CN108630794A - 一种白光发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型白光发光装置,包括激发光源和配置于激发光源上游的荧光层,荧光层包括荧光粉组和透明材料,所述荧光粉组包括受激发光源激发而发射白光或可见光的第一荧光粉和同时受所述激发光源激发而发射红外光的第二荧光粉。本发明不仅可以提供高光效的白光光色,同时能够提供高效红外波段,为LED照明光源提供了新的应用特性。
Description
技术领域
本发明属于LED通用照明的领域,具体涉及一种白光发光装置。
背景技术
随着照明技术的发展,增加附加功能,以期扩展通用照明的市场,已经成为LED照明领域的一个发展趋势。为了适用于在植物照明、生物医疗或食品检测等领域的新应用,希望同时实现高显色白光照明和780~1500nm红外光发射。
在现有技术中,报道了同时提供可见光与红外光的装置,然而其在光转换率,光效,光谱的覆盖范围、造价等等方面,表现出不足,不能满足时代发展的需求。
在中国专利文献CN200780015711.4中公开了一种采用多种颜色的LED芯片组合实现白光发射和红外光发射的装置。然而该方案需要至少集成四颗芯片,即RGB三基色芯片和红外光芯片,来实现白光和红外光的同时发射,造价极高;更重要的是,由于该方案全部采用芯片提供单色光,白光显色指数CRI比较低(仅有70左右),不能满足应用需求。
中国专利文献CN20122002390.9中公开了一种集成光源结构,其采用白光芯片和红外光芯片组合来发射白光和红外光。但是,到目前为止,由于白光芯片发展一直非常迟缓,基本处于实验室阶段,该方案仍无法进入实际应用阶段。
另考虑采用荧光粉转换型的白光LED结合红外LED芯片的方案。但是一方面红外LED芯片中GaAs芯片的光效偏低,不能满足光效的需求,另一方面其波长调节比较困难,需要通过对组份元素配比及磊晶工艺进行调整才可以实现不同波长,给实际应用带来非常大的障碍。
因此如何在高显色白光照明的同时,提供可靠780~1500nm红外光发射,并且保持高光效,成为当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,而提供一种新型的白光发光装置。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
一种白光发光装置,其特征在于包括:激发光源,所述激发光源为蓝光发光芯片或近紫外线发光芯片;荧光层,所述荧光层配置于激发光源上方,包括荧光粉组和透明材料,所述荧光粉组包括受激发光源激发而发射白光或可见光的第一荧光粉和同时受所述激发光源激发而发射780~1500nm红外光的第二荧光粉;所述第一荧光粉包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb,H(2-c-d)SiO4:Euc,Lnd,La(3-f-j)Si6N11:Cef,Lnj中的至少一种,其中:A元素为Y,Lu,Gd的至少一种,B元素选自Al或选自Al和Ga的组合;H选自Ba,Sr中的一种或两种;Ln为Dy,Pr,Sm,Tb,Yb中的至少一种,0.0001≤a≤0.15,0≤b≤0.08,0.001≤c≤0.2,0≤d≤0.05,0.0001≤f≤0.2,0≤j≤0.045;
所述第二荧光粉结构式为Ma1 xL(y-s-r)QzOw:Crs,Rr,其中,M为Zn、Y、Gd、Lu、La、Ca、Mg、Li、Sr、Ba、Na、K中的至少一种;L为Ga、Al、B、In中的至少一种;Q为Si、Ge、Sn中的至少一种;R为Yb、Er、Bi、Zn、Nd中的至少一种;a1是M的化合价态,取值1~3之间整数;1≤x≤6;0<y≤6;0≤z≤6;w=(a1×x+3y+4z)/2;0.001≤s≤0.2;0≤r≤0.1。
本发明中,采用蓝光LED芯片或近紫外线发光芯片,结合包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb,H2-c-dSiO4:Euc,Lnd,La(3-f-j)Si6N11:Cef,Lnj中一种或多种的第一荧光粉发射白光,以及Ma1 xL(y-s-r)QzOw:Crs,Rr类荧光粉发射红外光或近红外光,能够一方面避免荧光粉之间的互相干涉和二次吸收,另一方面能够实现高效的白光放射和红外光发射。在本发明中,Ma xL(y-s-r)QzOw:Crs,Rr的发光中心在基质提供的晶体场环境中,在390~470nm范围内波长有较强的吸收,可以高效的吸收蓝光芯片提供的蓝光或近紫外芯片提供的近紫外光,并且发光中心的发射来自于选择定则允许的能级间跃迁,从而保证了较高的发射效率。
为实现本发明的目的,还可以进行优选:
作为本发明的一个优选方案,前述第一荧光粉与所述第二荧光粉质量百分比范围在95%:5%~30%:70%,更优选的范围为第一荧光粉与第二荧光粉质量百分比为9%:1%~6%:4%。
作为本发明的一个优选方案,前述第一荧光粉受激发后发射波段为540~580nm黄光,并与蓝光芯片混合后形成白光,所述第二荧光粉受激发后发射760~1500nm的红外光。
作为本发明的一个优选方案,前述第二荧光粉结构式为Ma1 xGa(y-s-r)GezOw:Crs,Rr。
