一种稀土色彩转光材料及含有该色彩转光材料的色彩转换器、发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种稀土色彩转光材料，本发明专利技术所述稀土色彩转光材料由红色发光有机稀土材料和绿色发光有机稀土材料复配得到黄色发光有机稀土材料、红橙色发光有机稀土材料、橙色发光有机稀土材料和黄绿色发光有机稀土材料，还公开了一种应用有该稀土色彩转光材料的色彩转换器以及发光装置。本发明专利技术解决普通白光LED光源的高能蓝光危害健康和光谱缺失不连续这两个技术问题，改良了普通白光LED照明装置的整体光物理性能，显示出健康照明高显色指数低蓝光危害的优良特性。低蓝光危害的优良特性。低蓝光危害的优良特性。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土色彩转光材料及含有该色彩转光材料的色彩转换器、发光装置


[0001]本专利技术涉及照明
，具体是涉及一种稀土色彩转光材料及含有该色彩转光材料的色彩转换器、发光装置。

技术介绍

[0002]LED(发光二极管)被称为第四代照明光源，是一种将电能转化成光能的自发辐射半导体器件，其发光装置逐渐替代传统光源例如白炽灯和荧光灯。其比白炽灯具有更高的转化效率、节能80％、更小的体积和更长的寿命，且较常规光源功率更低。LED可用于室内照明、交通信号、汽车照明或显示背光系统等多种发光应用。
[0003]LED的发光是基于半导体PN结中P区注入N区的空穴和从N区注入P区的电子在PN结附近微米级区域内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。LED产生在窄光谱波长范围内的光，其中心发射峰的波长由封装的发光材料(也称为“荧光材料”或“辐射转化发光团”或“磷光体”或“荧光着色剂”或“荧光染料”)所决定。例如，蓝色至绿色LED可以使用氮化物半导体例如InN(氮化铟)、InGaN(氮化铟镓)、AlN(氮化铝)或GaN(氮化镓)生产；红色LED可以使用半导体例如GaP(磷化镓)、GaAsP(砷磷化镓)或AlGaAs(砷化铝镓)生产。
[0004]发白光的LED由于其长使用寿命、高可靠性和低功率消耗而在各种应用中用作光源或在全色显示器中(包括在平板显示器应用中)用作背光。两种方法常用于LED产生白光，发射白光的基础是各种色彩的叠加(混合)。
[0005]现有技术中，白光LED的发射光通常不能均匀地涵盖可见光谱范围，无法实现模拟自然光或白炽光源发射光谱，显色指数低，而且白光LED存在蓝光危害和“富蓝化”的光生物安全问题，主要表现在眼睛的近紫外辐射损伤、视网膜蓝光的光化学损伤等方面。
[0006]近年来，相较于传统常规白光LED，具有较高生物安全性和显色特性的新一代白光LED健康照明产品成为市场开发的主流。LED健康照明即行业所称的全光谱白光LED，是指符合IEC 62471光辐射安全标准，蓝光辐射危害达到光生物安全无危险等级(Exempt Group
‑
RG0)，光谱覆盖范围广(380
‑
780nm)，与太阳可见光光谱接近，光谱连续性好，光谱分布没有明显的波峰波谷，显色指数优异，对物体的色彩还原能力较强的白光LED。
[0007]获得LED健康照明产品，现有技术还是从传统的无机稀土发光材料入手在LED芯片封装层面来实现白光LED的色坐标接近(0.33，0.33)：一是YAG发光材料的光效不受影响的条件下，改变掺杂稀土发光材料的种类和数量使发射光谱移向长波方向；二是适当加入红色或橙
‑
红色发光材料，弥补光谱红光成分的缺失。这些方法都可以使白光LED显色指数提高但未能解决高能蓝光辐射的危害问题，而且不仅受旧有稀土材料普遍存在的发光效率偏低、稳定性差等问题的限制，更无法适用于现有生产线设备，工艺繁琐投资巨大，开发蓝光或紫光激发的高效发光材料既是现有LED健康照明技术的起点也是终点。
[0008]有机发光材料尽管光物理性能优越，但其物理
‑
化学性能限制了其用于LED发光装置(直接且无空间介入间隙地施用于LED晶片，例如以液滴状或半球形封装于LED芯片或是
芯片外涂布)，在其光源寿命期内遭受较高的热应力和辐射应力，会发生降解及发光性能失效。降解可归因于该材料低的光稳定性、低的热稳定性和/或对湿气和氧气的高敏感性。基于这些原因，巴斯夫提出“远磷光体”的概念，将有机发光材料与塑料基材一起制成色彩转化器(也称为“转化器”或“光转化器”，其一般包含聚合物层和一个或多个辐射转化发光团)与LED光源在空间上分离。这样，光源的产生的热和辐射对有机荧光材料的影响程度大大降低。此外，根据“远磷光体”概念的LED比根据“晶片上磷光体”概念的LED更具能量有效性。这也被称为混杂LED的技术，采用冷白光LED或蓝光LED作为激发光源，激发由有机发光材料与塑料制成的色彩转换器，从而达到所需的光谱范围、色温和显色指数。
