CN116751585A - 一种荧光粉组合物以及led器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种荧光粉组合物以及LED器件，属于荧光粉材料技术领域。本发明的荧光粉组合物，包括以下质量百分比的组分：蓝绿色荧光粉5‑20％；黄绿色荧光粉45‑65％；绿色荧光粉2‑10％；黄色荧光粉8‑20％；红色荧光粉4‑20％。本发明荧光粉组合物能够提供高显色指数和全光谱的发光效果，在单波段蓝光LED芯片激发下，显色指数Ra≥98，R1‑R15≥93，满足了对光色参数要求比较高的使用需求。

Description

一种荧光粉组合物以及LED器件
技术领域
本发明涉及荧光粉材料技术领域，尤其涉及一种荧光粉组合物以及LED器件。
背景技术
LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)作为新一代的绿色照明光源，具有高发光效率、节能环保、寿命长和无毒环保等优点，被广泛应用在照明和背光显示等领域。随着生活水平的提高，人们对于LED光源的光品质要求越来越高，尤其是对颜色还原度要求较高的美术、摄影等特殊应用场景，对光源的高显色指数和全光谱提出了更高的要求。
目前存在的单波段LED蓝光芯片，配合现有技术的荧光粉搭配方案激发后显色指数没有达到最佳水平，无法满足对光色参数要求比较高的特殊领域的使用需求。
发明内容
本发明实施例提供了一种荧光粉组合物以及LED器件，能够提供高显色指数和全光谱的发光效果。上述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种荧光粉组合物，包括以下质量百分比的组分：蓝绿色荧光粉5-20％；黄绿色荧光粉45-65％；绿色荧光粉2-10％；黄色荧光粉8-20％；红色荧光粉4-20％；
所述蓝绿色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物，发光峰值波长范围为480nm-505nm；
所述黄绿色荧光粉包括三价铈掺杂的石榴石化合物，发光峰值波长范围为520nm-575nm；
所述绿色荧光粉包括三价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，发光峰值波长范围为500nm-535nm；
所述黄色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，发光峰值波长范围为530nm-575nm；
所述红色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅铝氮化物，发光峰值波长范围为620nm-675nm。
优选的，所述蓝绿色荧光粉包括具有化学式I所示物质中的至少一种，
X1 1-xSi2O2N2:xEu2+化学式I
在所述化学式I中，所述X1选自Ba，Ca，Sr中的至少一种，x取值范围为0.001≤x≤0.5；
所述黄绿色荧光粉包括具有化学式II所示物质中的至少一种，
(Y,Lu)3-y(Al,Ga)5O12:yCe3+化学式II
在所述化学式II中，y取值范围为0.001≤y≤0.5；
所述绿色荧光粉包括具有化学式III所示物质中的至少一种，
化学式III为X2 2-zSiO4:zEu3+，
在所述化学式III中，所述X2选自Ba，Sr中的至少一种，z取值范围为0.001≤z≤0.5；
所述黄色荧光粉包括具有化学式IV所示物质中的至少一种，
X3 2-dSiO4:dEu2+化学式IV
在所述化学式IV中，所述X3选自Ba，Sr中的至少一种，d取值范围为0.001≤d≤0.5；
所述红色荧光粉包括具有化学式V所示物质中的至少一种，
X4 1-mAlSiN3:mEu2+化学式V
在所述化学式V中，所述X4选自Sr，Ca中的至少一种，m取值范围为0.001≤m≤0.5。
优选的，所述蓝绿色荧光粉的粒径D50值范围为15um-18um；所述黄绿色荧光粉的粒径D50值范围为12um-15um；所述绿色荧光粉的粒径D50值范围为19um-23um；所述黄色荧光粉的粒径D50值范围为21um-24um；所述红色荧光粉的粒径D50值范围为13um-16um。
优选的，所述化学式I中x取值范围为0.008≤x≤0.05，所述化学式II中y取值范围为0.02≤y≤0.1，所述化学式III中z取值范围为0.02≤z≤0.1，所述化学式IV中d取值范围为0.02≤d≤0.08，所述化学式V中m取值范围为0.005≤m≤0.022。
优选的，所述化学式I中x、所述化学式II中y、所述化学式III中z、所述化学式IV中d和所述化学式V中m的取值与对应的荧光粉粒径D50值呈正相关。
优选的，所述荧光粉组合物的激发光源的发光峰值波长范围为447.5nm-452nm。
第二方面，本发明实施例提供了一种LED器件，包括上述任一项所述的荧光粉组合物。