作为本发明的一个优选方案,前述第二荧光粉的结构式为M3Ga2-s-rGeO8:Crs,Rr,M3Ga2-s-rGe2O10:Crs,Rr、M3Ga2-s-rGe3O12:Crs,Rr、M3Ga2-s-rGe4O14:Crs,Rr中的一种或多种,其中M为Zn、Ca、Sr、Ba、Mg中的至少一种;或者第二荧光粉的结构式为M3Ga5-s-rGeO14:Crs,Rr,其中,M为Y、Gd、Lu、La中的至少一种;或者第二荧光粉的结构式为:MGa5-s-rO8:Crs,Rr,其中,M为Li、Na、K中的至少一种;或者第二荧光粉的结构式为:MGa2-s-rO4:Crs,Rr,其中,M为Zn、Ca、Sr、Ba、Mg中的至少一种。
在本发明中,结合Ma1 xGa(y-s-r)GezOw:Crs,Rr荧光粉,主激活剂离子Cr在镓酸盐或者镓锗酸盐中取代Ga的位置,两者化学价态和离子半径均相当,一方面取代后不会引起较大的晶格畸变,使得荧光粉中由取代所产生的晶格缺陷较少,另外一方面也为Cr离子的高效发光提供了更有益的晶体场环境。本发明中镓酸盐或者镓锗酸盐基质晶体结构具有较大的刚性导致镓酸盐或者镓锗酸盐具有优异的化学和热稳定性能,采用Ma1 xGa(y-s-r)GezOw:Crs,Rr作为第二荧光粉,与第一荧光粉结合能够确保长期使用光衰减较小。
为实现本发明的目的,进一步提高第一荧光粉所发射白光的显指,还可以进一步优化,作为本发明进一步的优选方案:
作为本发明的进一步的优选方案,前述第一荧光粉还包括(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum,P2D(1-t)F6:Mnt中的一种或者两种,其中,P2D(1-t)F6:Mnt中P元素为Li、Na、K中的至少一种,D元素为Si、Ge和Ti中的至少一种,0.001≤m≤0.3,0.001≤t≤0.5。
作为本发明的进一步的优选方案,前述第一荧光粉包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合;所述A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb荧光粉的发射峰为500~550nm;所述(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum荧光粉的发射峰为610~670nm,A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合分别发射的黄绿光和红光,与蓝光结合后可以实现具有不同等级显色指数的白光,显色指数70~95。
作为本发明的进一步的优选方案,前述第一荧光粉包括H2-c-dSiO4:Euc,Lnd和(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合;所述H2-c-dSiO4:Euc,Lnd发射峰范围为525~550nm;所述(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum荧光粉的发射峰范围为610~670nm,H2-c-dSiO4:Euc,Lnd和(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合分别发射的黄绿光和红光,与蓝光结合后可以实现显色指数80~95范围内的高效率白光。。
作为本发明的进一步的优选方案,前述第一荧光粉包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与P2D(1-t)F6:Mnt的组合;所述A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb荧光粉的发射峰范围为540~570nm;所述P2D(1-t)F6:Mnt荧光粉的发射峰范围为620~635nm,A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与P2D(1-t)F6:Mnt的组合分别发射的黄绿光和红光,与蓝光结合后可以实现显色指数达90以上的白光,而且具有非常非常高的流明效率。
作为本发明的进一步的优选方案,前述第一荧光粉还包括Ba(1-q)Si2N2O2:Euq,0.001≤q≤0.3。
作为本发明的进一步的优选方案,前述第一荧光粉包括Ba(1-q)Si2N2O2:Euq,A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合,所述Ba(1-q)Si2N2O2:Euq荧光粉的发射峰范围为490~510nm;所述A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb荧光粉发射峰范围为520~570nm;所述(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum荧光粉的发射峰范围为610~670nm,采用这三种波段的Ba(1-q)Si2N2O2:Euq,A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合,与蓝光芯片进行结合,可以实现显色指数高达95以上的白光,特别R1~R15均可大于90,具有近乎太阳光的完美光谱。
作为本发明的一个优选方案,前述荧光层通过涂覆、喷涂工艺涂覆在激发光源的表面,或呈现膜片结构置于激发光源上方一定距离;白光发光装置采用直插式、贴片式或集成COB中的一种封装结构;激发光源为蓝光发光芯片。
