱可以看出 LMS-550荧光粉可以高效的吸收从 300nm到 460nm左右的蓝紫光而发射出 550nm左右的黄光。在本装置中， 紫光 LED发射出的 365nm的紫光大部分被 掺杂 Eu的高硅氧发光玻璃板 4吸收， 而发射出 442nm的蓝光， 掺杂 Eu的高 硅氧发光玻璃板 4发射的蓝光又可以被高硅氧发光玻璃板 4外涂敷的 LMS-550 荧光粉部分吸收而发射出黄光， 剩余的蓝光和发出的黄光复合形成白光。
实施例 3， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用 黄色荧光粉为 Ce为激活剂的稀土石榴石体系荧光粉， 本实施例选用大连路明 发光科技股份有限公司， 商品编号 LMY-60-C 的荧光粉。 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 4， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用 黄色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，黄色荧光 粉和红色荧光粉的重量比为 1 : 0.4，其中黄色荧光粉选用大连路明发光科技股 份有限公司 LMS系列稀土激活的硅酸盐荧光粉 （商品编号 LMS-550), 红色 荧光粉选用北京中村宇极科技有限公司 ZYP650H红色荧光粉。 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 5， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用 绿色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，绿色荧光 粉和红色荧光粉的重量比为 1 : 0.6绿色荧光粉选用大连路明发光科技股份有 限公司 LMS系列稀土激活的硅酸盐荧光粉 （商品编号 LMS-520) , 红色荧光 粉选用北京中村宇极科技有限公司 ZYP650H红色荧光粉。 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 6， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用绿 色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，绿色荧光粉 和红色荧光粉的重量比为 1 : 0.5，绿色荧光粉选用 Ca8_x_yEuxMnyMg(Si04)4Cl2，， 红色荧光粉选用北京中村宇极科技有限公司 ZYP650H红色荧光粉， 装置的结 构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 7， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用绿 色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，绿色荧光粉 和红色荧光粉的重量比为 1 : 0.2, 绿色荧光粉选用 Ca3Sc2Si3012: Ce， 红色荧 光粉选用 CaS : Eu, 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施 例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 8， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用绿 色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，绿色荧光粉 和红色荧光粉的重量比为 1 : 0.1， 绿色荧光粉选用 Ca3Sc2Si3012: Ce， 红色荧 光粉选用 SrS: Eu, 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施 例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 9， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用绿 色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，绿色荧光粉 和红色荧光粉的重量比为 1 : 1， 绿色荧光粉选用 Ca3Sc2Si3012 : Ce, 红色荧光 粉选用 CaS : Eu, 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 10， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用 黄色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，黄色荧光 粉和红色荧光粉的重量比为 1 : 0.1，其中黄色荧光粉选用大连路明发光科技股 份有限公司 LMS系列稀土激活的硅酸盐荧光粉 （商品编号 LMS-560), 红色 荧光粉选用北京中村宇极科技有限公司 ZYP630H红色荧光粉。 装置的结构、 紫光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。
实施例 11， 一种基于紫光 LED的白光发光装置， 其荧光粉层 5中的选用 黄色荧光粉和红色荧光粉的混合物，增加了白光发光装置的显色性，黄色荧光 粉和红色荧光粉的重量比为 1 : 1， 其中黄色荧光粉选用大连路明发光科技股 份有限公司 LMS系列稀土激活的硅酸盐荧光粉 （商品编号 LMS-555 ), 红色 荧光粉选用北京中村宇极科技有限公司 ZYP650红色荧光粉。装置的结构、紫 光 LED的选择及荧光粉的涂敷方式同实施例 1 ， 在此不再赘述。

Claims (1)

  1. 权 利 要 求
    1、 一种基于紫光 LED 的白光发光装置， 其特征在于， 包括外壳， 外壳 内设有支撑板，在支撑板上设有至少一个发射波长在 210nm~410nm范围内的 紫光 LED半导体光源， 外壳内还设置有与紫光 LED半导体光源相对的掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板，背向紫光 LED半导体光源的高硅氧发光玻璃板 一面设有黄色荧光粉与红色荧光粉的混合物、 绿色荧光粉与红色荧光粉的混 合物、 黄色荧光粉中的一种形成的荧光粉层。
    2、 根据权利要求 1所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于， 所述掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板为吸收波长为 210nm~410nm的光而发 射波长为 430〜460nm蓝光的发光玻璃板。
    3、 根据权利要求 2所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于， 所述掺杂 Eu离子的高硅氧发光玻璃板的厚度为 0.1mm~50mm。
    4、 根据权利要求 1〜3任意一项所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于，所述的黄色荧光粉为最大发射峰位置在 530nm~590nm的荧光粉。
    5、 根据权利要求 4所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于， 所述的黄色荧光粉是具有宽谱带激发的硅酸盐荧光粉、或者以 Ce为激活剂的 稀土石榴石体系荧光粉中的一种或两种。
    6、 根据权利要求 1〜3任意一项所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于， 所述绿色荧光粉为最大发射峰位置在 490nm~525nm的荧光粉。
    7、 根据权利要求 6所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于， 所述绿色荧光粉为氯硅酸盐荧光粉或 Ca3Sc2Si3012 : Ce绿色发光材料。
    8、 根据权利要求 1〜3任意一项所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于，所述的红色荧光粉为最大发射峰位置在 595nm~680nm的硫化物 荧光粉或氮化物荧光粉。
    9、 根据权利要求 1〜3任意一项所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于，所述黄色荧光粉与红色荧光粉的混合物中，黄色荧光粉与红色荧 光粉的重量比为 1:0.1~1:1。
    10、 根据权利要求 1〜3任意一项所述的基于紫光 LED的白光发光装置， 其特征在于， 所述绿色荧光粉与红色荧光粉的混合物中， 绿色荧光粉与红色 荧光粉的重量比为 1:0.1~1:1。
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