优选的，所述LED器件还包括LED芯片，所述LED芯片的发光峰值波长范围为447.5nm-452nm。
优选的，所述LED芯片的发光峰值波长范围为448nm-450nm。
优选的，所述LED器件还包括LED封装胶，所述荧光粉组合物和所述LED封装胶的混合质量比例关系为1:(1.2-3.8)。
优选的，所述LED器件的显色指数为Ra≥98，R1-R15≥93。
优选的，所述LED器件的色温范围为2700K-6800K。
本发明实施例提供的荧光粉组合物以及LED器件，通过改良荧光粉组合物中的组分物质以及组分含量的关系，在单波段蓝光LED芯片激发后，具有更广的发光颜色范围，能实现全光谱发光效果；在显色指数方面，显色指数Ra≥98，R1-R15≥93，显色性能更佳，提供了更为真实、准确的颜色显示；实现了在保持高光电转化效率的同时，提供高显色指数和全光谱的优质发光效果。此外，通过控制荧光粉的粒径范围，还可以有效地改善LED器件的色温一致性，实现更高的集中度，避免因色温偏差造成的视觉不舒适和产品质量问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明示例性实施例中提供的LED器件的结构示意图；
图2为本发明实施例1的LED器件的发光光谱图；
图3为本发明实施例2的LED器件的发光光谱图；
图4为本发明实施例3的LED器件的发光光谱图；
图5为本发明实施例4的LED器件的发光光谱图；
图6为本发明实施例3的LED器件的5000K色坐标打靶图；
图7为本发明实施例5的LED器件的5000K色坐标打靶图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，荧光粉的含量范围、色温范围、波长范围等值表示为a-b，其含义是荧光粉的含量、色温或波长可以是a和b之间的任何值，包括a和b。
显色指数(CRI，Color Rendering Index)、色温(CCT，Correlated ColorTemperature)和色坐标(Chromaticity Coordinates)是描述光源色彩性质的三个重要参数。
显色指数是衡量光源对物体颜色还原能力的指标。它基于标准光源与待测试光源照射下物体颜色的差异来评估。显色指数的取值范围为0到100，值越高表示光源能够更准确地还原物体的真实颜色。
色温是是用来描述光源颜色外观的物理量。它基于热辐射黑体的性质，以绝对温度(单位为开尔文，Kelvin，K)来表示。色温越高，光源呈现的颜色就越接近蓝色(冷色调)；色温越低，光源呈现的颜色就越接近红色(暖色调)。例如，日光色的色温通常在5500K-6500K，暖白色的色温通常在2700K-3500K。
色坐标用于描述光源的颜色在色度图中的位置。通常以CIE 1931色度图基础，用(x,y)坐标确定在CIE 1931色度图中的位置，以表示光源的颜色。
LED器件在现代照明和显示领域中扮演着重要角色。近年来，随着科技的快速发展，对LED器件的光色质量和光谱范围的需求越来越高。然而，在当前的技术状况下，单波段LED蓝光芯片激发后的荧光粉搭配方案，虽然可以满足Ra＞97，R1-R15＞90的显色指数要求，但仍难以达到最优的水平，无法满足特殊领域对高显色指数和全光谱的要求。
为此，本发明实施例提出了一种荧光粉组合物，包括以下质量百分比的组分：蓝绿色荧光粉5-20％；黄绿色荧光粉45-65％；绿色荧光粉2-10％；黄色荧光粉8-20％；红色荧光粉4-20％；
所述蓝绿色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物，发光峰值波长范围为480nm-505nm；
所述黄绿色荧光粉包括三价铈掺杂的石榴石化合物，发光峰值波长范围为520nm-575nm；
所述绿色荧光粉包括三价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，发光峰值波长范围为500nm-535nm；
所述黄色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，发光峰值波长范围为530nm-575nm；
所述红色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅铝氮化物，发光峰值波长范围为620nm-675nm。
上述蓝绿色荧光粉、黄绿色荧光粉、绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉主要是根据荧光粉在被激发后发出的光的颜色来命名的。具体的颜色取决于荧光粉的材料组成和结构，以及掺杂的激活剂的种类等等。例如，“蓝绿色荧光粉”指的就是发出蓝绿色光的荧光粉，本实施例中其发光峰值波长可以在480-505nm范围内。
