CN103897697A - 一种高显色性暖白光led用荧光粉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明是一种高显色性暖白光LED用荧光粉，一种以钼酸盐为基质，碱金属改性蓝光激发LED用红色光荧光粉BaMoO₄:Pr³⁺,KCl（R1）；同时用氟铝酸盐及硅酸盐为基质，发明出Al³⁺改性Sr₃M_xSi_1-xO₅:Ce³⁺,Eu²⁺(Y1)及Ca²⁺,Mg²⁺-Si⁴⁺三掺杂改性Sr₂CaMg_xAl_1-2xSi_xO₄F:Ce³⁺(Y2)两种紫光激发LED用荧光粉。由于、生产工艺简单易操作、原料廉价易得，且设备投入成本较低，所以易于实现工业化生产。此外，生产过程中基本不产生“三废”，基本属于绿色环保，低能耗、高效益产业，完全可实现经济效益和社会效益双丰收。

Description

一种高显色性暖白光LED用荧光粉

技术领域

本发明涉及一种荧光粉，尤其涉及高显色性暖白光LED用荧光粉。

背景技术

用荧光粉实现白光有多种方法，当前技术最为成熟同时也最简便的方式是在蓝光（450~480nm）LED芯片或者紫光（395~430nm）LED芯片上涂覆黄光发射的荧光粉。当前白光LEDs主流方案是InGaN蓝色LED芯片和Ce ³⁺ 激活的稀土石榴石黄色荧光体组合，但是，该方案实现低色温(<4000K)、高显色性白光LEDs照明有较大难度，因为黄色荧光体的发射光谱中缺少有效的红光成份。5000K以上的高色温商品显色性差，难以满足市场要求。

专利号为201010521569.4发明涉及用于暖白光LED的荧光粉,其以具有立方晶体结构的钇铝石榴石为基质,以Ce3+为激活剂,具有化学式(YaGdbLucTbdCee)3+δAl2-xMx(AlO4)3,其中M选自P3+、Sb3+或Bi3+,且0.3≤a≤0.45,0.3≤b≤0.45,0.001≤c≤0.10,0.001，与此发明相比，本发明的紫光LED由于波长较蓝光短，故在相同条件下，其能量比蓝光LED芯片高，这就意味着与相应荧光粉匹配后可获得高效的白光发射；另一方面，由于紫光LED芯片发射波长较短，与荧光粉匹配后光谱的覆盖的范围更宽，可获得比蓝光激发LED更好的显色性。

综上，本发明适应市场需求，解决蓝光激发白光LED显色性不高的问题，且适应白光LED激发波长逐渐向短波发展的趋势。

发明内容

本发明公开了一种以钼酸盐为基质，碱金属改性蓝光激发LED用红色光荧光粉BaMoO ₄ :Pr ³⁺ ,KCl（R1）；同时用氟铝酸盐及硅酸盐为基质，发明出Al ³⁺ 改性Sr ₃ M _x Si _1-x O ₅ :Ce ³⁺ ,Eu ²⁺ (Y1)及Ca ²⁺ ,Mg ²⁺ -Si ⁴⁺ 三掺杂改性Sr ₂ CaMg _x Al _1-2x Si _x O ₄ F:Ce ³⁺ (Y2)两种紫光激发LED用荧光粉。

本发明的创新之处：

首次使用一价碱金属卤化物在对BaMoO ₄ :Pr ³⁺ 进行电荷补偿同时也作为助熔剂，大大增强了提高了Pr ³⁺ 在红光区的发光效率，使其可应用于蓝光激发LED照明材料。并且可大大增强白光LED的显色性，更适用于暖白光照明及液晶显示器背光源领域。

本发明公开了一种B ³⁺ 、Al ³⁺ 、Ga ³⁺ 与Eu ²⁺ 双掺杂改性的Sr ₃ SiO ₅ :Ce紫光激发的可调光材料，其组成为：Sr _3-(x+y) M _x Si _1-x O ₅ :Ce _x ³⁺ ,Eu _y ²⁺ (M=B ³⁺ ,Al ³⁺ ,Ga ³⁺ )。三价离子B ³⁺ ,Al ³⁺ ,Ga ³⁺ 平衡Ce ³⁺ 电荷，增强Ce ³⁺ 的发射强度；通过调节Ce ³⁺ ,Eu ²⁺ 浓度比例，其发射主峰位置可从530nm调节至580nm，色坐标可从（0.342,0.518）调节至（0.415,0.486）；与420nm紫光LED芯片匹配后，色温可从8500K调节至3700K，可根据实际需求制成日光至暖白光多种白光LED。且在200°C下荧光强度为室温下的85%。拥有良好的温度猝灭特性。

首次使用Ca ²⁺ ,Mg ²⁺ -Si ⁴⁺ 三掺杂改性Sr ₂ CaMg _x Al _1-2x Si _x O ₄ F:Ce ³⁺ ，制备方法是以Sr ₃ AlO ₄ F为基质，通过掺杂Ce ³⁺ 取代Sr ²⁺ 造成晶格缺陷作为发光中心，通过Ca ²⁺ 取代Sr ²⁺ ，Si ⁴⁺ 和Mg ²⁺ 取代Al ³⁺ ，以改善晶格环境，增强晶体场劈裂程度、降低Ce ³⁺ 发光中心的能量中心位置，调节发射光谱的位置，增强发光强度。并且改性后拥有极其优异的温度猝灭性能，及其适合应用于大功率的LED照明设备。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明具体性能参数如下表所述

