用于暖白光LED及其钙铁石榴石之荧光粉制造技术

本发明专利技术涉及用于暖白光LED及其钙铁石榴石之荧光粉，该荧光粉的化学计量式为：Me2+3Me3+2Me4+3O12-2x(Fx，Nx)，其中Me2+＝Mg2+和Ca2+和Sr2+和Ba2+；Me3+＝Ce3+和Tb3+和Lu3+和Yb3+和Pr3+；Me4+＝Si4+和Sn4+；0.001＜x＜0.05；以荧光粉基质计，该荧光粉中元素的原子份数为：Mg≤12.5％，Ca≤15％，Sr≤2.5％，Ba≤1.0％，Ce＜2.5％，Tb≤10％，Lu≤10％，Yb＜0.1％，Pr＜0.1％，Si≤15％，Sn＜2％，条件是Tb+Ce+Yb+Pr≤12.5％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种荧光粉，特别是具有钙铁石榴石结构的荧光粉以及基于该荧光粉 的暖白光发光装置。
技术介绍
Franz Schubert 在“Light-emitting diodes，乂2008，莫斯科)中详细介绍了半导 体发光二极管的历史。20世纪60年代末期制造出第一代短波发光二极管，其基于宽频半导 体GaN，工作电压超过100V。与此同时，出现了第一代合成发光二极管(US专利3709827)。 苏联的研究人员使用斯托克斯荧光粉以取代反斯托克斯荧光粉，其能够使发光二极管发出 任意颜色的复合光。对于斯托克斯荧光粉而言，其辐射波长大于其激发波长；而反斯托克斯 荧光粉的辐射波长小于其激发波长。S. Nikamury利用异质结InGaN使半导体发光二极管明显得到改善，其中使用基于 钇铝石榴石(Y3Al5O12 = Ce)的黄色荧光粉。尽管S. Nikamury的研究改善了发光二极管的性 能，其仍然存在如下缺点，例如低发光效率，对于冷白光来说小于101m/W ；General Electric公司试图通过来自铽铝石榴石Tb3Al5O12 = Ce和硅酸盐石榴石 Lu3Ca2Si3O12ICe的荧光粉以克服上述缺点。然而这两种荧光粉的缺点在于-低发光效率，对于色温T< 3500K的暖白光来说小于35-40流明/瓦；-发光二极管在长时间工作的情况下，其辐射温度不稳定；-无法制备具有低色温T< 3000K的发光二极管。此外，现有技术中存在使用两种荧光粉(黄色+红色)+蓝光芯片或两种芯片(蓝 光+红光)+黄色荧光粉，所调制暖白光LED，其缺点在于，在长期的使用时间之内，由于两种 荧光粉本身的衰减程度不同(通常红色荧光粉的衰减比较严重)，造成色温的持续变化(通 常色温会升高)，使得这种暖白光LED不具备优良光源的条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有良好发光性能的荧光粉，其能够辐射橙红色的可见 光，且具有较高的发光效率。本专利技术的另一目的是提供一种基于该荧光粉的暖白光发光装置。本专利技术提供一种具有钙铁石榴石结构的新型荧光粉，其化学计量式为Me2+3Me3+2Me4+3012_2x(Fx,Nx),其中Me2+ = Mg2+ 禾口 Ca2+ 禾口 Sr2+ 和 Ba2+ ；Me3+ = Ce3+ 禾口 Tb3+ 禾口 Lu3+ 禾口 Yb3+ 禾口 Pr3+ ；Me4+= Si4+和 Sn4+；0. 001 < χ < 0. 05 ；以荧光粉基质计，该荧光粉中元素的原子份数为Mg彡12.5%, Ca^ 15%, Sr ^ 2. 5%, Ba ^ 1. 0%, Ce < 2. 5%, Tb ^ 10%, Lu 彡 10%, Yb < 0. 1 %, Pr < 0. 1 %,3Si ^ 15%, Sn < 2%,条件是 Tb+Ce+Yb+Pr 彡 12. 5%。在一个优选的具体实施方案中，所述荧光粉选自Ce0. Q5Yb0. CI01Ca1.5MgL 5Lul 5Tb0.449Si30n. 98F0.01N0.01、Ce0. Q3Yb0. Ci01Ca1.45MgL 55Lul 8Tb0.169Si30n. 98F0.01N0.01、Ce0.03Yb0.Q01Ca1.6MgL 4Lu1Tb0 969Si2.98Sn0.20n. 94F0.03N0.03、 Ce0. Q3Yb0.Ci01Pr0.Q05Ca1.6MgL 2Sr0. !Ba0. !Lu1Tb0.964Si301L 92F0.04N0.04 或Ce0 Q3Yb0.ooi<X0MgL 7Sr0.2Ba0 M1Tb0 969Si3012 00。