專利名稱：熒光轉(zhuǎn)換體、轉(zhuǎn)換體制備方法及熒光轉(zhuǎn)換體制成的led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白光照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體的熒光轉(zhuǎn)換體、該種熒光轉(zhuǎn)換體的制備方法及由該種熒光轉(zhuǎn)換體制成的白光LED。
背景技術(shù)：
節(jié)能的白光LED和白熾燈、熒光燈等照明光源相比，具有綠色環(huán)保、壽命超長、高效節(jié)能、抗惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、響應(yīng)快、工作電壓低及安全性好等特點，受到包括中國在內(nèi)的政府、科技界和企業(yè)界的高度重視。通過不懈的努力有望在短時間內(nèi)達(dá)到照明要求，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保綠色照明這一目標(biāo)，從而會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。熒光轉(zhuǎn)換體和InGaN藍(lán)芯片組合的白光LED是當(dāng)今世界實現(xiàn)白光LED的主流實用方案。在白光LED中，研發(fā)和選用優(yōu)質(zhì)熒光轉(zhuǎn)換體是極為重要的，因為熒光轉(zhuǎn)換體決定了白光LED的色溫、色坐標(biāo)、顯示指數(shù)、光效和壽命等關(guān)鍵指標(biāo)。LED采用熒光轉(zhuǎn)換體實現(xiàn)白光主要有三種方案。第一種方案是在藍(lán)色LED芯片上涂敷能被藍(lán)光激發(fā)的黃色熒光粉，芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光互補(bǔ)形成白光。該技術(shù)被日本Nichia公司壟斷，而且這種方案的一個原理性的缺點就是該熒光體中Ce3+離子的發(fā)射光譜不具連續(xù)光譜特性，顯色性較差，難以滿足低色溫照明的要求，同時發(fā)光效率還不夠高，需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改善。第二種方案是藍(lán)色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復(fù)合得到白光，顯色性較好。但是，這種方案所用熒光粉有效轉(zhuǎn)換效率較低，尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高，現(xiàn)有技術(shù)中綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體的量子效率常溫下為50-80%之間，溫度猝滅效應(yīng)較高(120°C時量子效率維持在70%以下)。第三種方案是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或三種顏色的熒光轉(zhuǎn)換體，利用該芯片來激發(fā)熒光粉而實現(xiàn)白光發(fā)射，該方法顯色性更好，但同樣存在和第二種方案相似的問題，且目前轉(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體系，這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大?；谏鲜鲇懻?，本發(fā)明采用第二種方案，采用新型的紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和新型的綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，與InGaN藍(lán)芯片組合實現(xiàn)白光發(fā)射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供熒光轉(zhuǎn)換體、該種熒光轉(zhuǎn)換體的制備方法及由該種熒光轉(zhuǎn)換體制成的白光LED，熒光轉(zhuǎn)換體包括可被藍(lán)光高效激發(fā)的紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，具有物化性質(zhì)穩(wěn)定、量子效率高等優(yōu)點，采用的技術(shù)方案是一種熒光轉(zhuǎn)換體，其特征在于所述熒光轉(zhuǎn)換體包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長600 nm-650 nm，所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長530 nm-580 nm。本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體化學(xué)式為=M5Si2N6:D，所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體化學(xué)式為M3Si2O4N2 = D,其中M為Sr，Ba, Ca中的一種或幾種，D為
Eu2+ 或 Ce3+。本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述熒光轉(zhuǎn)換體制備方法包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體制備方法，其中，所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體制備方法步驟是
(11)以A3N2、Si3N4、Eu2O3為原料，按化學(xué)計量比取原料，然后均勻混料，真空干燥；
(12)將上述步驟后所得的原料在有助燃劑的情況下，在氮氣氛中進(jìn)行高溫煅燒；
(13)將所述煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體； 所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體制備方法步驟是
(21)以AC03、Si3N4,SiO2, Eu2O3為原料，按化學(xué)計量比取原料，然后均勻混料，真空干
燥；