在本发明实施例中，蓝绿色荧光粉和绿色荧光粉在发光谱的蓝绿色区域和绿色区域提供了显著的发光强度，这与蓝光LED芯片的发光特性形成了优秀的配合，提升了显色指数。黄绿色荧光粉在520-575nm的范围内提供了额外的发光强度，这一范围是人眼对颜色敏感度最高的区域，通过协同绿色荧光粉和黄色荧光粉能够极大地丰富颜色的表现力，提升了显色指数。此外，黄色荧光粉和红色荧光粉在长波长区域进一步提供了所需的发光强度，弥补了光谱在长波长端的空白，从而优化了白光的色温，使得产出的白光更接近自然光，进一步提升了色温和显色指数。因此，通过这五种荧光粉的协同作用，实现了更高的效率、更高的显色指数以及更广的发光光谱，从而提升了LED产品的整体光质性能和用户体验。
在本发明实施例中，荧光粉的选择涵盖了铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物、碱土金属硅酸盐和碱土金属硅铝氮化物以及铈掺杂的石榴石化合物。铕(Eu)和铈(Ce)是两种稀土元素，它们在荧光粉中的作用是作为激活剂，可以在被激发后发出光。例如“铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物”荧光粉就是通过掺杂铕元素到碱土金属硅氧氮化物中，使其在受到激发时能发出特定颜色的光。碱土金属指的是元素周期表中第二族的元素，在荧光粉中主要包括钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)。在一些实施例中，铕和铈的价态和掺杂浓度可以影响荧光粉的发光颜色和强度。石榴石型结构是一种常见的晶体结构，其特点是各种类型的离子在空间中的排布是非常有序的，石榴石型结构的化合物通常具有优秀的稳定性和耐热性。
在本发明实施例中，采用铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物、碱土金属硅酸盐、碱土金属硅铝氮化物以及铈掺杂的石榴石化合物作为荧光粉，这些化合物具有良好的化学稳定性和物理稳定性，可有效提高荧光粉的热稳定性和光稳定性，延长其使用寿命。铈掺杂的石榴石化合物在发光谱中主要位于黄绿色区域，对蓝光的吸收和转换效率较高，但其发光谱相对狭窄，而铕掺杂的碱土金属硅酸盐晶格中，由于硅氧四面体的对称性较好，掺杂的铕离子的发光跃迁更容易发生，发光效率更高，发光颜色可以覆盖到绿色和黄色区域，能够有效地填补在石榴石化合物发光谱中的缺口，提高显色性能。本发明实施例通过改良荧光粉组合物的搭配方案，在单波段LED蓝光芯片激发后实现了全光谱发光效果，同时还能达到显色指数Ra≥98，R1-R15≥93的高显色性能，从而满足特殊领域的高需求。
在一些具体的实施例中，所述蓝绿色荧光粉为二价铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物，包括具有化学式I所示物质中的至少一种，
X1 1-xSi2O2N2:xEu2+化学式I
在所述化学式I中，所述X1选自Ba，Ca，Sr中的至少一种，x取值范围为0.001≤x≤0.5。例如，x取值为0.05，蓝绿色荧光粉可以为(Ba,Ca,Sr)0.95Si2O2N2:0.05Eu2+。在本发明实施例中，(Ba,Ca,Sr)0.95表示Ba，Ca和Sr在该化学结构中的位置是可以互换的，可以以任何比例存在，只需要在化学式I中的总摩尔比等于0.95(1-x)即可，后续相似化学式与此同理，不再赘述。
在一些具体的实施例中，所述黄绿色荧光粉为三价铈掺杂的石榴石化合物，可以是铈掺杂的钇铝石榴石化合物或钇铝石榴石化合物衍生物，包括具有化学式II所示物质中的至少一种，
(Y,Lu)3-y(Al,Ga)5O12:yCe3+化学式II
在所述化学式II中，y取值范围为0.001≤y≤0.5。
在一些具体的实施例中，所述绿色荧光粉为三价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，包括具有化学式III所示物质中的至少一种，
X2 2-zSiO4:zEu3+化学式III
在所述化学式III中，所述X2选自Ba，Sr中的至少一种，z取值范围为0.001≤z≤0.5。
在一些具体的实施例中，所述黄色荧光粉为二价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，包括具有化学式IV所示物质中的至少一种，
X3 2-dSiO4:dEu2+化学式IV
在所述化学式IV中，所述X3选自Ba，Sr中的至少一种，d取值范围为0.001≤d≤0.5。
在一些具体的实施例中，所述红色荧光粉为二价铕掺杂的碱土金属硅铝氮化物，包括具有化学式V所示物质中的至少一种，
X4 1-mAlSiN3:mEu2+化学式V
在所述化学式V中，所述X4选自Sr，Ca中的至少一种，m取值范围为0.001≤m≤0.5。
在一些具体的实施例中，所述荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
