一种荧光粉、一种发光材料混合物和一种发光材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种荧光粉、一种发光材料混合物和一种发光材料，其特征在于，所述混合物包括蓝色余晖发光材料A和黄色发光材料B，其中，所述蓝色余辉发光材料A是：Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+、CaS：Bi3+，Na+、CaS：Cu+，Na+或CaSrS：Bi3+中的至少一种，所述黄色发光材料B是：Y2O3·Al2O3·SiO2：Ce·B·Na·P、Tb3Al5O12：Ce、Y2O2S：Mg，Ti、Sr3SiO5：Eu2+，Dy3+、CaS：Sm3+、YAG：Ce或TAG：Ce中的至少一种，所述蓝色余辉发光材料A与所述黄色发光材料B的重量配比是10～70wt％：30～90wt％，在提供未经整流成直流电的交流电的情况下，所述混合物能够与LED芯片配合发出低频闪的光线。
【专利说明】一种焚光粉、一种发光材料混合物和一种发光材料
[0001] 本发明是原申请号为CN201080065355. 9、原申请日为2010年7月9日、原发明名 称为白光LED照明装置的分案申请，优先权号为CN201010123249. 3，其中，所述原申请是基 于国际申请号PCT/CN2010/075081进入中国国家阶段的发明专利申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种用于白光LED、由蓝色余辉发光材料和黄 色发光材料构成的突光粉和发光材料和混合物。
【背景技术】
[0003] 目前，LED用于照明、显示和背光源等领域，并以其节能、耐用、无污染等优点作为 最有希望的下一代照明方式而引起广泛的重视。实现白光LED有多种方案，其中采用蓝 光LED芯片和黄色荧光粉组合来实现白光发射是当前制备白光LED最为成熟的技术方案。 1967年《Appl.Phys.Lett.》第11卷第53页报道了发光材料Y3A150 12 :Ce3+，该材料具有黄色 发光，最强发光波长在550纳米，寿命小于100纳秒。1997年《Appl. Phys. A》第64期417 页报道了利用Y3A15012 :Ce3+的黄色发光和蓝光氨化嫁实现了 LED白光发射，此技术是当前 制备白光LED最为成熟的技术方案。但在实际应用中，随着工作中器件温度的升高，蓝光 LED芯片和荧光粉的发光强度都会下降，而且荧光粉的发光强度下降更为显著，这就影响 LED的使用。传统LED都用直流电做为驱动能源，然而目前不论是家庭、工商业或公共用电， 大多以交流电的方式提供，因此在使用LED作为照明等用途时必须附带整流变压器将交流 /直流转换，才能确保LED的正常运作。但在交流/直流转换的过程中，有高达15?30% 的电力耗损，同时转换设备成本也很可观，在安装上也费工费时，效率不高。CN100464111C 公布了一种利用不同发光颜色的LED芯片并联在交流电源中的交流LED灯，主要描述不同 颜色的LED芯片在一起构成白光，及其具体电路，如红、绿和蓝色发光芯片，而没有涉及发 光粉。美国专利US7, 489, 086B2公布了一种交流LED驱动装置及使用它的照明器件。该专 利也着重于电路的组成，面对发光粉未见创新报道，仍然是使用传统Y3A15012 :Ce3+发光粉。
[0004] 关于发光粉的改进，中国专利CN101118935A公开了白光LED及其照明装置。该发 明要解决的技术问题在于提供具有发光效率高、显色性好和蓄光性的白光LED。其具有以下 技术特征：包括紫光、紫外或蓝光的LED芯片及形成于所述LED芯片的发光面上，并由在所 述紫光、紫外或蓝光激发下分别发出不同颜色的光的红色荧光粉、绿色荧光粉和选择蓝绿 色突光粉、橙（或黄）色突光粉中至少一种突光粉构成的突光粉层，所述突光粉可以由双组 份荧光粉组成，一个组分具有蓄光性，另一组分具有非蓄光性。但是该发明完全未涉及在交 流电下使用的LED，更未提到频闪、发热的问题。
[0005] 中国专利CN101052254B公开了驱动LED发光的方法。该发明的目的是提供一种 驱动LED发光的方法，电源经脉冲发生装置产生具有一定占空比的超额定脉冲电流，所述 超额定脉冲电流的频率为lKHz至1GHz，该超额定脉冲电流驱动LED间隔、超亮度发光，间隔 的频率达到一定的高频，人的眼睛识别到的是连续的发光。该发明的技术手段是使脉冲电 流间隔的频率达到一定高频（lKHz至1GHz)，目的是利用人眼的视觉暂留的生理现象使得 人的肉眼无法识别发光器件的波动。在此种情况下虽然人眼无法识别脉冲发光的波动性， 但实际上LED依然是在脉冲波动光下进行工作。对于采用几十至几百赫兹的脉冲电流，如 何才能达到白光LED照明装置不产生频闪，采用什么样组分的发光涂层能克服脉冲电供电 时，当电流周期变化时，造成的光输出不稳定，频闪对眼睛的伤害，这些是不可预知的，没有 从根本上解决频闪问题。
