CN102719250B - 蓝光基单一荧光粉及其在制备白光led中的应用 - Google Patents
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Abstract
蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用,属于发光技术领域。解决了现有技术中单一荧光粉红光成分不足,白光LED显色指数低、色温高的技术问题。该蓝光基单一荧光粉是由稀土离子Ce3+和Pr3+与过渡族金属离子Mn2+共同激活的钪硅酸盐,化学式为(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中,δ、x、y和z为摩尔分数,0≤δ≤0.4,0.01≤x≤0.5,0.001≤y≤0.2,0.0001≤z≤0.1。该蓝光基单一荧光粉发射光谱范围广、含有丰富的红光成分,应用其制备的白光LED显色指数高达94.5,并具有较低色温,实现了LED的暖白光发射。
Description
技术领域
本发明属于发光技术领域,具体涉及一种蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用。
背景技术
白光LED(Light Emitting Diode)具有无毒、高效节能、寿命长、全固态、工作电压低、抗震性及安全性好等诸多优点,取代了现有的白炽灯和荧光灯成为新一代照明光源,被广泛应用于照明和显示领域。
实现白光LED的方法是在蓝光LED芯片上涂覆可被蓝光激发而发射黄光的荧光粉。目前,商业化白光LED上的黄色荧光粉主要应用的是YAG钇铝石榴石,其化学式为Y3Al5O12:Ce3+(参见美国专利5,998,925和欧洲专利862,794)。然而,由于其发射光谱中缺少红光成分,从而导致合成的白光LED的显色指数偏低(<80),色温偏高(>6000K)。为了获得高显色指数(>80,理想=100),低色温的暖白光LED,人们提出通过绿色和红色荧光粉混合的方法制备白光LED,但是这种方法存在着不同荧光粉之间再吸收,导致整体发光效率较低,且制备的白光LED的发射光谱随着驱动电流的变化而变化的技术问题。
中国专利CN201010144761公开了一种基于蓝光激发的具有全光谱发射的单一白光LED用荧光粉Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+(CSS:Ce3+,Mn2+),该荧光粉通过Ce3+、Mn2+双掺杂,在蓝光激发下,发射出波长范围在460-620nm的黄绿光和波长范围在650-750nm的红光。中国专利CN201110157884对上述荧光材料进一步改进,通过改变基质材料的组分,在CSS:Ce3+,Mn2+中引入Y、La、Gd、Lu后,起到了电荷补偿的作用,提高了Mn2+在650-750nm的红光发射,并将改进后的荧光材料应用于白光LED,获得了显色指数75-83的白光。但由于改进之后的荧光材料发射光谱中仍然缺少620-650nm的红光成分,因此该单一荧光粉制备的白光LED的显色指数没有达到理想值(95-100),而且由于发射光谱中的红光比例较小,制备的白光LED的色温仍相对较高。
发明内容
为了解决现有技术中单一荧光粉红光成分不足,白光LED显色指数低、色温高的技术问题,本发明提供一种蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用。
本发明提供一种蓝光基单一荧光粉,其化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中,δ、x、y和z为摩尔分数,所述δ的取值范围为0≤δ≤0.4,x的取值范围为0.01≤x≤0.5,y的取值范围为0.001≤y≤0.2,z的取值范围为0.0001≤z≤0.1。
所述x的优选取值范围为0.1≤x≤0.3,y的优选取值范围为0.05≤y≤0.1,z的优选取值范围为0.005≤z≤0.01。
上述一种蓝光基单一荧光粉在制备白光LED中的应用,是将所述的蓝光基单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.15-0.30:1混合均匀,涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上,封装固化而制得白光LED。
本发明的有益效果:
(1)本发明的蓝光基单一荧光粉通过Ce3+、Mn2+、Pr3+三掺杂,在450nm蓝光激发下,同时实现Ce3+在505nm的绿光发射、Mn2+在570nm的黄光发射和680nm的深红光发射以及Pr3+在600-630nm的浅红光发射。发射波长范围广,覆盖了480-750nm的范围。
(2)本发明的蓝光基单一荧光粉较宽范围的全光谱发射,用该单一荧光粉制备的白光LED显色指数高达94.5,接近理想值。
(3)与现有技术中的Ce3+、Mn2+双掺杂荧光粉相比较,本发明的Ce3+、Mn2+、Pr3+三掺杂单一荧光粉发射光谱中增加了Pr3+在600-630nm的浅红光发射,丰富了发射光谱中的红光成分,使本发明的单一荧光粉在提高白光LED显色指数的同时还进一步降低了白光的色温,实现暖白光发射。
(4)本发明的蓝光基单一荧光粉的制备方法简单、无污染、易于操作,采用该单一荧光粉制备白光LED的方法也简单易行。
附图说明
图1为本发明实施例4中荧光粉的激发光谱(λem=580nm)示意图;
图2为本发明实施例1-5中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图;
图3为本发明实施例6-9中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图;
图4为本发明实施例10-13中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图;
图5为本发明实施例14-16中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图;
图6为本发明实施例17中制备的白光LED的发射光谱图;
图7为本发明实施例18中制备的白光LED的发射光谱图;
图8为本发明实施例19中制备的白光LED的发射光谱图;
图9为对比例1中制备的白光LED的发射光谱图;
图10为对比例2中制备的白光LED的发射光谱图。
具体实施方式
本发明提供一种蓝光基单一荧光粉,具有以下化学式:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中,δ、x、y和z为摩尔分数,所述δ的取值范围为0≤δ≤0.4,x的取值范围为0.01≤x≤0.5,y的取值范围为0.001≤y≤0.2,z的取值范围为0.0001≤z≤0.1。
所述x的优选取值范围为0.1≤x≤0.3,y的优选取值范围为0.05≤y≤0.1,z的优选取值范围为0.005≤z≤0.01。
