[发明专利]白光LED用蓝光荧光粉及其制备方法和白光LED发光装置

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域；涉及一种白光LED用蓝光荧光粉及其制备方法和白光LED发光装置。

背景技术

近年来，白光LED作为一种新型的固态照明光源，由于其环保、节能、可靠性高、寿命长等优点受到人们的关注。它的诸多优点在普通照明、信号灯、液晶显示器背景光源等诸多领域得到了广泛的应用，并有望取代目前使用的各式灯泡和荧光灯，成为新一代的绿色照明光源。

目前可实现产业化的是光转换型白光LED，它使用蓝光GaN管芯泵浦YAG:Ce³⁺黄色荧光粉得到；这种白光LED制作原理简单且发光效率高，已经在许多领域获得应用。但是由于荧光粉YAG:Ce³⁺的发射光谱中红光成分不足，所获得的白光显色指数还较低，应用受到了一定的限制，特别是一些对色温性和显色性要求较高的领域和艺术照明、医用照明等领域。这种使用“蓝光芯片+黄色荧光粉”的组合实现白光的理念已经逐渐演变成“近紫外芯片+三基色荧光粉”，以提高白光的显色性和可调能力。伴随着近紫外芯片效率的提高，这种实现白光的方式得到了更多关注和研究。相应地，为了能够与近紫外芯片的发光波长相匹配，以制备出高效率与高亮度的白光LED，发展近紫外激发源的三基色荧光材料日趋成为人们研究的重点。

在三基色荧光材料中，能够在显色性和稳定性方面都能达到应用要求的蓝光荧光粉还很少见。例如，已有的白光LED用蓝光荧光粉体系包括硫化物体系蓝光荧光粉、硅酸盐体系蓝光荧光粉、硅基氮(氧)化物体系蓝色荧光粉、磷酸盐体系蓝光荧光粉以及铝酸盐体系蓝光荧光粉。首先，硫化物体系蓝光荧光粉激发波段较宽，并且发光亮度较好。然而，由于硫化物稳定性和抗紫外光辐射能力较差，白光LED使用寿命不长；同时，这类荧光粉对湿度敏感，稳定性较差。其次，硅酸盐体系蓝光荧光粉化学稳定和热稳定性较好，但封装成品显色指数普遍不高。再次，硅基氮(氧)化物体系蓝色荧光粉激发波长宽、温度稳定性好，发光性能优良；但是这类荧光粉在制备过程中需要高温高压等苛刻条件，增加了安全隐患。第四，磷酸盐体系蓝光荧光粉发光效率高，稳定性好；但这类荧光粉需要通过高温固相合成技术和火焰喷雾热解技术制备，条件较为苛刻，成本较高。第五，铝酸盐体系蓝光荧光粉亮度高，发射峰宽，成本低；但是工业化生产中存在合成温度较高，荧光粉颗粒度较大等问题，严重阻碍了铝酸盐体系蓝光荧光粉在白光LED中的进一步应用。

另一方面，使用上述蓝光荧光粉和红绿两色荧光粉封装的白光LED通常会因为所使用的荧光粉体系不同，发射光谱半峰宽较窄，导致封装成品显示指数普遍不高。同时，蓝光荧光粉在封装的白光LED中往往存在光衰。采用这些方案制备的暖白光LED光源，在使用过程中，随着时间延长，色温发生显著漂移，暖白光向正白光逐渐转变。

因此，基于现有的蓝光荧光粉材料进行改进，以得到能够与近紫外LED相匹配的荧光粉是LED发光材料面临的重要课题，相关发光材料和发光装置的发展对于白光LED的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明目的之一是克服现有技术的不足，提供一种发光亮度高、化学稳定性和温度猝灭特性良好、激发和发射范围较宽的白光LED用蓝光荧光粉。

本发明目的之二是提供一种制备上述白光LED用蓝色发光材料的制备方法。该制备方法简单、易于操作、设备成本低且无污染。

本发明目的之三是提供一种显色性能好、能量转换率高、色温均匀性好并且不易发生光衰的暖色调白光LED发光装置。

为实现上述目的，本发明的白光LED用蓝光荧光粉以铝酸盐部分取代的碱土硅酸盐为基质，以三价Ce为主激活剂，同时通过微量元素及共激活剂掺杂，对荧光粉的晶体场进行调节，从而得到一种发光亮度高、化学稳定性和温度猝灭特性良好、激发和发射范围较宽的白光LED用蓝光荧光粉。