专利名称：一种基于氮化物红色荧光粉的led植物生长灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED灯用红色荧光粉，以及一种基于该红色荧光粉的LED植物生长灯。
背景技术：
我国农业技术发展非常迅速，其中，采用人工光源给植物补光是促进其生长的有效途径。绿色植物的吸收光谱非常类似，在可见区主要集中在400 470 nm的蓝光区和630 720nm的红橙光区。因此，光源发射波段集中在这两个区域对可以促进植物生长。我国关于植物生长光源的研究较少，并且采用的光源多为白炽灯、荧光灯等。这些光源能耗高、转换效率低，并且这些光源提供给植物所需的蓝光和红光含量较低。LED (light emitting diode)作为新型节能光源，，因其光效高,能耗少,寿命长，被称为继节能灯，荧光灯，放电气体灯后的第四代绿色光源。近年来，LED相关技术领域的发展突飞猛进，不管是在驱动电源，散热，芯片制造，封装等技术上，还是在室外照明，室内照明，景观照明，显示，背光 源等应用范围上，都取得重大突破。荧光粉转化的白光LED具有制造方法简单，稳定性好等优点，在照明方面已经规模化生产。但是LED在植物生长灯的研究方面较少，报道的大多为蓝光和红光芯片组合使用，驱动电路复杂，长期使用稳定性较差。荧光粉转化的LED植物生长灯，可以产生模拟的自然光环境，用于提供植物正常生长需要的光照条件，结构设计简单，操作方便，制作成本低，具有一定的推广实用价值。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种LED灯用红色荧光粉及其制备方法。本发明的另一个目的在于提供一种基于上述红色荧光粉的LED植物生长灯。本发明所采用的技术方案是:
一种LED灯用红色荧光粉，其化学表示式为M^AlSiN3: xEu2+，yRe3+,其中，Re3+为Ce3+，Dy3+，Nd3+，HO3+，Er3+中的一种或多种组合，M为Ca，Sr中的一种或者两种，0.001 ^ X ^ 0.1,0 ^ y ^ 0.1。上述红色荧光粉的制备方法，包括如下步骤:
(1)按荧光粉的化学表示式称取各元素的氧化物或氮化物，加入助熔剂硼酸和还原剂碳粉，研磨混匀；
(2)步骤(I)所得混合物在还原气氛下，1500 1900°C烧结2 8h，冷却后粉碎过筛，得到所需突光粉。所述还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳、或氮气和氢气的混合气。一种LED植物生长灯，主要由蓝光芯片和稀土荧光粉封装而成，所述稀土荧光粉为上述LED灯用红色荧光粉的一种或多种组合。所述LED植物生长灯的发射光谱主峰位于630 720nm或者630 720nm和440 470nm的混合区。
所述蓝光芯片为GaN基无机半导体LED晶粒，发射光谱主峰位于440 470nm。LED植物生长灯器件封装过程中，荧光粉的用量为封装胶的4 30wt%。本发明的有益效果在于:
(I)本发明的红色荧光粉发射红橙光，在440 470nm蓝光波段具有高吸收效率，转化效率高，达到节能目的。可根据LED灯芯片的不同种类以及要求，设计不同荧光粉的种类、配比，从而改变LED灯的发射光谱，制造出适合不同植物生长需求的LED植物生长灯。(2)本发明的LED植物生长灯的发射光谱主要集中在440 470 nm的蓝光区和630 720 nm的红橙光区，能有效促进植物生长及其开花结果，并且结构设计简单，操作方便，制作成本低，可广泛应用于植物生长方面。
图1为本发明实施实例I中中发红橙光的Caa99AlSiN3 = 0.0lEu2+室温下的发射光谱(』eXm = 460 nm)；
图2为本发明实施例2中LED植物生长灯的电致发射光谱 图3为本发明实施例3中LED植物生长灯的电致发射光谱 图4为本发明实施例4中LED植物生长灯的电致发射光谱 图5为本发明实施例5中LE D植物生长灯的电致发射光谱图。
具体实施例方式一种LED灯用红色荧光粉，其化学表示式为MnyAlSiN3: xEu2+，yRe3+，其中，Re3+为Ce3+，Dy3+，Nd3+，HO3+，Er3+中的一种或多种组合，M为Ca，Sr中的一种或者两种，
0.001 ^ X ^ 0.1,0 ^ y ^ 0.1。上述红色荧光粉的制备方法，包括如下步骤:
(1)按荧光粉的化学表示式称取各元素的氧化物或氮化物，加入助熔剂硼酸和还原剂碳粉，研磨混匀；
(2)步骤(I)所得混合物在还原气氛下，1500 1900°C烧结2 8h，冷却后粉碎过筛，得到所需突光粉。所述还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳、或氮气和氢气的混合气。一种LED植物生长灯，主要由蓝光芯片和稀土荧光粉封装而成，所述稀土荧光粉为上述LED灯用红色荧光粉的一种或多种组合。所述LED植物生长灯的发射光谱主峰位于630nm或者630 720nm和440 470nm
的混合区。所述蓝光芯片为GaN基无机半导体LED晶粒，发射光谱主峰位于440 470nm。LED植物生长灯器件封装过程中，荧光粉的用量为封装胶的4 40wt%。下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。实施例1
Caa99AlSiN3:0.0lEu2+的制备，包括如下步骤:
按荧光粉的化学表示式称取如下原料 Ca3N2: 2.45 gAIN: 2.05 gSi3N4:2.34gEu2O3: 0.088 gH3BO3: 0.039 g
