[发明专利]一种荧光聚合物和由其制备的白光LED及其制法

说明书

本发明涉及半导体发光技术领域的一种荧光聚合物及制法和由其制备的白光LED。所述的荧光聚合物为将马来酸酐共聚物加入到水溶性氢氧化物的水溶液中充分反应后得到。所述荧光聚合物发射的荧光为以下荧光中的一种：最强发射范围450～520nm的蓝光、最强发射范围575～670nm的红光或最强发射范围530～570nm的黄光。所述白光LED包含激发芯片和发光层；所述发光层包含荧光聚合物和基体材料；所述白光LED，其封装工艺十分成熟，高荧光强度荧光聚合物的原料及工艺中使用的物品价格低廉且资源丰富，制备方法简单且环境污染低，而且所述白光LED的色温覆盖范围广，可满足不同条件下的应用需求，因而具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体发光技术领域，更进一步说，涉及一种荧光聚合物和由其制备的白光LED及其制法。

背景技术

白光发光二极管(白光LED)被称为21世纪的新光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。它具有高效节能、寿命长、工作电压低等诸多优点，对社会的发展和科技的进步具有重要的作用。

目前，利用LED技术实现白光的方式主要有3种：(1)利用近紫外LED芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉得到白光；(2)利用红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片组装实现白光；(3)利用蓝光芯片激发黄光荧光粉，荧光粉发出的黄光与剩余的蓝光复合实现白光。第一种方法由于近紫外与红绿蓝三种光的波长相差较多，会带来能量的浪费，与当前的环保节能目标不符；第二种方法通过控制三种芯片的比例可以设计各种色温的白光LED，但其制备与组装工艺比较复杂；第三种方法是当前市场上应用最广泛的形式，其黄光荧光粉大多为钇铝石榴石结构的YAG:Ce，工艺较为成熟，但YAG:Ce为不可再生的稀土资源，开发可再生、低成本的荧光粉具有十分重要意义。

近年来，高量子产率的荧光材料受到广大科研工作者的广泛研究，Miao等(MiaoX,Qu D,Yang D,et al.Photoluminescence:Synthesis of Carbon Dots with MultipleColor Emission by Controlled Graphitization and Surface Functionalization[J].Advanced Materials,2017,30(1):1870002.)利用水热反应制备了蓝、绿、红光碳点，通过控制三种碳点的比例制备了白光LED，但水热反应需要的高温高压环境会增加能量消耗，并且产率低，不能实现工业化大规模生产。荧光聚合物可实现大批量生产，但如前所述，当前公开文献及专利中，能发射黄红光的荧光聚合物大多带有苯环等共轭基团，这些共轭基团会具有潜在的生物毒性。非传统荧光聚合物(即不含苯环等共轭结构)，如海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、超支化聚酯、聚丙烯腈等，往往只能发出蓝绿光，极少数能发射黄红光的非传统荧光聚合物的制备及改性步骤又比较复杂，专利201711042409.X发明了一种高强度的非共轭荧光聚合物，但是只能发出蓝色荧光；专利201711034920.5发明了一种红光非共轭荧光聚合物，但其荧光强度较低，并且需要热处理才可转变成红光聚合物，这样以来便会增加成本和操作步骤，因此制备具有长波长(大于500nm)荧光发射的非传统荧光聚合物具有很高的研究价值。

目前，采用紫光或蓝光激发荧光粉组合产生白光的技术工艺已经相对成熟，但具有高量子产率、低制备成本的非传统荧光聚合物在白光LED方面的应用尚未报道，因此利用现有的装置技术，将无污染、高荧光强度、低制备成本的非传统荧光聚合物代替不可再生的稀土荧光粉，进而实现白光LED将具有极其重要的市场价值和经济意义。

发明内容

针对现有技术中存在的白光LED的荧光粉多为不可再生的稀土资源，以及非传统荧光聚合物发射波长短、在白光LED上应用很少等问题，本发明提出一种具有高荧光强度的非共轭荧光聚合物，具体地说是一种荧光聚合物和由其制备的白光LED及其制法。本发明提出的高荧光强度、新型非共轭荧光聚合物，其原料和工艺中的试剂价格低廉，生产工艺成熟，环境污染性低。本发明的荧光聚合物制备方法简单易行，应用形式多样，极易进行工业化推广。