[0006] 中国专利CN101208813B公开了用于交流电力操作的发光装置。该发明公开的交 流发光装置具有由若干发光单元串联构成的LED晶片。这些晶片在交流电源下工作的前 提是必须采用桥式整流器。众所周知，桥式整流器的作用是把交流电变为直流电，仍然没有 摆脱LED驱动电路对整流器的依赖，并不能明显提升LED照明设备整体使用寿命和降低成 本。虽然在文件最后部分有提到"延迟磷光体衰减时间为1毫秒以上，该延迟磷光体可以采 用各种已知荧光粉"的技术构想，但是从描述可以看出这纯粹只是一种猜想，而没有投入实 用，同时仅概念性提出了交流直接驱动LED芯片与荧光粉的组合，但其中根本就没有公开 任何技术细节。
[0007] 通过对上述现有技术的分析，中国专利CN101118935A、中国专利CN101052254B和 中国专利CN101208813B及其结合都没有给出采用交流直接驱动LED芯片发出低频闪光线 的技术方案。
[0008] 本发明的发明人研究了一种具有黄色长余辉现象的Y203 *A1203 *Si02 :Ce *Na *P 发光材料以及使用它的白光LED照明装置（中国专利申请200910307357. 3)。目前，仍然需 要进行对用于交流LED白光照明装置的发光材料的研究，以克服温度淬灭效应和交流电流 方向改变给交流LED白光照明装置带来的影响，为LED白光照明领域提供更多选择。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种新的LED白光照明装置。
[0010] 本发明的技术方案：蓝光LED芯片或紫外芯片+蓝色余辉发光材料A+黄色发光材 料B。其中，蓝色余辉发光材料A与黄色发光材料B的重量配比为10-70wt% :30-90wt%。 优选的是：20_50wt% :50-80wt%。
[0011] 进一步地，所述蓝色余辉发光材料A的发光波长峰值在440-490纳米之间。
[0012] 进一步地，所述蓝色余辉发光材料 A 为 Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+、Sr2MgSi20 7 :Eu2+，Dy3+、 CaS :Bi3+，Na+、CaS :Cu+，Na+ 或 CaSrS :Bi3+ 中的至少一种。
[0013] 所述黄色发光材料B的发光波长峰值在520-580纳米之间。
[0014] 进一步地，黄色发光材料B是具有余辉现象的发光材料、不具有余辉的黄色发光 材料，或二者混合。
[0015] 进一步地，黄色发光材料 B 是：Y203 ? A1203 ? Si02 :Ce ? B ? Na ? P、Y202S :Mg，Ti、 Sr3Si05 :Eu2+，Dy3+、Ca2MgSi20 7 :Eu2+，Dy3+、CaS :Sm3+、YAG :Ce 或 TAG :Ce 中的至少一种。
[0016] 本发明LED白光照明装置的白光发射来自于在蓝光LED芯片或紫外芯片的激发 下，蓝色余辉发光粉发射的蓝光，黄色发光粉发射的黄光与芯片的光组合成白光。
[0017] 用紫光和紫外LED芯片也能激发上述发光粉，产生同样的效果。
[0018] 本发明发光材料涂层可以采用蓝色余辉发光材料A+黄色发光材料B的混合发光 涂层。也可以先将蓝色余辉发光材料A涂在芯片上后再在蓝色余辉发光材料A涂层上黄色 发光材料B。
[0019] 本发明交流LED白光照明装置原理如下：
[0020] 通过附图1中所示的交流LED照明装置的基本模块示意图可以看出，由于交流电 的周期性特性，所以基于此模块的LED的发光也会具有明暗变化的周期性，亦即发光频闪， 从而影响器件的使用。
[0021] 本发明由于采用具有余辉特性的发光材料，在激发光源消失时能维持发光，这样， 在基于本发明方案的交流LED白光照明装置中，当电流周期变化时，蓝色余辉材料会发射 蓝色余辉，起到了弥补蓝光和激发黄色发光粉的作用，从而克服了由于交流电波动导致的 LED芯片的发光颇闪对照明器件的影响，使器件在交流周期的光输出保持稳定。另外，由于 在交流周期内LED芯片有半个周期不工作，使得其热效应下降，这样有助于克服现有LED白 光照明装置使用中碰到的芯片发热带来的系列难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为交流LED发光装置LED基本模块示意图
[0023] 图 2 为 Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+ 余辉光谱
[0024] 图 3 为 Sr2MgSi207 :Eu2+，Dy3+ 余辉光谱
[0025] 图 4 为 Y203 ? A1203 ? Si02 :Ce ? B ? Na ? P 的光致发光光谱
[0026] 图5为LED发光单元组成示意图
[0027] 图5-1，1为蓝色余辉发光材料A+黄色发光材料B的混合发光涂层；2为蓝光、紫 光或紫外LED芯片；3为透镜。
[0028] 图5-2, 2为蓝光、紫光或紫外LED芯片；3为透镜，5为蓝色余辉发光材料A的涂 层，4为黄色发光材料B的涂层。