本发明提供一种蓝光基单一荧光粉的制备方法,是采用化学式(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12中元素的氧化物、氯化物、氟化物或相应的盐类为原料,按摩尔比称取,并研磨混合均匀后置入坩埚中;在还原气氛条件下,放入高温炉中焙烧,混合物料的焙烧温度为1200-1400℃,焙烧时间为4小时;获得烧结体研磨后即得所述的荧光粉。
所述的坩埚为刚玉坩埚、白金坩埚或石墨坩埚;所述的还原气氛为一氧化碳或氢;所述的高温炉为马弗炉或管式炉。
本发明提供的蓝光基单一荧光粉的制备方法为现有高温固相反应法,但本发明的蓝光基单一荧光粉的制备方法并不局限于此,水热法、溶胶-凝胶、燃烧法、微波法也能够制备本发明的蓝光基单一荧光粉。
本发明提供一种蓝光基单一荧光粉在制备白光LED中的应用,是将本发明的蓝光基单一荧光粉和环氧树脂按照质量比0.15-0.30:1混合均匀,涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上,封装固化,制得白光LED。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.08,z=0.0001制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.9199Ce0.08Pr0.0001)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.95995molSc2O3,0.08molCeO2,0.0001molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.9199Ce0.08Pr0.0001)Si3O12荧光粉。
图2a为实施例1荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例2
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.08,z=0.001制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.919Ce0.08Pr0.001)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.9595molSc2O3,0.08molCeO2,0.001molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.919Ce0.08Pr0.001)Si3O12荧光粉。
图2b为实施例2荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例3
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.08,z=0.005制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.915Ce0.08Pr0.005)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.9575molSc2O3,0.08molCeO2,0.005molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.915Ce0.08Pr0.005)Si3O12荧光粉。
图2c为实施例3荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例4
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图1为本发明实施例4中荧光粉的激发光谱(λem=580nm)示意图,可以看出,激发峰为450nm附近的蓝光激发带。这说明该单一荧光粉可被蓝光有效激发。
图2d为实施例4荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例5
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.08,z=0.1制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.82Ce0.08Pr0.1)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.91molSc2O3,0.08molCeO2,0.1molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.82Ce0.08Pr0.1)Si3O12荧光粉。
图2e为实施例5荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
图2为本发明实施例1-5中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。从图中可以看出,在蓝光激发下,该单一荧光粉同时发射出Ce3+在505nm的绿光、Mn2+在570nm的黄光和680nm的深红光、Pr3+在600-630nm的浅红光。随着实施例1-5中Pr3+浓度变化,发射光谱中只有Pr3+在600-630nm的红光发射强度在改变,Ce3+、Mn2+的发射则基本保持不变。图2还说明,本发明实施例提出的单一荧光粉在蓝光激发下实现了全光谱发射,这为用该单一荧光粉制备具有高显色指数的白光LED提供了基础。
实施例6
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.001,z=0.01制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.989Ce0.001Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.9945molSc2O3,0.001molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.989Ce0.001Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图3a为实施例6荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例7
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.05,z=0.01制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.94Ce0.05Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.97molSc2O3,0.05molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.94Ce0.05Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图3b为实施例7荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例8