[0009]巴斯夫的在先申请专利(公开号为CN109803969A)涉及苝双酰亚胺化合物及其在色彩转换器中的用途。这类材料最早报道于1989年，具有优异的耐候性和高的荧光量子效率。该专利技术提供新型的有机荧光材料，具有如下的应用性能：适用于将具有相关色温为6000
‑
20000K的冷白色LED向下转换成具有更低的相关色温的白色光；适用于将蓝色LED光向下转换成白色光；高的光稳定性；高的热稳定性；对湿气和氧的高化学稳定性；在聚合物基质中的高荧光量子产率；与LED制造操作的高相容性；良好的耐化学品性，尤其对用次氯酸盐漂白的耐性和耐溶剂性(如甲苯、丙酮或二氯甲烷)；良好的耐沸水性；与多种配制剂的高相容性，尤其用于光/热固化的热塑性聚合物配制剂。
[0010]尽管巴斯夫的设计可以满足全光谱照明的要求，但是，由于苝双酰亚胺化合物属于有机荧光材料，半峰宽在80
‑
100nm之间，STOKES位移小于50nm，导致光的色纯度低、不同材料之间的发射峰与吸收峰重叠严重，从而导致光效下降。
[0011]稀土发光材料具有窄带发射特性，它们在显示和照明的历史上扮演了垄断性角色。例如：在阴极射线管中，Y2O2S:Tb用作绿粉、Y2O3:Eu/Y2O2S:Eu用作红粉；在节能荧光灯中，Tb
3+
:LaPO4,Ce
3+
:LaPO4和Eu
3+
:Y2O3分别用作绿粉、蓝粉和红粉；鼎盛时期，这些粉的年产量达到数千吨。因为LED技术的迅猛发展，导致这些荧光材料的需求大大萎缩。在白光LED中，黄绿粉YAG(Y3Al5O
12
:Ce)与465nm蓝光芯片组合发出白光。含铕的红粉(Sr[Li2Al2O2N2]:Eu
2+
)提供了改善色温和显色指数很好的途径。尽管这些荧光材料对热稳定，不容易分解。但是由于荧光材料与芯片直接接触，芯片产生的热量会导致荧光材料发光性能急剧下降，从而限制了这一技术的应用。考虑到无机稀土发光材料不容易与塑料均匀混合，我们的注意力主要集中在有机稀土配合物，也就是稀土离子与有机配体结合，生成的“有机稀土配合物发光材料”。通过分子设计和调控合成，我们可以得到容易与塑料均匀混合的“有机稀土配合物发光材料”。这样就可以得到本专利技术所涉及的“稀土色彩转换器”。该“稀土色彩转换器”与紫光/蓝光LED或白光LED组合起来，光谱减蓝增绿增红，在不改变现有材料和生产工艺的前提下，生产出健康照明用LED灯具或超高清显示用的背光板光源系统。LED稀土色彩转换器的成功研制和产业化，将为稀土发光材料在显示和照明领域的复兴提供了一个绝好的机会。
[0012]稀土材料独特的光学性能是由它们的价层电子排布决定的。稀土离子的4f亚层填充了电子，4f在同层电子排斥作用和旋轨偶合作用的共同影响下产生分裂。所以稀土离子存在成单的4f电子和4f亚层内的f
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土色彩转光材料，其特征在于：本发明所述稀土色彩转光材料由红色发光有机稀土材料和绿色发光有机稀土材料复配得到，所述红色发光有机稀土材料选自三[5
‑
(2,2'
‑
联吡啶
‑6‑
基)
‑
1,2,4
‑
1H
‑
三唑]合铕(III)、三[5
‑
(1,10
‑
邻菲罗啉
‑2‑
基)
‑
1,2,4
‑
1H
‑
三唑]合铕(III)、三[5
‑
(4,4'
‑
二甲基
‑
2,2'
‑
联吡啶
‑6‑
基
‑
1,2,4
‑
1H
‑
三唑]合铕(III)、三[3
‑
氟甲基
‑5‑
(2,2'
‑
联吡啶
‑6‑
基)
‑
1,2,4
‑
1H
‑
三唑]合铕(III)、三[5
‑
(2,2'
‑
联吡啶
‑6‑
基)
‑
1,2,3,4
‑
1H
‑
四唑]合铕(III)、三[5
‑
(1,10
‑
邻菲啰啉
‑2‑
基)
‑
1,2,3,4
‑
1H
‑
四唑]合铕(III)中的至少一种；所述绿色发光有机稀土材料选自三[5
‑
(2,2'
‑
联吡啶
‑6‑
基)
‑
1,2,4
‑
1H
‑
三唑]合铽(III)、三[3
‑
苯基
‑5‑
(2,2'
‑
联吡啶
‑6‑
基)
‑
1,2,4
‑
1H
‑
三唑]合铽(III)、三[5
‑
(1,10
‑
邻菲啰啉
‑2‑
基)
‑
1,2,3
‑
1H
‑
三唑]合铽(III)、三[5
‑
(1,10
‑
邻菲啰啉
‑2‑
基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：史华红，宋森川，梁东，
申请(专利权)人：佛山华铕光电材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：