一种蓝绿光荧光转换体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种蓝绿光荧光转换体，属于无机发光材料技术领域，包括基板和粘接于基板上的荧光粉层；荧光粉层由高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉组成；硅酸钪钙荧光粉的化学式为(Ca3‑

【技术实现步骤摘要】
一种蓝绿光荧光转换体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于无机发光材料
，涉及一种蓝绿光荧光转换体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着世界环境污染和资源短缺问题的日益突出，半导体固态照明由于其能效高、节能环保等优势，正在逐步取代传统照明光源，半导体照明被称为21世纪的绿色照明光源。发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)是两种常见的半导体器件，其中基于蓝光LED芯片激发荧光粉的白光LED照明经过多年的发展已经广泛应用于各种照明领域。LD是另外一种半导体发光器件，相比于LED，LD具有高亮度、低光束发散、在高功率密度下光效更高的优势，基于LD的激光照明特别适用于高亮度定向照明领域(如激光车灯、投影显示等)。当前，半导体固态照明正在向大功率、高亮度的方向发展，现有的大功率LED照明、半导体LD照明都是通过蓝光LED或蓝光LED作为激光光源，通过激发荧光陶瓷、荧光玻璃、荧光薄膜等全无机荧光体，实现白光发射，但其光谱中缺少500nm左右的蓝绿光成分，形成众所周知的“蓝绿光凹陷”，光源的显色指数小于70，不能满足高显色大功率照明的需求。中国专利(CN102730980B、CN110642624A、CN110668803A)虽然公开了一种透明蓝绿光透明陶瓷的制备方法，但透明陶瓷的制备陶瓷的制备其工艺复杂，对设备要求高，需要长时间的高温烧结，设备价格昂贵，制备成本高，不利于大规模生产和推广。
[0003]现有大功率LED、激光照明的光谱中缺少蓝绿光成分，形成众所周知的“蓝绿光凹陷”，光源的显色指数小于70，不能满足高显色大功率照明的需求。此外，现有的荧光薄膜由于玻璃、荧光粉、基板的折射率差别较大，光线在界面处存在全反射损耗、散射损耗等，对于短波长的蓝绿光，这种损耗更加严重，导致荧光薄膜的透过率低，降低了薄膜的荧光提取效率，不能获得高效的荧光转换体。
[0004]因此，急需研究一种蓝绿光荧光转换体，解决现有技术中存在的“蓝绿光凹陷”和低荧光提取效率的技术问题，以满足高能效高显色大功率LED照明和激光照明的需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术将提供一种蓝绿光荧光转换体及其制备方法和应用，可以在430～460nm的蓝光激发下，发射波峰位于505～520nm的宽带蓝绿光，有效填充“蓝绿光凹陷”；基板、高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉的折射率相互匹配，可以减少光线在接触界面的折射、散射损耗，使荧光转换体保持高透过率，提高荧光转换体的荧光效率，其量子效率大于85％。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种蓝绿光荧光转换体，包括基板和粘接于基板上的荧光粉层；所述荧光粉层由高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉组成；
[0007]硅酸钪钙荧光粉的粒径是2～20μm，其化学式为(Ca3‑
x
‑
y
Ce
x
A
y
)Sc
2 Si3O
12
，其中，A为碱金属元素Li、Na、K中的一种或多种，0.04≤x≤0.08，0.03≤y≤0.12；
[0008]高折射率玻璃粉在510nm处的折射率为1.66～1.86，组分中含有PbO、WO3、TeO2、Sb2O3中的一种或多种，以及碱金属氧化物Na2O、Li2O、K2O的一种或多种；
[0009]所述蓝绿光荧光转换体在430～460nm的蓝光激发下，发射波峰位于505～520nm的宽带蓝绿光。
[0010]进一步地，所述基板、高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉的折射率相互匹配，两两之间的最大折射率差小于0.1。
[0011]进一步地，所述基板在510nm处的折射率为1.66～1.86，基板的材质为蓝宝石、透明陶瓷、透明玻璃中的任意一种；厚度为0.05～1.0mm。