由上述论述可见,本发明的技术方案与现有技术相比,至少具有以下显著的有益效果:(1)高光效:本发明中采用蓝光芯片或近紫外线发光芯片激发荧光粉,同时产生可见光或白光以及红外光,本发明中,第一荧光粉主要提供从500nm~670nm的蓝绿光至红光波段的可见光;第二荧光粉的激发光谱的主激发带主要处于390~470nm范围,而在对白光流明效率影响至关重要的绿光及红光波段的吸收效率非常低,约为对蓝光吸收效率的40%左右,因此有利于获得高光效的白光;
本发明中采用蓝光芯片或近紫外线发光芯片激发Ma1 xL(y-s-r)QzOw:Crs,Rr荧光粉发射的红外光,由于发射波段和荧光粉的激发波段很好的匹配,所以激发效果优异,发射强度较高。
经过多年的技术进步,GaN/InGaN蓝光芯片效率已经达到非常高的水平,采用蓝光芯片与荧光粉制成的白光LED器件的光效实验室已经达到330Lm/W以上,商用产品也已达到200Lm/W以上,同时蓝光芯片的可靠性已经达到非常成熟的阶段。
(2)不同等级显色指数的实现:本发明通过组合铝酸盐黄绿粉、硅酸盐绿粉和氮化物红粉,可以实现面向通用照明系列不用等级显色指数的白光LED。同时配合合适的、不同发射波段的红外荧光粉,制备出集成白光及红外光的新型LED光源以满足实际应用的需求。
(3)结构简单:现有公开的采用可见光LED与红外LED芯片进行集成的结构中,必须将蓝光芯片和红外芯片分别置于两个独立的光学单元中,因此需要提供两套独立的驱动系统。而本发明中由于只需要蓝光芯片提供激发光源,将绿色、黄绿色或红色荧光粉等可见光荧光粉和红外荧光粉混合均匀,采用现有相当成熟的点胶、喷涂或膜层贴覆技术进行封装。
(4)优异的可靠性的同时具有价格优势:目前荧光粉转换型的白光或单色光LED的封装技术日趋成熟,无论是蓝光芯片、胶水或者荧光粉,总体而言都具有非常成熟的产业配套。即使对于新体系的荧光粉,由于制造技术的相对成熟,也非常容易实现量产,较现有白光LED集成红外芯片的结构方式具有明显的成本优势。
附图说明
图1:实施例1制作的白光LED的发射光谱,其中红外波段处于810nm附近;
图2:实施例2制作的白光LED的发射光谱,其中红外波段处于840nm附近;
图3:实施例3制作的白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段870nm附近;
图4:实施例4制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm附近;
图5:实施例5制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为2989K,Ra为81;
图6:实施例6制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段840nm,色温为3090K,Ra为82;
图7:实施例7制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段910nm,色温为2978K,Ra为81.2;
图8:实施例8制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段1200nm,色温为3021K,Ra为82.3;
图9:实施例9制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为5002K,Ra为82.1;
图10:实施例10制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段840nm,色温为2993K,Ra为90.5;
图11:实施例11制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为5200K,Ra为92.2;
图12:实施例12制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为2905K,Ra为90.3;
图13:实施例13制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为2800K,Ra为82.4;
图14:实施例14制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为3023K,Ra为91.2;
图15:实施例15制作的高显色白光LED的发射光谱,其中红外波段处于波段810nm,色温为3043K,Ra为80.6;
图16:实施例3中的第二荧光粉的激发光谱
图17:实施例7中的第二荧光粉的激发光谱
具体实施方式
对比实施例1
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取8g的Y2.93Al5O12:Ce0.07荧光粉与12g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,经固化工艺即可得到色温为5200K,Ra为71的白光LED。再另外取发射波长为780nm的红外芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线,并灌封透明硅胶,经固化工艺后得到发射峰为780nm的红外光LED,再将白光LED和红外LED通过锡焊工艺连接到电路板上,完成集成光源的制作过程。
对比实施例2