色温均在4700K一下，显色指数在85以上，均满足国家标准推荐的显色指数Ra>80及色温<5000K的技术要求。

碱金属改性蓝光激发LED用红色光荧光粉BaMoO ₄ :Pr ³⁺ ,KCl（R1）

Al ³⁺ 改性Sr ₃ M _x Si _1-x O ₅ :Ce ³⁺ ,Eu ²⁺ (Y1)组成为Sr _3-(x+y) M _x Si _1-x O ₅ :Ce _x ³⁺ ,Eu _y ²⁺ (M=B ³⁺ ,Al ³⁺ ,Ga ³⁺ )。三价离子B ³⁺ ,Al ³⁺ ,Ga ³⁺ 平衡Ce ³⁺ 电荷，增强Ce ³⁺ 的发射强度；通过调节Ce ³⁺ ,Eu ²⁺ 浓度比例，其发射主峰位置可从530nm调节至580nm，色坐标可从（0.342,0.518）调节至（0.415,0.486）；与420nm紫光LED芯片匹配后，色温可从8500K调节至3700K，可根据实际需求制成日光至暖白光多种白光LED。且在200°C下荧光强度为室温下的85%。拥有良好的温度猝灭特性。

²⁺²⁺⁴⁺ 三掺杂改性Sr ₂ CaMg _x Al _1-2x Si _x O ₄ F:Ce ³⁺ 制备方法

以Sr ₃ AlO ₄ F为基质，通过掺杂Ce ³⁺ 取代Sr ²⁺ 造成晶格缺陷作为发光中心，通过Ca ²⁺ 取代Sr ²⁺ ，Si ⁴⁺ 和Mg ²⁺ 取代Al ³⁺ ，以改善晶格环境，增强晶体场劈裂程度、降低Ce ³⁺ 发光中心的能量中心位置，调节发射光谱的位置，增强发光强度。并且改性后拥有极其优异的温度猝灭性能，及其适合应用于大功率的LED照明设备。

本发明的荧光粉使用高温固相法生产。

本发明主要用于紫光或蓝光激发白光LED照明，其中红粉也可用于近紫外激发三基色LED用红粉。同时也可应用于传统的平板显示器（FPD）、阴极射线管（CRT）以及真空荧光显示器（VFD）、场发射显示器（FED）、激光二极管（LD）等领域。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.本发明是一种高显色性暖白光LED用荧光粉，其特征是，首次使用一价碱金属卤化物在对BaMoO₄:Pr³⁺进行电荷补偿同时也作为助熔剂，大大增强了提高了Pr³⁺在红光区的发光效率，使其可应用于蓝光激发LED照明材料，并且可大大增强白光LED的显色性，更适用于暖白光照明及液晶显示器背光源领域。

2.根据权利要求1所述的高显色性暖白光LED用荧光粉，其特征是，发明了一种B³⁺、Al³⁺、Ga³⁺与Eu²⁺双掺杂改性的Sr₃SiO₅:Ce紫光激发的可调光材料，其组成为：Sr_3-(x+y)M_xSi_1-xO₅:Ce_x ³⁺,Eu_y ²⁺(M=B³⁺,Al³⁺,Ga³⁺)。

3.三价离子B³⁺,Al³⁺,Ga³⁺平衡Ce³⁺电荷，增强Ce³⁺的发射强度；通过调节Ce³⁺,Eu²⁺浓度比例，其发射主峰位置可从530nm调节至580nm，色坐标可从（0.342,0.518）调节至（0.415,0.486）；与420nm紫光LED芯片匹配后，色温可从8500K调节至3700K，可根据实际需求制成日光至暖白光多种白光LED。

4.且在200°C下荧光强度为室温下的85%。

5.拥有良好的温度猝灭特性。

6.根据权利要求1所述的高显色性暖白光LED用荧光粉，其特征是，首次使用Ca²⁺,Mg²⁺-Si⁴⁺三掺杂改性Sr₂CaMg_xAl_1-2xSi_xO₄F:Ce³⁺，以Sr₃AlO₄F为基质，通过掺杂Ce³⁺取代Sr²⁺造成晶格缺陷作为发光中心，通过Ca²⁺取代Sr²⁺，Si⁴⁺和Mg²⁺取代Al³⁺，以改善晶格环境，增强晶体场劈裂程度、降低Ce³⁺发光中心的能量中心位置，调节发射光谱的位置，增强发光强度。

7.并且改性后拥有极其优异的温度猝灭性能，及其适合应用于大功率的LED照明设备。

8.根据权利要求1所述的高显色性暖白光LED用荧光粉，其特征是，发明出一种碱金属改性蓝光激发LED用红色光荧光粉BaMoO₄:Pr³⁺,KCl（R1）。

9.根据权利要求1所述的高显色性暖白光LED用荧光粉，其特征是，发明出Al³⁺改性Sr₃M_xSi_1-xO₅:Ce³⁺,Eu²⁺(Y1)及Ca²⁺,Mg²⁺-Si⁴⁺三掺杂改性Sr₂CaMg_xAl_1-2xSi_xO₄F:Ce³⁺(Y2)两种紫光激发LED用荧光粉 。