[发明专利]蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用

说明书

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：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)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。