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.1,z=0.01制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.89Ce0.1Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.945molSc2O3,0.1molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.89Ce0.1Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图3c为实施例8荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例9
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.2,y=0.2,z=0.01制备分子式为(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.79Ce0.2Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.8molCaCO3,0.2molMnCO3,0.895molSc2O3,0.1molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.8Mn0.2)(Sc1.79Ce0.2Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图3d为实施例9荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
图3为实施例6-9中荧光粉的发射光谱,与图2c-e实施例3-5中荧光粉的发射光谱基本一致。实施例6-9中随Ce3+浓度增加,Ce3+、Mn2+、Pr3+的发射位置基本保持不变,只有Mn2+在680nm的深红光发射比例稍有变化。
实施例10
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.01,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.99Mn0.01)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.99molCaCO3,0.01molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.99Mn0.01)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图4a为实施例10荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例11
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.1,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.9Mn0.1)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.9molCaCO3,0.1molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.9Mn0.1)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图4b为实施例11荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例12
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.3,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.7Mn0.3)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.7molCaCO3,0.3molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.7Mn0.3)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图4c为实施例12荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例13
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0,即不含Mg时,x=0.5,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.5Mn0.5)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.5molCaCO3,0.5molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.5Mn0.5)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图4d为实施例13荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
图4为实施例10-13中荧光粉的发射光谱,与图3实施例6-9中荧光粉的发射光谱基本一致。实施例10-13中随Mn2+浓度增加,Ce3+、Mn2+、Pr3+的发射位置基本保持不变,Mn2+在680nm的深红光发射则逐渐增加。
实施例14
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0.1,即Ca和Mg组合时,x=0.2,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.7Mg0.1Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.7molCaCO3,0.1molMgO,0.2molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.7Mg0.1Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图5a为实施例14中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例15