[0012]进一步地，所述基板的材质为蓝宝石，所述蓝宝石的表面依次镀有增透膜和带通膜。
[0013]进一步地，所述荧光粉层中硅酸钪钙荧光粉的含量是10～90wt％。
[0014]进一步地，所述荧光粉层中硅酸钪钙荧光粉的含量是40～60wt％。
[0015]进一步地，所述荧光粉层的厚度为20～200μm。
[0016]进一步地，所述荧光粉层的厚度为50～100μm。
[0017]本专利技术还提供一种如上所述的蓝绿光荧光转换体的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1：按照化学式(Ca3‑
x
‑
y
Ce
x
A
y
)Sc
2 Si3O
12
的化学计量比称取各元素对应的氧化物或盐进行研磨，在空气或还原气氛中充分焙烧、研磨，得到硅酸钪钙荧光粉；
[0019]S2：将高折射率玻璃粉、步骤S1得到的硅酸钪钙荧光粉和有机溶剂混合均匀后，涂敷在干净的所述基板上，然后放入烘箱中干燥；
[0020]S3：之后放入马弗炉中，在400～800℃进行热处理10～60min，得到所述蓝绿光荧光转换体。
[0021]本专利技术还提供一种如上所述的蓝绿光荧光转换体在LED照明和激光照明中的应用。
[0022]本专利技术采用上述技术方案的优点是：
[0023]本专利技术的蓝绿光荧光转换体，原料采用高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉，可以在430～460nm的蓝光激发下，发射波峰位于505～520nm的宽带蓝绿光，有效填充“蓝绿光凹陷”；基板、高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉的折射率相互匹配，可以减少光线在接触界面的折射、散射损耗，使荧光转换体保持高透过率，提高荧光转换体的荧光效率，其量子效率大于85％。此外，本专利技术的荧光转换体制备温度低，不需要长时间保温，利于大批量生产。在本专利技术的荧光转换体表面涂覆商用红粉，在蓝光激发下，可以获得高显色白光，光源的显色指数大于90。本专利技术可有效解决“蓝绿光凹陷”问题，实现高能效高显色的大功率LED照明和激光照明。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1为实施例1中蓝绿光荧光转换体、荧光粉及玻璃粉的XRD谱图；
[0026]图2为实施例1中蓝绿光荧光转换体的发射和激发谱图；
[0027]图3为实施例1中蓝绿光荧光转换体的透过率曲线；
[0028]图4为实施例1中蓝绿光荧光转换体在不同温度下归一化的荧光强度；
[0029]图5为实施例1中蓝绿光荧光转换体与452nm蓝光LD封装器件的发光光谱；
[0030]图6为实施例1中蓝绿光荧光转换体与452nm蓝光LD封装器件的参数曲线；
[0031]图7为实施例1中蓝绿光荧光转换体上涂覆CaAlSiN3:Eu
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红色荧光粉后，与4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓝绿光荧光转换体，其特征在于，包括基板和粘接于基板上的荧光粉层；所述荧光粉层由高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉组成；硅酸钪钙荧光粉的粒径是2～20μm，化学式为(Ca3‑
x
‑
y
Ce
x
A
y
)Sc
2 Si3O
12
，其中，A为碱金属元素Li、Na、K中的一种或多种，0.04≤x≤0.08，0.03≤y≤0.12；高折射率玻璃粉在510nm处的折射率为1.66～1.86，组分中含有PbO、WO3、TeO2、Sb2O3中的一种或多种，以及碱金属氧化物Na2O、Li2O、K2O的一种或多种；所述蓝绿光荧光转换体在430～460nm的蓝光激发下，发射波峰位于505～520nm的宽带蓝绿光。2.根据权利要求1所述的蓝绿光荧光转换体，其特征在于，所述基板、高折射率玻璃粉和硅酸钪钙荧光粉的折射率相互匹配，两两之间的最大折射率差小于0.1。3.根据权利要求1所述的蓝绿光荧光转换体，其特征在于，所述基板在510nm处的折射率为1.66～1.86；基板的材质为蓝宝石、透明陶瓷、透明玻璃中的任意一种；厚度为0.05～1.0mm。4.根据权利要求3所述的蓝绿光荧光转换体，其特征在于，所述基板的材质为蓝宝石，所述蓝宝石的表面依次镀有增透膜和带通...

【专利技术属性】
技术研发人员：武华君，张家骅，潘国徽，郝振东，张亮亮，吴昊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：