单一基质荧光粉的白光led实现方法

文档序号:9789296阅读:336来源:国知局
单一基质荧光粉的白光led实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于LED背光技术领域,具体地说涉及一种紫外-近紫外光激发下使用 MAlSi04: Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法。
【背景技术】
[0002] 与白炽灯、荧光灯等传统照明光源相比,发光二极管(LED)由于具有高显色性(高 色域、高显色指数)、高亮度、长寿命、节能环保、实时色彩可控、耐冲击震动等诸多优点而得 到迅速发展。通常来讲,获得白光LED的途径主要为:将蓝光芯片与黄色荧光粉YAG: Ce3+封 装,芯片发出的蓝光部分被焚光粉吸收后发出黄光,未被吸收的蓝光与焚光粉产生的黄光 混合得到白光,但是上述方法存在以下问题:由于光谱中缺少绿光和红光成分,导致封装得 到的白光LED色温较高、显色指数偏低。
[0003] 为解决上述技术问题,通过紫外-近紫外激发红、绿、蓝三基色荧光粉复合发射白 光成为了近几年的研究热点,其发光颜色稳定,显色性能优异。该方法普遍采用多种基体荧 光粉混合的方式,由于荧光粉混合物之间存在着颜色再吸收,会导致能量损耗大、配比难以 调控的问题。另外,由于不用荧光粉基体之间存在老化速率不同的情况,会进一步导致白光 LED的流明效率和色彩还原性受到影响,而且还增加了制作成本,因此,对于紫外-近紫外光 激发的LED,单一基质荧光粉的白光转换就变得十分必要。中国专利文献CN102732251A公开 了一种Ba 9-X-yEuxMnyCez (Si〇4)6单一基质白光荧光粉,可在近紫外光激发下,实现450-650nm 的可见光发射,但是上述荧光粉依然存在激发光波长范围较窄、颗粒粒径难以掌控的问题, 而目前,尚未出现过使用MAlSi0 4:Dy3+,Mn4+单一基质黄、蓝光荧光粉来实现白光LED的相关 报道。