本专利技术的荧光粉具有钙铁石榴石结构，晶格参数为仫12.0A，属于Ia3d空间群。本专利技术的荧光粉能够吸收430nm-490nm范围的辐射，因此可由蓝光光源激发，并 产生波长为450nm至700nm的光。荧光粉经激发之后发出的橙红色光与蓝光光源发出的部 分蓝光混合，从而产生暖白光。本专利技术还提供一种暖白光发光装置，其特征在于，该发光装置具有在430nm至 490nm范围内发光的辐射光源，以及以均勻厚度分布在该辐射光源表面的发光转换层，该发 光转换层由本专利技术的荧光粉和有机硅聚合物或环氧树脂形成。在一个优选的具体实施方案中，辐射光源为GaInN蓝光晶片。在一个优选的具体实施方案中，以发光转换层的总重量计，所述荧光粉的含量优 选为8重量％至观重量％，更优选为16重量％至18重量％。在一个优选的具体实施方案中，发光转换层的厚度为100_200μπι。在一个优选的具体实施方案中，有机硅聚合物或环氧树脂的分子量小于25000。在一个优选的具体实施方案中，所述发光装置中的荧光粉选自 Ce0. Q5Yb0. Ci01Ca1.5MgL 5Lul 5Tb0.449Si30n. 98F0.01N0.01、Ce0. Q3Yb0.001CaL 45MgL 55Lul 8Tb0.169Si30n. 98F0.01N0.01、Ce0. Q3Yb0. OoiCa1.6MgL ALu1Tb0.969Si2.98Sn0.20n. 94F0.03N0.03、Ce0. Q3Yb0.001Pr0.005CaL6MgL 2Sr0. !Ba0. !Lu1Tb0.964Si30n. 92F0.04N0.04 或 Ce0 Q3Yb0.ooi<X0MgL 7Sr0.2Ba0 M1Tb0 969Si3012 00。附图说明图1显示了使用衍射仪“Dron-2”测得的荧光粉样本Ce0. Q3Yb0.001Pr0.005CaL6MgL 2Sr0. ^a0. M1Tb0.964Si301L 92F0.04N0.04 的 X 射线衍射图。图2 显示 了荧光粉样本 Ceaci5YbacicilCaUMgL5Lik5Tba 449Si3CV98FacilNacil 在 λ = 465nm的激发波长下测得的辐射光谱图。图3 显示了荧光粉样本 Ce^Yb^iCauMg^LUuTK^SiAuF^N^i λ = 465nm的激发波长下测得的辐射光谱图。图4显示了图1所示的荧光粉由InGaN蓝光晶片激发所测得的辐射光谱图，激发 波长为λ = 465nm。图5显示了本专利技术发光装置的结构图。其中附图标记1表示InGaN蓝光晶片，2表 示晶片支架，3表示锥形蓄光器，4表示球形透镜盖，5表示电极，6表示发光转换层，该发光 转换层含有本专利技术的荧光粉和有机硅聚合物或环氧树脂。具体实施例方式为了使本专利技术的上述及其他目的、特征、优点更明显易懂，下文将结合附图和较佳 实施例详细说明本专利技术。本专利技术的荧光粉具有选自Mg和/或Ca和/或Sr和/或Ba的一系列的碱土元素。 优选如Ca和/或Mg的碱土元素。其次，该荧光粉还包括元素周期表中的IIIB族三价稀土 元素，如Ce3+和/或Tb3+和/或Lu3+和/或Yb3+和/或Pr3+。这些元素构成荧光粉的主要 成份。阴离子亚晶格中主要为IVA族元素Si，其可被Sn部分取代，此外，0可被F和/或N 部分取代。本专利技术的包括IIA、IIIB、IVA, VA, VIA和VIIA族元素的荧光粉成份具有立方晶体 结构，属于Ia3d本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有钙铁石榴石结构的荧光粉，其化学计量式为：Ｍｅ２＋３Ｍｅ３＋２Ｍｅ４＋３Ｏ１２－２ｘ（Ｆｘ，Ｎｘ），其中Ｍｅ２＋＝Ｍｇ２＋和Ｃａ２＋和Ｓｒ２＋和Ｂａ２＋；Ｍｅ３＋＝Ｃｅ３＋和Ｔｂ３＋和Ｌｕ３＋和Ｙｂ３＋和Ｐｒ３＋；Ｍｅ４＋＝Ｓｉ４＋和Ｓｎ４＋；０．００１＜ｘ＜０．０５；以荧光粉基质计，该荧光粉中元素的原子份数为：Ｍｇ≤１２．５％，Ｃａ≤１５％，Ｓｒ≤２．５％，Ｂａ≤１．０％，Ｃｅ＜２．５％，Ｔｂ≤１０％，Ｌｕ≤１０％，Ｙｂ＜０．１％，Ｐｒ＜０．１％，Ｓｉ≤１５％，Ｓｎ＜２％，条件是Ｔｂ＋Ｃｅ＋Ｙｂ＋Ｐｒ≤１２．５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：索辛·纳姆，罗维鸿，
申请(专利权)人：罗维鸿，
类型：发明
国别省市：31