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取7g的Y2.93Al5O12:Ce0.07荧光粉与1g的Sr0.9Ca0.045AlSiN3:Eu0.055和14g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,经固化工艺即可得到色温为3200K,Ra为82的白光LED。再另外取发射波长为950nm的红外芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线,并灌封透明硅胶,经固化工艺后得到发射峰为950nm的红外光LED,再将白光LED和红外LED通过锡焊工艺连接到电路板上,完成集成光源的制作过程。
实施例1
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取8g的Y2.93Al5O12:Ce0.07荧光粉、2g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与12g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5200K,Ra为71的白光LED,其中红外光谱的波峰在810nm。该白光LED的发射光谱如图1所示。
实施例2
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5g的Y2.93Al5O12:Ce0.07荧光粉、2g的Zn3Ga1.977GeO8:Cr0.022,Nd0.001荧光粉与10g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5200K,Ra为71的白光LED,其中红外光谱的波峰在840nm。该白光LED的发射光谱如图2所示。
实施例3
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取6g的Y2.93Al5O12:Ce0.07荧光粉、1.3g的Zn3Ga1.943Ge2O10:Cr0.057荧光粉与11g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5200K,Ra为71的白光LED,其中红外光谱的波峰在870nm。该白光LED的发射光谱如图3所示,第二荧光粉的激发光谱如图16所示。
实施例4
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取6.2g的La2.93Si6N11:Ce0.07荧光粉、7.5g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与14g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5600K,Ra为72的白光LED,实施例4制作的高显色白光LED的发射光谱如图4所示,其中红外波段处于波段810nm。
实施例5
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5.5g的Y2.95Al4.5Ga0.5O12:Ce0.05荧光粉、0.7g的Sr0.94Ca0.026AlSiN3:Eu0.034和5.6g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与13.4g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为2989K,Ra为81的白光LED,其中红外光谱的波峰在810nm。实施例5制作的高显色白光LED的发射光谱如图5所示。
实施例6
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5.5g的Y2.95Al4.5Ga0.5O12:Ce0.05荧光粉、0.7g的Sr0.94Ca0.026AlSiN3:Eu0.034和4.9g的Zn3Ga1.977GeO8:Cr0.022,Nd0.001荧光粉与12.4g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为3090K,Ra为82的白光LED,其中红外光谱的波峰在840nm。实施例6制作的高显色白光LED的发射光谱如图6所示。
实施例7
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5.5g的Y2.95Al4.5Ga0.5O12:Ce0.05荧光粉、0.7g的Sr0.94Ca0.026AlSiN3:Eu0.034和2.9g的Zn3Ga1.966Ge3O12:Cr0.034荧光粉与12.4g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为2978K,Ra为81.2的白光LED,其中红外光谱的波峰在910nm。实施例7制作的高显色白光LED的发射光谱如图7所示。该实施例7第二荧光粉的激发光谱如图17所示。
实施例8
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5.5g的Y2.95Al4.5Ga0.5O12:Ce0.05荧光粉、0.7g的Sr0.94Ca0.026AlSiN3:Eu0.034和11.3g的Zn3Ga1.969GeO8:Cr0.03,Yb0.001荧光粉与19.4g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为3021K,Ra为82.3的白光LED,其中红外光谱的波峰在1170nm。实施例8制作的高显色白光LED的发射光谱如图8所示。