[0029] 以下通过实施例形式的【具体实施方式】，对本发明的上述内容再作进一步的详细说 明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例，凡基于本发明上述内容 所实现的技术均属于本发明的范围。特别是在基本电路组成上，本发明的实施例仅给出了 最简单的单向串联式电路，但本发明的交流LED照明装置的电路并不局限于此，还包括如 反向串并联式电路和桥式电路。实施例中，蓝光LED芯片的发射波长为460纳米，紫光LED 芯片的发射波长为400nm，紫外LED芯片的发射波长为365nm。
【具体实施方式】
[0030] 一种新的LED白光照明装置，它是由蓝光LED芯片+蓝色余辉发光材料A+黄色发 光材料B组成。其中，蓝色余辉发光材料A与黄色发光材料B的重量配比为10?70wt% : 30 ?90wt%。优选的是：20 ?50wt% :50 ?80wt%。
[0031] 其中，蓝色余辉发光材料A的发光波长峰值在440?490纳米之间，如：Sr4Al 14025 : Eu2+，Dy3+、Sr2MgSi20 7 :Eu2+，Dy3+、CaS :Bi3+，Na+、CaS :Cu+，Na+ 或 CaSrS :Bi3+。可以是一种或 一种以上蓝色余辉发光材料的组合。
[0032] 黄色发光材料B可以是具有余辉现象的发光材料，也可以是不具有余辉的黄色发 光材料，或是二者混合。其发光波长峰值在520?580纳米之间。具有余辉现象的发光材 料：Ce 激活的具有余辉现象的 Y203 ? A1203 ? Si02 :Ce ? B ? Na ? P、Y202S :Mg，Ti、Sr3Si05 :Eu2+， Dy3+、Ca2MgSi207 :Eu2+，Dy3+、CaS :Sm3+ ;不具有余辉的黄色发光材料 YAG :Ce 和 TAG :Ce。
[0033] 本发明LED白光照明装置的白光发射来自于在蓝光LED芯片激发下，蓝色余辉发 光粉发射的蓝光，黄色发光粉发射的黄光与芯片的光组合成白光。
[0034] 本发明交流LED白光照明装置通过并联两个反向的LED或桥式电路可以实现交流 输入。但是由于交流电的周期性特性，所以基于此两个模块的LED的发光也会具有明暗变 化的周期性，亦即发光频闪，从而影响器件的使用。
[0035] 本发明由于采用具有余辉特性的发光材料，在激发光源消失时能维持发光，这样， 在基于本发明方案的交流LED白光照明装置中，当电流周期变化时，蓝色余辉发光材料会 发射蓝色余辉，起到弥补蓝光和激发黄色发光粉的作用，从而克服了由于交流电波动导致 的LED芯片的发光频闪对照明器件的影响，使器件在交流周期的光输出保持稳定。另外，由 于在交流周期内LED芯片有半个周期不工作，使得其热效应下降，这样有助于克服现有LED 白光照明装置使用中碰到的芯片发热带来的系列难题。
[0036] 以下是具体实施例。
[0037] 实施例 1-18
[0038] 表 1
[0039]
【权利要求】
1. 一种用于交流直接驱动型LED芯片的荧光粉，其特征在于，所述荧光粉包括蓝色余 晖发光材料A和黄色发光材料B，其中， 所述蓝色余辉发光材料A 是：Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+、CaS :Bi3+，Na+、CaS :Cu+，Na+或 CaSrS : Bi3+中的至少一种， 所述黄色发光材料 B 是：Υ203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、Tb3Al5012 :Ce、Y202S :Mg，Ti、 Sr3Si05 :Eu2+，Dy3+、CaS :Sm3+、YAG :Ce 或 TAG :Ce 中的至少一种， 所述蓝色余辉发光材料A与所述黄色发光材料B的重量配比是10?70wt% :30? 90wt %， 在直接提供未经整流成直流电的交流电的情况下，所述荧光粉能够与LED芯片配合发 出低频闪的光线。
2. -种具有余辉特性的发光材料，其特征在于，所述发光材料包括蓝色余晖发光材料 A和黄色发光材料B，其中， 所述蓝色余辉发光材料A 是：Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+、CaS :Bi3+，Na+、CaS :Cu+，Na+或 CaSrS : Bi3+中的至少一种， 所述黄色发光材料 B 是：Υ203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、Tb3Al5012 :Ce、Y202S :Mg，Ti、 Sr3Si05 :Eu2+，Dy3+、CaS :Sm3+、YAG :Ce 或 TAG :Ce 中的至少一种， 所述蓝色余辉发光材料A与所述黄色发光材料B的重量配比是10?70wt% :30? 90wt %， 在直接提供未经整流成直流电的交流电的情况下，所述发光材料能够与LED芯片配合 发出低频闪的光线。