(22)將上述步驟后所得的原料在有助燃劑的情況下，在氮氣氛中進(jìn)行高溫煅燒。(23)將所述煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體；A為 Caλ Sr Ba0本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述高溫煅燒煅燒溫度在1400°C -1600°c之間。本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述后處理包括粉碎、除雜、烘干、分級。本發(fā)明的技術(shù)特征還有一種由熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，所述LED包括模具，設(shè)置在所述模具內(nèi)的InGaN藍(lán)芯片和同樣設(shè)置在所述模具內(nèi)的按照比例混合的環(huán)氧樹脂與發(fā)光材料，其中，環(huán)氧樹脂為80-90%，發(fā)光材料為10-20%，所述百分比為重量百分比。本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述發(fā)光材料包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體。本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述發(fā)光體中紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體混合比例與所述InGaN藍(lán)芯片波長和亮度，由混色公式計算決定。本發(fā)明的技術(shù)特征還有對封裝后的LED施以電流后，發(fā)光體和所述InGaN藍(lán)芯片發(fā)出的光混合后為白光，所述電流的大小以所述LED正常發(fā)光為準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)特征還有所述InGaN藍(lán)芯片峰值發(fā)射波長為430 nm-500 nm。本發(fā)明的有益效果在于1)本熒光轉(zhuǎn)換體是一種復(fù)合熒光體，能被藍(lán)光高效激發(fā)， 因此可與InGaN藍(lán)芯片配合激發(fā)出白光，該復(fù)合熒光體包括了紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，其中紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長600 nm-650 nm，綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長530 nm-580 nm，激發(fā)光譜范圍廣，物化質(zhì)量穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高，量子效率在常溫狀態(tài)下可到90%，溫度猝滅效應(yīng)低，在120°C時量子效率維持在80%。2)本熒光轉(zhuǎn)換體制備方法簡單、無污染、易于操作、成本低廉。


附圖1是LED結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體，2是綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，3是環(huán)氧樹脂，4是藍(lán)光InGaN芯片，5是模具。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行說明。本發(fā)明公開了一種熒光轉(zhuǎn)換體，該熒光轉(zhuǎn)換體由紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2按照一定的比例混合而成，其中，紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1峰值發(fā)射波長600 nm-650 nm，化學(xué)式為M5Si2N6:D;所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2峰值發(fā)射波長530 nm-580 nm，化學(xué)式為 M3Si2O4N2 = D,其中M為Sr，Ba, Ca中的一種或幾種，D為Eu2+或Ce3+。上述熒光轉(zhuǎn)換體制備方法包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2制備方法，其中，紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1制備方法步驟是
(11)以A諷、Si3N4,Eu2O3為原料，按化學(xué)計量比取原料，然后均勻混料，真空干燥；
(12)將上述步驟后所得的原料在有助燃劑的情況下，在氮氣氛中進(jìn)行高溫煅燒，高溫煅燒溫度在1400°C -1600°C之間；
(13)將所述煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，后處理包括粉碎、除雜、烘干、分級，得到紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1 ；
綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2制備方法步驟是
(21)以AC03、Si3N4,SiO2, Eu2O3為原料，按化學(xué)計量比取原料，然后均勻混料，真空干
燥；
(22)將上述步驟后所得的原料在有助燃劑的情況下，在氮氣氛中進(jìn)行高溫煅燒，高溫煅燒溫度在1400°C -1600°C之間。(23)將煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，后處理包括粉碎、除雜、烘干、分級，得到綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2 ； A為Ca、Sr或Ba。一種由熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，LED包括模具5，設(shè)置在模具5內(nèi)的InGaN藍(lán)芯片 4和同樣設(shè)置在模具5內(nèi)的按照比例混合的環(huán)氧樹脂3與發(fā)光材料，其中，環(huán)氧樹脂3為 80-90%，發(fā)光材料為10-20%，該百分比為重量百分比。