实施例9
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取8.5g的Y2.95Al4.5Ga0.5O12:Ce0.05荧光粉、0.5g的Sr0.94Ca0.026AlSiN3:Eu0.034和6.9g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与17.4g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5002K,Ra为82.1的白光LED,其中红外光谱的波峰在810nm。实施例9制作的高显色白光LED的发射光谱如图9所示。
实施例10
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5g Lu2.95Al5O12:Ce0.05荧光粉、0.45g的Ca0.95AlSiN3:Eu0.05和2.7g的Zn3Ga1.9678GeO8:Cr0.03,Nd0.0022荧光粉与14.2g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为2993K,Ra为90.5的白光LED,其中包含了波峰为760~850nm的红外光。实施例10制作的高显色白光LED的发射光谱如图10所示。
实施例11
选用集成型支架,将波峰范围为450~455nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取3.8g Y2.95Al4.3Ga0.7O12:Ce0.05荧光粉、0.23g的Ca0.955AlSiN3:Eu0.045和2.3g的Zn3Ga1.946Ge2O10:Cr0.054荧光粉与12.2g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5200K,Ra为92.2的白光LED,其中包含了波峰为810nm的红外光。实施例11制作的高显色白光LED的发射光谱如图11所示。
实施例12
选用直插型支架,将波峰范围为440~450nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取6.8g Ba1.925SiO4:Eu0.075荧光粉、0.46g的Ca0.855Sr0.1AlSiN3:Eu0.045和2.3g的Zn3Ga1.946Ge2O10:Cr0.054荧光粉与12.2g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为2905K,Ra为90.3的白光LED,其中包含了波峰为820nm的红外光。实施例12制作的高显色白光LED的发射光谱如图12所示。
实施例13
选用贴片型支架,将波峰范围为450~455nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取2.3g Y2.95Al4.3Ga0.7O12:Ce0.05荧光粉、1.2gY2.965Al3.5Ga1.5O12:Ce0.035、0.18g的Ca0.935AlSiN3:Eu0.065和3.2g的Zn3Ga1.946Ge2O10:Cr0.054荧光粉与20.2g有机硅胶混合后,制成含有荧光粉的薄膜,再将荧光粉固定在芯片表面,即制成色温为2800K,Ra为82.4的白光LED,其中包含了波峰为810nm的红外光。实施例13制作的高显色白光LED的发射光谱如图13所示。
实施例14
选用贴片型支架,将波峰范围为450~455nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取3.3g Lu2.2Y0.75Al5O12:Ce0.05荧光粉、6.4g的K2Si0.83F6:Mn0.17荧光粉、2.8g的NaGa4.9248O8:Cr0.074,Er0.0012与14.6g有机硅胶混合后,通过点胶工艺将含有荧光粉的有机硅胶灌入支架内,再经固化工艺后即制成色温为3023K,Ra为91.2的白光LED,其中包含了波峰为810nm的红外光。实施例14制作的高显色白光LED的发射光谱如图14所示。
实施例15
选用贴片型支架,将波峰范围为360~400nm的近紫外光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取1.2g的Ba0.965Si2N2O2:Eu0.035、7.6g的Lu2.95Al5O12:Ce0.05荧光粉、0.64g的Sr0.85Ca0.145AlSiN3:Eu0.005荧光粉与Ca3Ga1.99Ge4O14:Cr0.005,Er0.005和32.5g有机硅胶混合后,通过点胶工艺将含有荧光粉的有机硅胶灌入支架内,再经固化工艺后即制成色温为3043K,Ra为80.6的白光LED,其中包含了波峰为810nm的红外光。实施例15制作的高显色白光LED的发射光谱如图15所示。
实施例16
选用贴片型支架,将波峰范围为360-400的近紫外光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取1.2g的Ba0.965Si2N2O2:Eu0.035、6.8gBa1.95SiO4:Eu0.05荧光粉、0.58g的Ca0.935AlSiN3:Eu0.065荧光粉与5.2g的ZnGa1.88O4:Cr0.056,Bi0.064和17.5g有机硅胶混合后,通过点胶工艺将含有荧光粉的有机硅胶灌入支架内,再经固化工艺后即制成色温为3043K,Ra为80.6的白光LED,其中包含了波峰为835nm的红外光。