3. -种用于白光LED芯片的突光粉，其特征在于，所述突光粉包括蓝色余晖发光材料A 和黄色发光材料B，其中， 所述蓝色余辉发光材料A 是：Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+、CaS :Bi3+，Na+、CaS :Cu+，Na+或 CaSrS : Bi3+中的至少一种， 所述黄色发光材料 B 是：Υ203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、Tb3Al5012 :Ce、Y202S :Mg，Ti、 Sr3Si05 :Eu2+, Dy3+、CaS :Sm3+、YAG :Ce 或 TAG :Ce 中的至少一种， 所述蓝色余辉发光材料A与所述黄色发光材料B的重量配比是10?70wt% :30? 90wt %， 在直接提供未经整流成直流电的交流电的情况下，所述混合物能够与LED芯片配合发 出低频闪的光线。
4. 一种蓝色余辉发光材料与黄色发光材料的混合物，其特征在于，所述混合物包括蓝 色余晖发光材料A和黄色发光材料B，其中， 所述蓝色余辉发光材料A 是：Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+、CaS :Bi3+，Na+、CaS :Cu+，Na+或 CaSrS : Bi3+中的至少一种， 所述黄色发光材料 B 是：Υ203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、Tb3Al5012 :Ce、Y202S :Mg，Ti、 Sr3Si05 :Eu2+，Dy3+、CaS :Sm3+、YAG :Ce 或 TAG :Ce 中的至少一种， 所述蓝色余辉发光材料A与所述黄色发光材料B的重量配比是10?70wt% :30? 90wt %， 在直接提供未经整流成直流电的交流电的情况下，所述混合物能够与LED芯片配合发 出低频闪的光线。
5. 如权利要求1至4之一所述的荧光粉、混合物或发光材料，其特征在于，所述蓝色余 辉发光材料A还包括Sr2MgSi 207 :Eu2+，Dy3+，所述黄色余辉发光材料B还包括Y3A150 12 :Ce和 / 或 Ca2MgSi207 :Eu2+，Dy3+。
6. 如权利要求5所述的荧光粉、混合物或发光材料，其特征在于，所述发光材料包括： 40wt% Sr4Al14025 :Eu2+, Dy3 和 60wt% Υ203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P ;或者 35wt% Sr2MgSi207 :Eu2+，Dy3+和 65wt% Y3A15012 :Ce ;或者 10wt% Sr2MgSi207 lEu'Dy'SOwt% Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+和 60wt% Tb3Al5012 :Ce ;或者 5wt% Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>30wt% Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>15wt% CaS ：Bi3+, Na+>25wt% Y203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、10wt% Sr3Si05 :Eu2.，Dy3+ 和 15wt% Ca2MgSi207 :Eu2.，Dy3+ ; 或者 lOwt % Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>15wt % CaSrS ：Bi3+>35wt % Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>5wt % CaS :Bi3.，Na+、5wt % CaS :Cu+，Na+、5wt % Y202S :Mg，Ti 和 25wt % Y203 · A1203 · Si02 : Ce · B · Na · P ;或者 5wt % Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>15wt % CaSrS ：Bi3+>20wt % Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>15wt % Sr3Si05 :Eu2+，Dy3+、20wt% Ca2MgSi207 :Eu2+，Dy3+和 25wt% Y3A15012 :Ce ;或者 35wt% CaS ：Bi3+,Na\25wt% Y203 *A1203 *Si〇2 ：Ce *B *Na *PU0wt% CaS ：Sm3\l5wt% Y202S :Mg, Ti、5wt% Sr3Si05 :Eu2+, Dy3+ 和 lOwt% Ca2MgSi207 :Eu2+, Dy3+ ;或者 45wt% Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+ 