發(fā)光材料為紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1 和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2的混合體，紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體1與綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體2重量百分比要依據(jù)所制作LED的色坐標(biāo)、色溫及顯色指數(shù)來確定，可選InGaN藍(lán)芯片峰值發(fā)射波長為430 nm-500 nm。對封裝后的LED施以電流后，發(fā)光體和InGaN藍(lán)芯片4發(fā)出的光混合后為白光，電流的大小以LED正常發(fā)光為準(zhǔn)。當(dāng)然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種熒光轉(zhuǎn)換體，其特征在于所述熒光轉(zhuǎn)換體包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長600 nm-650 nm，所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長530 nm-580 nm。
2.按照權(quán)利要求1所述的熒光轉(zhuǎn)換體，其特征在于所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體化學(xué)式為M5Si2N6:D，所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體化學(xué)式為M3Si2O4N2 = D,其中M為Sr，Ba, Ca 中的一種或幾種，D為Eu2+或Ce3+。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的熒光轉(zhuǎn)換體制備方法，其特征在于所述熒光轉(zhuǎn)換體制備方法包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體制備方法，其中，所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體制備方法步驟是(11)以A諷、Si3N4,Eu2O3為原料，按化學(xué)計量比取原料，然后均勻混料，真空干燥；(12)將上述步驟后所得的原料在有助燃劑的情況下，在氮氣氛中進(jìn)行高溫煅燒；(13)將所述煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體；所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體制備方法步驟是(21)以AC03、Si3N4,SiO2, Eu2O3為原料，按化學(xué)計量比取原料，然后均勻混料，真空干燥；(22)將上述步驟后所得的原料在有助燃劑的情況下，在氮氣氛中進(jìn)行高溫煅燒；(23)將所述煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體；A為Ca、Sr 或Ba。
4.按照權(quán)利要求3所述的熒光轉(zhuǎn)換體制備方法，其特征在于所述高溫煅燒煅燒溫度在 14000C -1600°C之間。
5.按照權(quán)利要求2所述的熒光轉(zhuǎn)換體制備方法，其特征在于所述后處理包括粉碎、除雜、烘干、分級。
6.一種由熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，其特征在于所述LED包括模具，設(shè)置在所述模具內(nèi)的InGaN藍(lán)芯片和同樣設(shè)置在所述模具內(nèi)的按照比例混合的環(huán)氧樹脂與發(fā)光材料，其中， 環(huán)氧樹脂為80-90%，發(fā)光材料為10-20%，所述百分比為重量百分比。
7.按照權(quán)利要求5所述的熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，其特征在于所述發(fā)光材料包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，其特征在于所述發(fā)光體中紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體混合比例與所述InGaN藍(lán)芯片波長和亮度， 由混色公式計算決定。
9.按照權(quán)利要求8所述的熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，其特征在于對封裝后的LED施以電流后，發(fā)光體和所述^GaN藍(lán)芯片發(fā)出的光混合后為白光，所述電流的大小以所述LED正常發(fā)光為準(zhǔn)。
10.按照權(quán)利要求6或7所述的熒光轉(zhuǎn)換體制成的LED，其特征在于所述InGaN藍(lán)芯片峰值發(fā)射波長為430 nm-500 nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熒光轉(zhuǎn)換體，轉(zhuǎn)換體的制備方法及由該種熒光轉(zhuǎn)換體制成的白光LED，采用技術(shù)方案是所述熒光轉(zhuǎn)換體包括紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，所述紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長600nm-650nm，所述綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體峰值發(fā)射波長530nm-580nm。有益效果在于本熒光轉(zhuǎn)換體是一種復(fù)合熒光體，能被藍(lán)光高效激發(fā)，因此可與InGaN藍(lán)芯片配合激發(fā)出白光，該復(fù)合熒光體包括了紅色氮化物熒光轉(zhuǎn)換體和綠色氮氧化物熒光轉(zhuǎn)換體，激發(fā)光譜范圍廣，物化質(zhì)量穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高，量子效率在常溫狀態(tài)下可到90%，溫度猝滅效應(yīng)低，在120℃時量子效率維持在80%。本熒光轉(zhuǎn)換體制備方法簡單、無污染、易于操作。
文檔編號H01L33/50GK102559176SQ20121000717
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者徐錫金, 梁偉, 邵明輝, 黃金昭 申請人:濟(jì)南大學(xué)