本发明专利技术提供一种透明荧光体，尤其是透明陶瓷荧光体、透明玻璃荧光体、和透明复合荧光体，以及应用这三种透明荧光体的白光LED。本发明专利技术利用所述透明荧光材料代替传统白光LED光源中的荧光粉，实现白光LED。由于透明荧光体具有高热导、高稳定性与高结晶度的优势，避免白光LED光源由于高温造成的色温漂移，提高了白光LED光源的稳定性，并提高了白光LED光源的光效。
White light LED containing novel solid transparent fluorescent material and preparation method thereof
The invention provides a transparent phosphor, in particular a transparent ceramic phosphor, a transparent glass phosphor, and a transparent composite phosphor, and a white light LED using the three transparent phosphors. The invention uses the transparent fluorescent material to replace the fluorescent powder in the traditional white LED light source to realize the white light LED. Because the transparent phosphor has high thermal conductivity, high stability and high crystallinity, avoid white LED light source due to temperature drift caused by the high temperature, improve the stability of the white LED light source, and improve the luminous efficiency of white LED light sources.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种透明荧光材料，尤其是透明陶瓷荧光体、透明玻璃荧光体、和透明复合荧光体，以及应用这三种透明荧光体的白光LED。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode-LED)可以直接把电能转化为光能。LED芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，主要是电子。当这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。LED作为一种新型光源，由于具有节能、环保、寿命长、启动速度快、能控制发光光谱和禁止带幅的大小使色彩度更高等传统光源无可比拟的优势而得到了空前的发展。一般而言，LED通常有两种产生白光的主要方法，一种是使用发射红、绿、蓝的三个单色二极管，混色形成白光。另一种是使用荧光材料将蓝或紫外LED发出的单色光转换成宽频谱的白色光。其中前一种方法产生的白光主要应用于大屏幕显示技术，而后一种方法产生的白光主要应用于照明与背光源。对于后一种白光技术，日本日亚公司拥有该领域的开创性专利技术(US5998925A):米用蓝色GaN芯片激发YAG黄色荧光粉而获得白光，该专利的专利技术点在于钇铝石榴石荧光粉，该荧光粉吸收450nm至470nm波长蓝光，激发产生550nm至560nm波长黄光，具有成本低、效率高的优点。但对于普通蓝光或紫外LED芯片，其光电转换效率一般低于30%，即使是目前最好的LED芯片，其光电转换效率也不会高于50%。因此LED在发光时将伴随产生大量的热。一般在点亮的芯片周围，温度会到达150摄氏度至200摄氏度。这样的温度将造成荧光粉的效率下降20-30%，从而产生光源的色温与色坐标的偏移。同时也影响了 LED光源的光效与稳定性。而钇铝石榴石(YAG)荧光粉在120摄氏度以上的温度会发生退化，同时由于涂敷的荧光粉材料为非透明材料，在蓝光或紫外芯片发出的光通过时会发生散射吸收等现象，使得出光效率不高；同时由于涂敷厚度的不均匀会严重影响其光斑和白光色温。例如由于涂敷不均匀造成的黄色光圈、蓝色光斑、白光色温不一致等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术的前述问题，提供一种结构简单，光效高而且性能可靠的荧光陶瓷材料以及包含该陶瓷材料的LED芯片，以及利用LED芯片发光激发荧光陶瓷，产生白光的白光LED的制备方法，同时还提供一种白光LED芯片结构。本专利技术通过如下技术方案实现:一、透明荧光材料本专利技术提供一种透明陶瓷荧光体，其中包括如下方面的技术方案:(I) 一种透明陶瓷荧光体， 其特征在于，所述荧光体具有如下化学式:Re3Al5012，其中稀土元素 Re 选自 Ce, Eu, Er, Nd, Tb, Sm, Tm, Dy, Y, Gd, Pr, Lu, Ho, Pm, La 或 Yb 中的一种或任意几种的混合物。(2)根据(I)的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明荧光体在250nm-480nm范围内的直线透过率大于5%，优选透过率为大于50%，在480nm-780nm范围内的直线透过率大于5%，优选透过率为大于80%。