和 55wt% Y203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P ;或者 40wt% Sr2MgSi207 :Eu2+，Dy3+和 60wt% Y3A15012 :Ce ;或者 lOwt% Sr2MgSi207 lEu'Dy'SSwt% Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+和 55wt% Tb3Al5012 :Ce ;或者 5wt% Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>25wt% Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>15wt% CaS ：Bi3+, Na+>25wt% Y203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、20wt% Sr3Si05 :Eu2.，Dy3+ 和 lOwt% Ca2MgSi207 :Eu2.，Dy3+ ; 或者 lOwt % Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>10wt % CaSrS ：Bi3+>35wt % Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>5wt % CaS :Bi3.，Na+、5wt % CaS :Cu+，Na+、10wt % Y202S :Mg，Ti 和 25wt % Y203 · A1203 · Si02 : Ce · B · Na · P ;或者 40wt% Sr2MgSi207 :Eu2+，Dy3+和 60wt% Y3A15012 :Ce ;或者 30wt% Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+和 70wt% Tb3Al5012 :Ce ;或者 20wt% Sr2MgSi207 :Eu2+，Dy3+、35wt% Sr4Al14025 :Eu2+，Dy3+ 和 45wt% Y203 · A1203 · Si02 : Ce · B · Na · P ;或者 lOwt % Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>25wt % Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>5wt % CaS ：Bi3+, Na+>30wt% Y203 · A1203 · Si02 :Ce · B · Na · P、15wt% Sr3Si05 :Eu2.，Dy3+ 和 15wt% Ca2MgSi207 :Eu2.，Dy3+ ; 或者 15wt% Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>5wt% CaSrS ：Bi3+>10wt% Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+>5wt% CaS ： Bi3+，Na+、5wt% CaS :Cu+，Na+、20wt% Y202S :Mg, Ti 和 40wt% Y203 ·Α1203 .Si02 :Ce ·Β .Na ·Ρ ; 或者 lOwt % Sr2MgSi207 ：Eu2+, Dy3+>5wt % CaSrS ：Bi3+>35wt % Sr4Al14025 ：Eu2+, Dy3+> 15wt % Sr3Si05 :Eu2+, Dy3+、15wt% Ca2MgSi207 :Eu2+, Dy3+ 和 20wt% Y3A15012 :Ce。
7. 如权利要求6所述的荧光粉、混合物或发光材料，其特征在于，所述蓝色余晖发光材 料A的发光波长峰值在440?490纳米之间，所述黄色发光材料B的发光波长峰值在520? 580纳米之间。
8. 如权利要求5所述的荧光粉、混合物或发光材料，其特征在于，所述蓝色余辉发光材 料A与所述黄色发光材料B的重量配比是20?50wt% :50?80wt%。
9. 如权利要求7所述的荧光粉、混合物或发光材料，其特征在于，所述LED芯片是蓝光 LED芯片或紫光LED芯片或紫外LED芯片，其中， 所述蓝光LED芯片的发射波长为460纳米， 所述紫光LED芯片的发射波长为400纳米， 所述紫外LED芯片的发射波长为365纳米。
10. 如权利要求9所述的荧光粉、混合物或发光材料，其特征在于，所述蓝色余辉发光 材料A和所述黄色发光材料B经过500目筛子筛选。
【文档编号】C09K11/80GK104263370SQ201410221601
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2010年7月9日 优先权日:2010年3月12日
【发明者】张明, 赵昆, 李东明 申请人:四川新力光源股份有限公司