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0.2,即Ca和Mg组合时,x=0.2,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.6Mg0.2Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.6molCaCO3,0.2molMgO,0.2molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.6Mg0.2Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图5b为实施例15中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
实施例16
蓝光基单一荧光粉,化学式为:(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中当所述化学式中δ=0.4,即Ca和Mg组合时,x=0.2,y=0.08,z=0.01制备分子式为(Ca2.4Mg0.4Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12的荧光粉。
按摩尔比称取2.4molCaCO3,0.4molMgO,0.2molMnCO3,0.955molSc2O3,0.08molCeO2,0.01molPr(NO3)3,3molSiO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1400°C焙烧4个小时,即得(Ca2.4Mg0.4Mn0.2)(Sc1.91Ce0.08Pr0.01)Si3O12荧光粉。
图5c为实施例16中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。
图5为本发明实施例14-16中荧光粉的发射光谱(λex=450nm)示意图。与实施例1-13不同的是,实施例14-16中含有Mg,此时,荧光粉的发射光谱发生了变化。随着实施例14-16中Mg含量的增加,荧光粉发射光谱中Pr3+的发射比例逐渐提高。
实施例17
将本发明实施例4制备的单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.30:1混合均匀后,涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上,封装固化,制得白光LED。
图6为本发明实施例17中制备的白光LED的发射光谱图,其显色指数Ra=94.5,色温CCT=5200K,色坐标(x,y)=(0.34,0.39)。可以看出,本发明提供的单一荧光粉制备的白光LED其显色指数接近理想值(95-100)。
实施例18
将本发明实施例16提供的单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.15:1混合均匀后,涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上,封装固化,制得白光LED。
图7为本发明实施例18中制备的白光LED的发射光谱图,其显色指数Ra=90.4,色温CCT=4200K,色坐标(x,y)=(0.36,0.35)。
实施例19
将本发明实施例16提供的单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.20:1混合均匀后,涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上,封装固化,制得白光LED。
图8为本发明实施例19中制备的白光LED的发射光谱图,其显色指数Ra=86.1,色温CCT=3400K,色坐标(x,y)=(0.40,0.38)。从图8中还可以看出,本发明实施例19提供的白光LED在保持较高显色指数的同时还获得了更低的色温,这证明通过该单一荧光粉实现了具有低色温高显色指数白光LED的制备。
对比例1
按摩尔比称取2.5molCaCO3,0.3molZnO,0.2molMnCO3,0.75molSc2O3,0.2molLa2O3,0.1molCeO2,2.5molSiO2,0.5molGeO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1350°C焙烧4个小时,即得(Ca2.5Zn0.3Mn0.2)(Sc1.5La0.4Ce0.1)Si3O12荧光粉。将该单一荧光粉按照与环氧树脂质量比0.4:1混合均匀后与蓝光450nm的芯片封装后即得中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED。
图9为对比例1中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED的发射光谱,其显色指数Ra=75,色温CCT=5400K,色坐标(x,y)=(0.33,0.41)。
对比例2
按摩尔比称取2.5molCaCO3,0.3molZnO,0.2molMnCO3,0.75molSc2O3,0.1molY2O3,0.1molLu2O3,0.1molCeO2,2.5molSiO2,0.5molGeO2,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温管式炉中焙烧,在1350°C焙烧4个小时,即得(Ca2.5Zn0.3Mn0.2)(Sc1.5Y0.2Lu0.2Ce0.1)Si3O12荧光粉。将该单一荧光粉按照与环氧树脂质量比0.4:1混合均匀后与蓝光450nm的芯片封装后即得中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED。
图10为对比例2中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED的发射光谱,其显色指数Ra=83,色温CCT=4200K,色坐标(x,y)=(0.35,0.42)。
从图6、7分别与图9、10对比可以看出,本发明实施例17、18与对比例1、2提供的单一荧光粉和蓝光LED芯片结合制备的白光LED相比较,在白光LED的色温基本接近时,本发明提供的白光LED明显具有较高的显色指数,其值均大于90。
Claims (3)
1.蓝光基单一荧光粉,其特征在于,该蓝光基单一荧光粉的化学式为(Ca3-δ-xMgδMnx)(Sc2-y-zCeyPrz)Si3O12,其中,δ、x、y和z为摩尔分数,δ的取值范围为0≤δ≤0.4,x的取值范围为0.01≤x≤0.5,y的取值范围为0.001≤y≤0.2,z的取值范围为0.0001≤z≤0.1。
2.根据权利要求1所述的蓝光基单一荧光粉,其特征在于,所述的x的取值范围为0.1≤x≤0.3,y的取值范围为0.05≤y≤0.1,z的取值范围为0.005≤z≤0.01。
3.权利要求1所述的的蓝光基单一荧光粉在制备白光LED中的应用,其特征在于,将所述的蓝光基单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.15-0.30:1混合均匀,涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上,封装固化而制得白光LED。
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