实施例17
选用贴片型支架,将波峰范围为450~455nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取5.3g的Ba1.95SiO4:Eu0.045,Dy0.005荧光粉、1.5g的Zn3Ga1.97GeO8:Cr0.03荧光粉与10g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为86250K,Ra为68的白光LED,其中红外光谱的波峰在810nm。
实施例18
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取6.25g的La2.937Si6N11:Ce0.06,Dy0.003荧光粉、2.34g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与8.5g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为6420K,Ra为77的白光LED,其中红外光谱的波峰在812nm。
实施例19
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取4.8g的La2.9419Si6N11:Ce0.056,Sm0.0021荧光粉、3.6g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与11g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为5570K,Ra为76的白光LED,其中红外光谱的波峰在810nm。
实施例20
选用贴片型支架,将波峰范围为450~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取7.48g的Y2.928Al5O12:Ce0.07,Pr0.002荧光粉、1.5g的Zn3Ga1.98GeO8:Cr0.02荧光粉与14g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为6020K,Ra为75的白光LED,其中红外光谱的波峰在810nm。
实施例21
选用贴片型支架,将波峰范围为445~452nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取8.5g的Lu2.92Al5O12:Ce0.07,Pr0.01荧光粉、3.1g的Zn3Ga1.95GeO8:Cr0.05荧光粉与14g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为8520K,Ra为77的白光LED,其中红外光谱的波峰在815nm。
实施例22
选用贴片型支架,将波峰范围为390~400nm的蓝光LED芯片通过固晶工艺固定制定在支架碗杯内,并完成焊线。称取4.5gBa0.96Si2O2N2:Eu0.04荧光粉,6.8g的Y2.94Al5O12:Ce0.06荧光粉、2.8g的Zn3Ga1.95GeO8:Cr0.05荧光粉与14g有机硅胶混合后,通过点胶工艺灌注到碗杯内,再经固化工艺即可得到色温为6800K,Ra为73的白光LED,其中红外光谱的波峰在815nm。
Claims (18)
1.一种白光发光装置,其特征在于包括:
激发光源,所述激发光源为蓝光发光芯片或近紫外线发光芯片;
荧光层,所述荧光层配置于激发光源上方,包括荧光粉组和透明材料,所述荧光粉组包括受激发光源激发而发射白光或可见光的第一荧光粉和同时受所述激发光源激发而发射红外光的第二荧光粉;
所述第一荧光粉包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb,H(2-c-d)SiO4:Euc,Lnd,La(3-f-j)Si6N11:Cef,Lnj中的至少一种,其中:A元素为Y,Lu,Gd,Tb的至少一种,B元素选自Al或选自Al和Ga的组合;H选自Ba,Sr中的一种或两种;Ln为Dy,Pr,Sm,Tb,Yb中的至少一种;0.0001≤a≤0.15,0≤b≤0.08,0.001≤c≤0.2,0≤d≤0.05,0.0001≤f≤0.2,0≤j≤0.045;
所述第二荧光粉结构式为Ma1 xL(y-s-r)QzOw:Crs,Rr,其中:M为Zn、Y、Gd、Lu、La、Ca、Mg、Li、Sr、Ba、Na、K中的至少一种,L为Ga、Al、B、In中的至少一种,Q为Si、Ge、Sn中的至少一种,R为Yb、Er、Bi、Zn、Nd中的至少一种;a1是M的化合价态,取值1~3之间整数;1≤x≤6;0<y≤6;0≤z≤6;w=(a1×x+3y+4z)/2;0.001≤s≤0.2;0≤r≤0.1。
2.根据权利要求1所述的一种白光发光装置,其特征在于:所述第一荧光粉与所述第二荧光粉质量百分比范围在95%:5%~30%:70%。