(Ba,Ca,Sr)1-xSi2O2N2:xEu2+5-20％；(Y,Lu)3-y(Al,Ga)5O12:yCe3+45-65％；
(Ba,Sr)2-ySiO4:yEu3+2-10％；(Ba,Sr)2-zSiO4:zEu2+8-20％；
(Sr,Ca)1-mAlSiN3:mEu2+4-20％。
在一些具体的实施例中，所述荧光粉组合物的激发光源可以为发光峰值波长范围为447.5nm-452nm的LED芯片，即单波段蓝光LED芯片。其中，所述荧光粉组合物的最佳激发波段为448nm-450nm，在该最佳激发波段下，其发光效率可以达到最大，显色指数最佳。
在一些具体的实施例中，所述蓝绿色荧光粉的粒径D50值范围为15um-18um；所述黄绿色荧光粉的粒径D50值范围为12um-15um；所述绿色荧光粉的粒径D50值范围为19um-23um；所述黄色荧光粉的粒径D50值范围为21um-24um；所述红色荧光粉的粒径D50值范围为13um-16um。
荧光粉的粒径决定了它的光散射和吸收特性。粒径较大的荧光粉可能会导致光在材料内部多次散射，从而降低LED的总光输出效率；粒径过小可能会导致荧光粉的量子效率降低。另一方面，荧光粉的粒径还会影响荧光粉在封装材料中的沉降行为。粒径较大的荧光粉可能会在封装材料固化之前更快地沉降，导致荧光粉在封装结构中的分布不均匀，这不仅可能导致光输出效率的降低，还可能影响到色坐标的一致性；反之，粒径较小的荧光粉在封装树脂中的沉降速度较慢，有助于实现更均匀的荧光粉分布，从而提高色温一致性。
通过控制荧光粉的粒径范围，可以有效地改善LED器件的色温一致性。通过精确地控制荧光粉的粒径和粒径分布，使其保持在一个较窄的范围内，可以确保荧光粉在封装材料中的分布更为均匀，从而实现更高的色温一致性和集中度，使LED器件的色温都能保持在预期的范围内，避免因色温偏差造成的视觉不舒适和产品质量问题。
在一些具体的实施例中，所述红色荧光粉(Ba,Ca,Sr)1-xSi2O2N2:xEu2+中所述x取值范围为0.008≤x≤0.05，所述黄绿色荧光粉(Y,Lu)3-y(Al,Ga)5O12:yCe3+中所述y取值范围为0.02≤y≤0.1，所述绿色荧光粉(Ba,Sr)2-ySiO4:yEu3+中所述z取值范围为0.02≤z≤0.1，所述黄色荧光粉(Ba,Sr)2-zSiO4:zEu2+中所述d取值范围为0.02≤d≤0.08，所述红色荧光粉(Sr,Ca)1-mAlSiN3:mEu2+中所述m取值范围为0.005≤m≤0.022。
具体的，在荧光粉中，稀土离子是发光中心，它们的浓度(即x、y、z、d和m的值)直接影响荧光粉的发光强度和发光色调。增加稀土离子的浓度通常可以增强荧光粉的发光强度，但如果浓度过高，可能会导致稀土离子之间的能量转移，从而使发光效率下降。因此，稀土离子的掺杂浓度需要进行控制选择，以达到最佳的发光性能。
在一些具体的实施例中，在满足上述荧光粉粒径D50值范围和荧光粉稀土离子掺杂浓度的基础上，所述化学式I中x、所述化学式II中y、所述化学式III中z、所述化学式IV中d和所述化学式V中m的取值与对应的荧光粉粒径D50值呈正相关。即当稀土离子的掺杂浓度增加时，对应的荧光粉的粒径D50值也应该相应增加，以获得最佳的显色效果。
具体的，各种荧光粉的粒径和其转换效率、稳定性、散射等性能有关，荧光粉的粒径也影响其光学性能，在上述稀土离子的掺杂浓度范围和粒径D50值范围内，稀土离子的掺杂浓度和荧光粉粒径之间呈正相关，可以使得LED灯发出光的显色指数达到最佳，同时也可以保持较好的光束集中度和稳定性。
接下来请参考图1，图1为本发明示例性实施例提供的一种LED器件，如图1所示，该LED器件包括荧光粉混合物1、LED芯片2和支架3。LED芯片2为一块电致发光的半导体材料芯片，固定在支架3上，LED芯片2通电点亮后发光，LED芯片2发出的光激发的荧光粉混合物1形成所需要的混合光。
在一些具体的实施例中，荧光粉混合物1为荧光粉和LED封装胶的混合物，其中荧光粉为上述本发明实施例提供的任一荧光粉组合物；LED封装胶可以是LED封装用有机硅胶，主要作用是保护LED芯片，同时也承担着对荧光粉的分散和对光的传输任务。
在一些具体的实施例中，当增加LED封装胶的比例时，相对的荧光粉的浓度就会降低，这会导致荧光粉发出的光强度降低，从而使得LED光源的色温升高，即偏向冷色调。反之，如果减少封装胶的比例，荧光粉的浓度相对提高，会使得荧光粉发出的光强度提高，LED光源的色温降低，即偏向暖色调。因此，除调整荧光粉组合物配方外，调整荧光粉组合物和LED封装胶的混合比例也可以实现对LED光源色温的调控。本发明实施例中所述荧光粉组合物和LED封装胶的混合质量比例关系为1:(1.2-3.8)，该LED器件采用上述荧光粉组合物可以满足多样化的色温需求，色温范围可达2700K-6800K，有助于实现更广泛的应用场景。
