[发明专利]一种高性能白光LED器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能白光LED器件，其自下而上包括依次设置的蓝光LED芯片、红色荧光薄膜和表面增设二维光子晶体层的蓝绿色荧光透明多晶陶瓷板；其中红色荧光薄膜选材为Eu²⁺掺杂SrLiAl₃N₄荧光粉，蓝绿色荧光透明多晶陶瓷板选材为Ce³⁺掺杂SrLa₂Si₂O₈荧光粉，二维光子晶体层选材为SiNx。本发明通过将高性能的蓝绿色和红色荧光粉材料分别制成透明多晶陶瓷板和薄膜，并进一步在透明多晶陶瓷板表面增设二维光子晶体层，在蓝光LED激发下，可有效提高白光LED的发光效率和显色指数，降低相关色温。

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，具体涉及一种高性能白光LED器件及其制备方法。

背景技术

白光LED作为一种新型的固态照明器件，因具有体积小、能耗低、效率高、响应快、寿命长、无污染等诸多优点，被誉为21世纪最有应用前景的第四代照明光源。随着社会的不断发展，LED的应用范围在不断扩大，正迅速成为通用照明领域的首选光源。LED实现白光的技术途径以荧光转换法为主，如商业中运用最广泛的方式是使用蓝色LED芯片激发黄色荧光粉YAG:Ce³⁺，这种方法虽然制备工艺简单、发光效率高、生产技术比较成熟，但是由于所得到的白光中缺少红色光成分，导致其显色性较差，相关色温偏高，因此限制了其进一步的发展和使用。目前，LED芯片制备技术比较成熟，而荧光粉的性能是决定白光LED器件性能的关键所在，因此开发性能优异的新型荧光粉材料以制备高效率、高亮度的白光LED成为当前急需解决的一个难题。

除此之外，荧光粉粉末和LED芯片的封装也存在着需要解决的问题。通常采用有机树脂和荧光粉粉末颗粒混合，然后将混合物涂覆在LED芯片表面，这种方法主要有以下缺点：1)由于有机树脂的光和热稳定性差，在长期热辐射和光照下容易发生降解、老化和变黄等现象，从而导致白光LED出现光效降低、光色偏移以及可靠性下降等问题；2)杯型结构LED封装体系中，荧光粉主要以粉末形式存在，由于存在较高的光反射和散射损失，使得白光LED的发光效率和量子效率降低。因此，减少有机树脂的使用量以及改进荧光粉的形式成为了解决以上问题的主要研究方向。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种高性能白光LED器件，通过将高性能蓝绿色和红色荧光粉材料分别制成透明多晶陶瓷板和薄膜，并进一步在透明多晶陶瓷板上表面增设二维光子晶体层，在蓝光LED激发下，表现出优异的发光性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种高性能白光LED器件，其自下而上包括依次设置的蓝光LED芯片、红色荧光薄膜和表面增设二维光子晶体层的蓝绿色荧光透明多晶陶瓷板；其中红色荧光薄膜选材为Eu²⁺掺杂SrLiAl₃N₄荧光粉，蓝绿色荧光透明多晶陶瓷板选材为Ce³⁺掺杂SrLa₂Si₂O₈荧光粉，二维光子晶体层选材为SiNx，且其表面具有孔道阵列结构。

上述方案中，所述Eu²⁺掺杂SrLiAl₃N₄荧光粉的化学计量式为Sr_1-xLiAl₃N₄:xEu²⁺，0.01≤x≤0.08；Ce³⁺掺杂SrLa₂Si₂O₈的化学计量式为SrLa_2-ySi₂S₈:yCe³⁺，0.01≤y≤0.09。