3.根据权利要求2所述的一种白光发光装置,其特征在于:所述第一荧光粉与第二荧光粉质量百分比为9%:1%~6%:4%。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种白光发光装置,其特征在于:所述第一荧光粉受激发后发射波段为540~580nm黄光,并与蓝光芯片混合后形成白光,所述第二荧光粉受激发后发射760~1500nm的红外光。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种白光发光装置,其特征在于:所述第二荧光粉结构式为Ma1 xGa(y-s-r)GezOw:Crs,Rr。
6.根据权利要求5所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第二荧光粉的结构式为M3Ga(2-s-r)GeO8:Crs,Rr,M3Ga(2-s-r)Ge2O10:Crs,Rr、M3Ga(2-s-r)Ge3O12:Crs,Rr、M3Ga(2-s-r)Ge4O14:Crs,Rr中的一种或多种,其中M为Zn、Ca、Sr、Ba、Mg中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第二荧光粉的结构式为:M3Ga(5-s-r)GeO14:Crs,Rr,其中,M为Y、Gd、Lu、La中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第二荧光粉的结构式为:MGa(5-s-r)O8:Crs,Rr,其中,M为Li、Na、K中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第二荧光粉的结构式为:MGa(2-s-r)O4:Crs,Rr,其中,M为Zn、Ca、Sr、Ba、Mg中的至少一种。
10.根据权利要求5所述的一种白光发光装置,其特征在于:所述第一荧光粉还包括(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum,P2D(1-t)F6:Mnt中的一种或者两种,其中,P2D(1-t)F6:Mnt中P元素为Li、Na、K中的至少一种,D元素为Si、Ge和Ti中的至少一种,0.001≤m≤0.3,0.001≤t≤0.5。
11.根据权利要求10所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第一荧光粉包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合;所述A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb荧光粉的发射峰为500~550nm;所述(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum荧光粉的发射峰为610~670nm。
12.根据权利要求10所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第一荧光粉包括H2-c- dSiO4:Euc,Lnd和(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合;所述H2-c-dSiO4:Euc,Lnd发射峰范围为515~550nm;所述(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum荧光粉的发射峰范围为610~670nm。
13.根据权利要求10所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第一荧光粉包括A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与P2D(1-t)F6:Mnt的组合;所述A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb荧光粉的发射峰范围为515~570nm;P2D(1-t)F6:Mnt荧光粉的发射峰范围为620~635nm。
14.根据权利要求10所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第一荧光粉还包括Ba(1-q)Si2N2O2:Euq,0.001≤q≤0.3。
15.根据权利要求14所述的一种白光发光装置,其特征在于所述第一荧光粉包括Ba(1-q)Si2N2O2:Euq,A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb与(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum的组合,所述Ba(1-q)Si2N2O2:Euq荧光粉的发射峰范围为490~510nm;所述A(3-a-b)B5O12:Cea,Lnb荧光粉发射峰范围为520~550nm;所述(Sr,Ca)(1-m)AlSiN3:Eum荧光粉的发射峰范围为610~670nm。
16.根据权利要求1、5、10、14任一所述的一种白光发光装置,其特征在于所述荧光层通过涂覆、喷涂工艺涂覆在激发光源的表面,或呈现膜片结构置于激发光源上方一定距离。
17.根据权利要求1、5、10、14任一所述的一种白光发光装置,其特征在于所述白光发光装置采用直插式、贴片式或集成COB中的一种封装结构。
18.根据权利要求1、5、10、14任一所述白光发光装置,其特征在于:所述激发光源为蓝光发光芯片。
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