(3)根据(I)或(2)的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明陶瓷荧光体激发谱的峰值波长在250nm-480nm范围内，发射谱的峰值波长在480_780nm范围内。(4)根据(I) - (3)任一项的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明陶瓷荧光体的厚度为0.5-2mm。 (5)根据(I) - (4)任一项的透明陶瓷荧光体，其特征在于，所述透明陶瓷荧光体可以根据需要制备为片状、盒状、半球状等。本专利技术还提供一种如上(I)- (5)任一项的透明陶瓷荧光体的制备方法，其包括如下技术方案:(6) 一种透明陶瓷荧光体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:a.粉体制备:按Re3Al5O12的化学计量比称量Al2O3与Re2O3粉末，并添加一定的烧结助剂、粘结剂、增塑剂、分散剂，其中所述Re为稀土元素。根据本专利技术，所述Re2O3 粉末选自 Ce2O3, Eu2O3, Er2O3, Nd2O3, Tb2O3, Sm2O3, Tm2O3, Dy2O3,Y2O3, Gd2O3, Pr2O3, Lu2O3, Ho2O3, Pm2O3, La2O3 或 Yb2O3 中的一种或几种的混合物；b.陶瓷素坯成型:将步骤(I)获得的荧光陶瓷粉体原料通过传统的湿法或干法成型，干燥后制成素坯。c.排胶:将步骤(2)获得的素坯放入900-1500°C的高温炉中煅烧，时间为20min-20h,以排出素坯中的有机成份；d.烧结:将步骤(4)的陶瓷素坯放入高温烧结炉中烧结，所述烧结温度为800-21000C，优选温度为 1000-1900°C，更优选 1200_1850°C，升温速率为 0.5_10°C /min。烧结时间2-20小时，优选:12-30小时；e.退火:将烧结致密化后的陶瓷放入退火炉中进行退火处理，退火温度为900-1500°C，优选温度为1200°C _1500°C，退火时间为lh_20h。升温速率为0.5_10°C /min。根据本专利技术，所述烧结助剂为MgO或CaO或TEOS或SiO2，添加量为所述Al2O3与Re2O3混合粉末质量的O 2wt%,优选0.5_lwt%。根据本专利技术，所述粘结剂选自聚乙烯醇缩丁醛、聚乙二醇、聚乙烯醇、阿拉伯树胶、海藻酸胺、甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、羟丙基纤维素、聚氧乙烯中的一种或多种。根据本专利技术，所述粘结剂的添加量为上述混合氧化物质量的0.1 10%。根据本专利技术，所述增塑剂选自脂肪酸、多元醇、脂肪酸脂、柠檬酸脂、聚酯增塑剂、环氧增塑剂中的一种或多种。根据本专利技术，所述增塑剂的添加量为混合氧化物质量的0.1 10%。根据本专利技术，所述分散剂选自聚丙烯酸、聚丙烯、聚丙烯胺、聚乙烯、聚乙二烯、聚乙二醇、阿拉伯树胶、明胶、鲱鱼油、鱼油、油酸、蓖麻油中的一种或多种。根据本专利技术，所述分散剂的添加量根据原始粉料的粒径大小调节用量。根据本专利技术，所述步骤(2)的成型方法包括传统的干压法、等静压法、流延法、注浆法、浇铸法、挤出法、注塑法与凝胶注模成型法等。本专利技术还提供一种透明玻璃荧光体，其包括如下技术方案:(I) 一种透明玻璃荧光体，其特征在于，所述透明玻璃荧光体的摩尔百分比组成为:AF, BF2, A2O或BO中的一种或几种的混合物:0_25% ；Re2O3或ReF3中的一种或几种的混合物:0.001-25% ；Al2O3:20-40% ；SiO2:20-70% ；其中A选自碱金属L1、Na、K、Rb、Cs ;B 选自碱土金属 Be、Mg、Ca、Sr、Ba ;Re 选自稀土兀素:Ce, Eu, Er, Nd, Tb, Sm, Tm, Dy, Y, Gd, Pr, Lu, Ho, Pm, La 或 Yb 中的一种或几种。(2)根据(I)的透明玻璃荧光体，其特征在于，所述荧光体在250nm-480nm范围内的直线透过率大于5%，优选透过率大于50%，在480nm-780nm范围内的直线透过率大于5%，优选透过率大于80%。 (3)根据(I)或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种透明陶瓷荧光体，其特征在于其化学式为Re3Al5O12，其中稀土元素Re选自Ce,Eu,Er,Nd,Tb,Sm,Tm,Dy,Y,Gd,Pr,Lu,Ho,Pm,La或Yb中的一种或任意几种的混合物。优选地，所述透明荧光体在250nm?480nm范围内的直线透过率大于5%，优选透过率为大于50%，在480nm?780nm范围内的直线透过率大于5%，优选透过率为大于80%。优选地，所述透明陶瓷荧光体激发谱的峰值波长在250nm?480nm范围内，发射谱的峰值波长在480?780nm范围内。优选地，所述透明陶瓷荧光体可以根据需要制备为片状、盒状、半球状等。更优选地，所述透明陶瓷荧光体的厚度为0.5?2mm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹永革，刘著光，邓种华，郭旺，李军庭，陈剑，陈东川，兰海，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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