在一些具体的实施例中，该LED器件采用单波段蓝光LED芯片作为激发光源，即LED芯片2为单波段蓝光LED芯片，其发光峰值波长范围可以为447.5nm-452nm，为了保证荧光粉组合物达到最佳发光效果，LED芯片2可选用发光峰值波长范围为448nm-450nm的单波段蓝光LED芯片。
通常采用单波段蓝光激发荧光粉发光，可以减少了设备复杂性和成本，但较难产生更良好的颜色稳定性和颜色混合效果。在本发明实施例中，该LED器件采用上述荧光粉组合物，在上述单波段蓝光LED芯片的激发下，发光覆盖了全光谱范围，显色指数为Ra≥98，R1-R15≥93，不仅具有良好的经济性和简便性，而且能够实现优异的发光性能和稳定性，满足了多样化的照明和显示需求。通过控制荧光粉的粒径范围，可以有效地改善LED器件的色温一致性，实现更高的集中度，避免因色温偏差造成的视觉不舒适和产品质量问题。
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行说明，以下实施例所用原料均来自普通市售产品，所用装置或设备均购自常规市面销售渠道。
实施例1
实施例1提供一种LED器件，通过以下步骤制备得到：
选择峰值波长为450nm的单蓝光单波段LED芯片作为激发光源；将LED芯片用白胶固化到支架碗杯中，LED芯片正负极通过金线键合分别与支架碗杯的正负极相连；将荧光粉组合物与LED封装胶按照质量比为1:1.8混合均匀得到荧光粉混合物，将荧光粉混合物均匀填充在固定有LED芯片的支架碗杯中，即得所述LED器件。其中，所述荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.975Si2O2N2:0.025Eu2+(蓝绿色荧光粉)5％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为16um；
(Y,Lu)2.94(Al,Ga)5O12:0.06Ce3+(黄绿色荧光粉)60％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为13um；
Sr1.94SiO4:0.06Eu3+(绿色荧光粉)4％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为21um；
Sr1.95SiO4:0.05Eu2+(黄色荧光粉)14％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为22um；
(Sr,Ca)0.986AlSiN3:0.014Eu2+(红色荧光粉)17％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为14um。
实施例2
实施例2提供一种LED器件，其与实施例1的区别在于：实施例2中荧光粉组合物与LED封装胶的混合质量比为1:2.2。
实施例2中的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.975Si2O2N2:0.025Eu2+(蓝绿色荧光粉)12％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为16um；
(Y,Lu)2.94(Al,Ga)5O12:0.06Ce3+(黄绿色荧光粉)57％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为13um；
Sr1.94SiO4:0.06Eu3+(绿色荧光粉)4％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为21um；
Sr1.95SiO4:0.05Eu2+(黄色荧光粉)13％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为22um；
(Sr,Ca)0.986AlSiN3:0.014Eu2+(红色荧光粉)15％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为14um。
实施例3
实施例3提供一种LED器件，其与实施例1的区别在于：实施例3中荧光粉组合物与LED封装胶的混合质量比为1:2.8。
实施例3中的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.975Si2O2N2:0.025Eu2+(蓝绿色荧光粉)15％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为16um；
(Y,Lu)2.94(Al,Ga)5O12:0.06Ce3+(黄绿色荧光粉)55％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为13um；