(2)上述原料经研磨混匀后，在氢气还原气氛下，1500°C烧结8小时，冷却后粉碎过筛，通过上述方法得到的荧光材料球磨粉碎后即得到本发明中所用的荧光材料，其发射光谱如图1所示。实施例2
Ca0 85AlSiN3I0.05Eu2+，0.1ODy3+ 的制备，包括如下步骤:
(O按荧光粉的化学组成表示式称取原料
Ca3N2: 1.68g
AlN: 1.64 g
Si3N4:1.87g
Eu2O3: 0.35 g
Dy2O3: 0.75 g
H3BO3: 0.033 g
(2)将上述原料经研磨混匀后，在氨气还原气氛下，1800°C烧结4小时，冷却后粉碎过筛，通过上述方法得到的荧光材料球磨粉碎后即得到本发明中所用的荧光材料。将制得氮化物荧光材料与LED蓝光芯片直接封装制得LED植物生长灯，器件封装过程中所用荧光粉的重量比为封装胶的10%，其电致发射光谱如图2所示。实施例3
Srai0Caa70AlSiN3:0.1OEu2+, 0.1OEr3+ 的制备，包括如下步骤:
(O按荧光粉的化学组成表示式称取如下原料
Sr3N2:0.29
Ca3N2: 1.15g
AlN: 1.37 g
Si3N4Il.56g
Eu2O3: 0.59 g
Er2O3: 0.63 g
H3BO3: 0.031 g
(2)将上述原料经研磨混匀后，在一氧化碳还原气氛下，1900°C烧结2小时，冷却后粉碎过筛，通过上述方法得到的荧光材料球磨粉碎后即得到本发明中所用的荧光材料。将制得氮化物荧光材料与LED蓝光芯片直接封装制得LED植物生长灯，器件封装过程中所用荧光粉的重量比为封装胶的25%，其电致发射光谱如图3所示。实施例4Sra5Caa4AlSiN3:0.08Eu2+，0.02Ho3+ 制的制备，包括如下步骤:
(O按荧光粉的化学组成表示式称取如下原料 Sr3N2: 1.66 Ca3N2: 0.66gAIN: 1.37 gSi3N4Il.56gEu2O3: 0.47 gEr2O3: 0.13 gH3BO3: 0.032 g
(2)将上述原料经研磨混匀后，在氮气、氢气(3:1，v/v)还原气氛下，1700°C烧结6小时，冷却后粉碎过筛，通过上述方法得到的荧光材料球磨粉碎后即得到本发明中所用的荧光材料。将制得氮化物荧光材料与蓝光LED芯片直接封装制得LED植物生长灯，器件封装过程中所用荧光粉的重量比为封装胶的30%。其电致发射光谱图如图4所示。实施例5
将实施实例3制备的波长R660和实施实例2制备的波长R680的红色氮化物荧光粉按重量比6:4比例混合后，与蓝光LED芯片直接封装制得LED植物生长灯，器件封装过程中所用荧光粉的重量比为封装胶的15%，其电致发射光谱图如图5所示。以上实施例中所用到的LED蓝光芯片均为GaN基无机半导体LED晶粒，发射光谱主峰位于440 470nm。以上实施例仅为介绍本发明的优选案例，对于本领域技术人员来说，在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易 见的变化和改进，都应被视为本发明的一部分。
权利要求
1.一种LED灯用红色荧光粉，其特征在于，所述红色荧光粉的化学表示式为M1^yAlSiN3: xEu2+, yRe3+，Re3+为 Ce3+，Dy3+，Nd3+，HO3+，Er3+中的一种或多种组合，M 为 Ca，Sr中的一种或者两种，0.0Ol彡X彡0.1，0彡y彡0.1。
2.权利要求1所述红色荧光粉的制备方法，包括如下步骤: (1)按荧光粉的表示式称取各元素的氧化物或氮化物，加入助熔剂硼酸和还原剂碳粉，研磨混匀； (2)步骤(I)所得混合物在还原气氛下，1500 1900°C烧结2 8h，冷却后粉碎过筛，得到所需突光粉。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳、或氮气和氢气的混合气。
4.一种LED植物生长灯，主要由蓝光芯片和稀土荧光粉封装而成，所述稀土荧光粉为权利要求1所述红色荧光粉的一种或多种组合。
5.根据权利要求4所述的LED植物生长灯，其特征在于，所述LED植物生长灯的发射光谱主峰位于630 720nm或者630 720nm和440 470nm的混合区。
6.根据权利要求4所述的LED植物生长灯，其特征在于，所述蓝光芯片为GaN基无机半导体LED晶粒，发射光谱主峰位于440 470nm。
7.根据权利要求4所述的LED植物生长灯， 其特征在于，LED植物生长灯器件封装过程中，荧光粉的用量为封装胶的4 30wt%。
全文摘要
本发明公开了一种基于氮化物红色荧光粉的LED植物生长灯。所述LED植物生长灯，主要由蓝光芯片和发射红橙光的稀土荧光粉封装而成，所述稀土荧光粉为M1-x-yAlSiN3:xEu2+,yRe3+中的一种或者多种组合，其中，Re3+=Ce3+,Dy3+,Nd3+,HO3+，Er3+中的一种或多种组合,M=Ca,Sr中的一种或者两种，0.001≤x≤0.1，0≤y≤0.1。本发明的LED植物生长灯的发射光谱主要集中在440～470nm的蓝光区和630～720nm的红橙光区，能有效促进植物生长及其开花结果，并且结构设计简单，操作方便，制作成本低，可广泛应用于植物生长方面。
文档编号C09K11/64GK103113884SQ201310046869
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者黎广才 申请人:江门市远大发光材料有限公司