【发明内容】

[0004] 为此,本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中尚无激发效率高、激发波 长范围宽、粒径分布均匀的MAlSi〇4:Dy 3+,Mn4+单一基质荧光粉白光LED,从而提出一种使用 MAlSi04: Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
[0006] 本发明提供一种使用MAlSi〇4: Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法,其包 括如下步骤:
[0007] 1)称取MAlSi〇4: Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉,将所述荧光粉加入混合封装胶中 并搅拌均匀,所述MAlSi0 4:Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉的质量占荧光粉与混合封装胶总 质量的5-60 %;
[0008] 2)将步骤1)得到的混合物滴入设置有紫外芯片的LED支架杯壳内;
[0009] 3)烘烤所述LED支架使封装胶固化,即得白光LED灯珠。
[0010] 作为优选,所述混合封装胶由封装胶A和封装胶B组成,所述封装胶A与所述封装胶 B的质量比为1-20:1;所述封装胶A、所述封装胶B均为环氧类封装胶、有机硅类封装胶、聚氨 酯封装胶中的一种。
[0011] 作为优选,所述Μ为1^、恥、1(^8中的至少一种。
[0012]作为优选,所述步骤1)中,封装胶Α与封装胶Β混合得到的混合封装胶粘度为600-8000mPa · S,折射率不小于1.3。
[0013]作为优选,所述紫外芯片的发射光波长范围为300-400nm。
[0014]作为优选,所述步骤4)中烘烤的具体工艺为:首先于35-85°C下脱泡烘烤0.5-3h, 再升温至120-180°C烘烤l_12h。
[0015]作为优选,所述MAlSi04:Dy3+,Mn4+单一基质白光焚光粉中Dy 3+与Mn4+的摩尔比为1: 1-10〇
[0016] 作为优选,所述MAlSi〇4: Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉的粒径为3-15μπι。
[0017] 作为优选,所述步骤2)中的搅拌为脱泡搅拌。
[0018] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0019] ⑴本发明所述的使用MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质焚光粉的白光LED实现方法,首 先混合封装胶A与封装胶B,然后将MAlSi〇4: Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉加入到混合封装 胶中,将得到的混合物滴入设置有紫外芯片的LED支架杯壳内,最后固化封装胶即得到白光 LED灯珠,实现了紫外-近紫外光激发下单一基质荧光粉的白光转换,解决了现有技术中多 种荧光粉混合物之间存在的颜色再吸收、能量损耗大、配比难以调控及不同基质荧光粉老 化速率不同的技术问题,激发效率高、激发光波长范围广,得到的LED显色性好。
[0020] ⑵本发明所述的使用MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法,其 中的MAlSi〇4: Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉粒径分布均匀,可与封装胶水均匀混合,利于后 续向LED支架中的点胶操作,可以提高LED灯珠的色区一致性,适合批量生产。
[0021] (3)本发明所述的使用MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法,各 原材料易得,对设备要求低、封装工艺简单、节能环保,有利于工业化生产。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例对本发 明作进一步详细的说明。
[0023]本发明所述的MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉采用如下方法制备:
[0024] (1)称取一定量的A1(N03)3 · 9H20颗粒置于高压容器中,高压容器材质为聚四氟乙 烯内衬、不锈钢外壳,压力范围为〇~lOMpa,按填充比为10%-80%,C2H50 :H20 = 0.1-0.6:1 的体积比,向高压容器中加入C2H50和H20,待A1(N03)3 · 9H20颗粒充分溶解后,形成Al3+浓度 为0 · 2-1 · Omol/L 的 A1 (N〇3)3 溶液;
[0025] (2)按照M:A1 :Si = 1: 1 : 1的摩尔比,称取M20(或MOH、MN〇3等)和Si02(或Si (0C2H5)4),所述Μ为Li、Na、K、Ag中的至少一种;按照Dy3+的摩尔浓度为0 · 2-5mol % (所述摩尔 浓度为Dy3+占MAlSi〇4基质的摩尔浓度),Dy3+:Mn4+=l: 1-10,分别称取Dy(N03)3 · 6H20和Μη02 粉体。将M20(或MOH、MN〇3等)、Si02 (或Si (OC2H5)4)、Dy (N〇3) 3 · 6H20以及Μη02粉体共同加入步 骤(1)的高压容器中;
[0026] (3)将步骤(2)的高压容器置于磁力搅拌器上,控制磁力转子转速为240rpm,在50 °(3下,搅拌并加热30min,使各反应物充分混合;
[0027] (4)将步骤(3)中的高压容器置于烘箱中,以5°C/min的升温速度,升温至100-200 °C,保温l_6h,再以0.1-0.3°〇/11^11的缓慢降温速度,降温至60°〇,然后随炉冷却至室温后取 出;
[0028] (5)将步骤(4)所得水热产物于60°C下,大气气氛中进行干燥,然后置于研钵中研 磨均匀,即得到水热反应物;
[0029] (6)将步骤(5)所得水热反应物置于电阻炉内,以5°C/min的升温速度升温至320-380°C保温3-10h,再以2°C/min的升温速度升温至600-950°C煅烧3-12h,随炉冷却后取出, 进行研磨,即得MAlSi〇4:Dy 3+,Mn4+黄-蓝光荧光粉,得到的所述荧光粉粒径为3-15μπι。
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例提供一种使用MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法,其 包括如下步骤:
[0032] 1)按照质量比为2:1的比例,称取5.40g封装胶A、2.70g封装胶B,所述封装胶A与封 装胶B均为环氧类封装胶,混合后的混合封装胶粘度为4300mPa · S,折射率为1.43;
[0033] 2)称取6.89g KAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉,将所述荧光粉加入步骤1) 得到的混合封装胶中并脱泡搅拌均匀,所述MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉为 KAlSi〇4:0.035Dy3+,0.035Mn4+荧光粉,其质量占荧光粉与混合封装胶总质量的46%,荧光粉 中黄光发射峰值波长为565nm,蓝光蓝光发射峰值波长为475nm;
[0034] 3)将步骤2)得到的混合物滴入设置有紫外芯片的LED支架杯壳内,所述紫外芯片 的发射光峰值波长为398nm;
[0035] 4)烘烤所述LED支架使封装胶固化:首先将所述LED支架置于烘箱中,于85°C下脱 泡烘烤0.5h,再升温至120°C烘烤12h,使混合封装胶固化,即得白光LED灯珠。
[0036]本实施例中,所述KAlSi〇4:0.03?y3+,0.035Mn4+单一基质白光荧光粉采用前面所 述方法制备。
[0037] 实施例2
[0038]本实施例提供一种使用MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质荧光粉的白光LED实现方法,其 包括如下步骤:
[0039] 1)按照质量比为20:1的比例,称取11.6g封装胶A、0.58g封装胶B,所述封装胶A与 封装胶B均为有机硅类封装胶,混合后的混合封装胶粘度为8000mPa · S,折射率为1.50; [0040] 2)称取18.27g MAlSi〇4:Dy3+,Mn4+单一基质白光荧光粉,将所述荧光粉加入步骤1) 得到的混合封装胶中并脱泡搅拌均匀,所述MAlSi〇4:Dy3
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