Sr1.94SiO4:0.06Eu3+(绿色荧光粉)4％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为21um；
Sr1.95SiO4:0.05Eu2+(黄色荧光粉)14％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为22um；
(Sr,Ca)0.986AlSiN3:0.014Eu2+(红色荧光粉)12％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为14um。
实施例4
实施例4提供一种LED器件，其与实施例1的区别在于：实施例4中荧光粉组合物与LED封装胶的混合质量比为1:3.8；
实施例4中的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.975Si2O2N2:0.025Eu2+(蓝绿色荧光粉)19％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为16um；
(Y,Lu)2.94(Al,Ga)5O12:0.06Ce3+(黄绿色荧光粉)59％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为13um；
Sr1.94SiO4:0.06Eu3+(绿色荧光粉)3％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为21um；
Sr1.95SiO4:0.05Eu2+(黄色荧光粉)10％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为22um；
(Sr,Ca)0.986AlSiN3:0.014Eu2+(红色荧光粉)10％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为14um。
实施例5
实施例5提供一种LED器件，其与实施例3的区别在于：荧光粉组合物的粒径D50值不同；实施例5中的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.975Si2O2N2:0.025Eu2+(蓝绿色荧光粉)15％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为17um；
(Y,Lu)2.94(Al,Ga)5O12:0.06Ce3+(黄绿色荧光粉)55％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为17um；
Sr1.94SiO4:0.06Eu3+(绿色荧光粉)4％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为17um；
Sr1.95SiO4:0.05Eu2+(黄色荧光粉)14％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为17um；
(Sr,Ca)0.986AlSiN3:0.014Eu2+(红色荧光粉)12％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为17um。
实施例6
实施例6提供一种LED器件，其与实施例3的区别在于：荧光粉组合物的中各组分的稀土离子的掺杂浓度不同；实施例6中荧光粉组合物的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.992Si2O2N2:0.008Eu2+(蓝绿色荧光粉)15％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为16um；
(Y,Lu)2.98(Al,Ga)5O12:0.02Ce3+(黄绿色荧光粉)55％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为13um；
Sr1.98SiO4:0.02Eu3+(绿色荧光粉)4％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为21um；
Sr1.98SiO4:0.02Eu2+(黄色荧光粉)14％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为22um；
(Sr,Ca)0.995AlSiN3:0.005Eu2+(红色荧光粉)12％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为14um。
实施例7
实施例7提供一种LED器件，其与实施例6的区别在于：荧光粉组合物的粒径D50值不同；实施例7中荧光粉组合物的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.992Si2O2N2:0.008Eu2+(蓝绿色荧光粉)15％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为15um；
(Y,Lu)2.98(Al,Ga)5O12:0.02Ce3+(黄绿色荧光粉)55％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为12um；
Sr1.98SiO4:0.02Eu3+(绿色荧光粉)4％，其发光峰值波长为525nm，粒径D50值为19um；
Sr1.98SiO4:0.02Eu2+(黄色荧光粉)14％，其发光峰值波长为554nm，粒径D50值为21um；
(Sr,Ca)0.995AlSiN3:0.005Eu2+(红色荧光粉)12％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为13um。
对比例1
对比例1提供了一种LED器件，与实施例3的区别在于：荧光粉组合物的组分含量不同(不包含绿色荧光粉和黄色荧光粉)；对比例1中的荧光粉组合物包括以下质量百分比的组分：
Ca0.975Si2O2N2:0.025Eu2+(蓝绿色荧光粉)34％，其发光峰值波长为493nm，粒径D50值为16um；
(Y,Lu)2.94(Al,Ga)5O12:0.06Ce3+(黄绿色荧光粉)50％，其发光峰值波长为545nm，粒径D50值为13um；
(Sr,Ca)0.986AlSiN3:0.014Eu2+(红色荧光粉)16％，其发光峰值波长为663nm，粒径D50值为14um。
实验例1
采用远方HAAS 2000光电积分球设备测试实施例1-4的LED器件的发光光谱图，测试结果如图2-5所示。采用远方HAAS 2000光电积分球设备测试实施例1-7和对比例1的LED器件的光色参数，结果如下表1所示。
表1实施例1-7和对比例1的光色参数表
由图2-5和表1可知，实施例1-4依次提供了色温在3000K、4000K、5000K、6000K左右的LED器件，本发明实施例提供的LED器件可以配置为不同色温，且均能覆盖可见光谱，兼具高显色指数和全光谱的优点。同时在图2-5中，实施例1-4在蓝光区(波长460nm处)的发光强度均较低，表明本发明提供的LED器件针对性地降低了蓝光比例，有利于保护用户健康。
实施例1-4与对比例1相比，实施例1-4中荧光粉组合物含有黄色荧光粉和绿色荧光粉，而对比例1中荧光粉组合物不含有黄色荧光粉和绿色荧光粉。由表1可知，实施例1-4的LED器件的显色效果高于对比例1，实施例1-4的Ra达到了98以上，R1-R15均达到93以上；特别是在5000K左右同色温下，实施例3的LED器件的显色指数明显高于对比例1。
这表明在荧光粉组合物中引入上述黄色荧光粉和绿色荧光粉，可以通过与上述蓝绿色荧光粉、黄绿色荧光粉以及红色荧光粉产生协同作用，有效提升了LED器件显色性，使LED器件具有极高的显色指数，色彩还原能力极佳。
实施例3、实施例5、实施例6和实施例7之间的荧光粉组合物的组分和配比相同，LED器件色温均为5000K左右。其中，实施例3、实施例6、实施例7中荧光粉组分之间的粒径D50值满足本发明提出的荧光粉粒径D50值范围，而实施例5不满足该荧光粉粒径D50值范围。
由表1可知，实施例5与实施例3、实施例6、实施例7相比，实施例5的LED器件的显色效果均低于实施例3、实施例6、实施例7。测试结果表明，在满足本发明提出的荧光粉粒径D50值范围的情况下，可以使本发明提出的荧光粉组合物的发光效果提升，增强LED器件的显色性能。
此外，实施例6与实施例3中的荧光粉组合物的荧光粉粒径D50值相同，荧光粉组合物的稀土离子掺杂浓度取值(x/y/z/d/m)不同，且实施例6中稀土离子掺杂浓度取值低于实施例3；实施例6与实施例7中的荧光粉组合物的稀土离子掺杂浓度取值相同，荧光粉组合物的荧光粉粒径D50值不同，且实施例7中荧光粉粒径D50值低于实施例6。
由表1可知，实施例6与实施例3相比，实施例6的LED器件的显色效果低于实施例3。实施例6与实施例7相比，实施例6的LED器件的显色效果低于实施例7。实施例3与实施例7相比，二者之间的显色效果差距并不明显。测试结果表明，在满足本发明提出的荧光粉粒径D50值范围和稀土离子掺杂浓度范围内的情况下，稀土离子的掺杂浓度和荧光粉粒径之间呈正相关，可以使本发明提出的荧光粉组合物的发光效果提升。即当稀土离子的掺杂浓度增加时，荧光粉的粒径D50值也应该相应增加，可以使得LED灯发出光的显色指数达到最佳。
实验例2
在色空间中预定义5000K的色坐标范围，分别测试10k(1万)颗实施例3的LED器和10k颗实施例5的LED器的色坐标，每颗LED灯的色坐标会在这个色空间中形成一个点，记录每颗LED灯的色坐标。测试结果如图6和图7所示。
由图6和图7可知，采用实施例3的LED器件的测试结果中，落在预定的5000K色坐标范围(图6和图7中椭圆线)之外的数量更稀少，色坐标更集中。本发明通过控制荧光粉的粒径范围，可以有效地改善LED器件的色温一致性，实现更高的集中度，避免因色温偏差造成的视觉不舒适和产品质量问题。
以上所述的实施例仅仅是本发明的优选实施例方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明的设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形及改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种荧光粉组合物，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
所述蓝绿色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅氧氮化物，发光峰值波长范围为480nm-505nm；
所述黄绿色荧光粉包括三价铈掺杂的石榴石化合物，发光峰值波长范围为520nm-575nm；
所述绿色荧光粉包括三价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，发光峰值波长范围为500nm-535nm；
所述黄色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅酸盐，发光峰值波长范围为530nm-575nm；
所述红色荧光粉包括二价铕掺杂的碱土金属硅铝氮化物，发光峰值波长范围为620nm-675nm。
2.根据权利要求1所述的荧光粉组合物，其特征在于，所述蓝绿色荧光粉包括具有化学式I所示物质中的至少一种，
X1 1-xSi2O2N2:xEu2+化学式I
在所述化学式I中，所述X1选自Ba，Ca，Sr中的至少一种，x取值范围为0.001≤x≤0.5；
所述黄绿色荧光粉包括具有化学式II所示物质中的至少一种，
(Y,Lu)3-y(Al,Ga)5O12:yCe3+化学式II
在所述化学式II中，y取值范围为0.001≤y≤0.5；
所述绿色荧光粉包括具有化学式III所示物质中的至少一种，
X2 2-zSiO4:zEu3+化学式III
在所述化学式III中，所述X2选自Ba，Sr中的至少一种，z取值范围为0.001≤z≤0.5；
所述黄色荧光粉包括具有化学式IV所示物质中的至少一种，
X3 2-dSiO4:dEu2+化学式IV
在所述化学式IV中，所述X3选自Ba，Sr中的至少一种，d取值范围为0.001≤d≤0.5；
所述红色荧光粉包括具有化学式V所示物质中的至少一种，
X4 1-mAlSiN3:mEu2+化学式V
在所述化学式V中，所述X4选自Sr，Ca中的至少一种，m取值范围为0.001≤m≤0.5。
3.根据权利要求2所述的荧光粉组合物，其特征在于，所述蓝绿色荧光粉的粒径D50值范围为15um-18um；所述黄绿色荧光粉的粒径D50值范围为12um-15um；所述绿色荧光粉的粒径D50值范围为19um-23um；所述黄色荧光粉的粒径D50值范围为21um-24um；所述红色荧光粉的粒径D50值范围为13um-16um。
4.根据权利要求2所述的荧光粉组合物，其特征在于，所述化学式I中x取值范围为0.008≤x≤0.05，所述化学式II中y取值范围为0.02≤y≤0.1，所述化学式III中z取值范围为0.02≤z≤0.1，所述化学式IV中d取值范围为0.02≤d≤0.08，所述化学式V中m取值范围为0.005≤m≤0.022。
5.根据权利要求3所述的荧光粉组合物，其特征在于，所述化学式I中x、所述化学式II中y、所述化学式III中z、所述化学式IV中d和所述化学式V中m的取值与对应的荧光粉粒径D50值呈正相关。
6.根据权利要求1或5所述的荧光粉组合物，其特征在于，所述荧光粉组合物的激发光源的发光峰值波长范围为447.5nm-452nm。
7.一种LED器件，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的荧光粉组合物。
8.根据权利要求7所述的LED器件，其特征在于，所述LED芯片的发光峰值波长范围为447.5nm-452nm。
9.根据权利要求8所述的LED器件，其特征在于，所述LED器件还包括LED芯片，所述LED芯片的发光峰值波长范围为448nm-450nm。
10.根据权利要求7所述的LED器件，其特征在于，所述LED器件还包括LED封装胶，所述荧光粉组合物和所述LED封装胶的混合质量比例关系为1:(1.2-3.8)。
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