一种用于蓝光芯片的封装材料及其白光led封装方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光源的封装材料领域，具体涉及一种用于蓝光芯片的封装材料及其白 光LED封装方法。
【背景技术】
[0002] 显色指数，是光源对物体的显色能力的评价指标。显色指数分为一般显色指数和 特殊显色指数，一般显色指数是光源对国际照明委员会规定的8种颜色样品的特殊显色指 数的平均值，Rl~R8八种彩度中等的标准色样。这8种颜色样品选自孟塞尔色标，包含各种 有代表性的色调，它们具有中等彩度和明度。特殊显色指数是光源对某一选定的标准颜色 样品的显色指数。国际照明委员会除规定计算一般显色指数用的8种色样外，还补充规定了 计算特殊显色指数用的颜色样品，R9~R15红、黄、绿、蓝、欧美青年妇女的肤色、叶绿色、亚 洲青年妇女的肤色。
[0003] 随着LED技术的发展，白光LED的应用领域也从大屏幕显示、景观照明、指示灯等特 种光源应用领域逐渐步入室内照明、医疗照明等领域，光源的光效、显色指数显得越来越重 要。但目前白光LED的光效与显色指数相互制约，很难同时达到很高的要求。目前的评价光 源的显色性只考虑物体的色彩保真度，并没有考虑物体的色彩饱和度，忽略了高饱和色的 显色指数R9-R14,特别是饱和红色的特殊显色指数R9对显色性优劣的视觉评价尤为重要。 实际应用上色彩饱和度对于测量效果却有较大的影响，这是因为若简单地对前8个低饱和 或者中等饱和的显色指数进行平均得到一般显色指数，有可能得到一个高的Ra值，但实际 上对高饱和色的色彩表现却比较差，不能反映出真实的色彩效果。
[0004] 目前，白光LED多使用蓝光芯片激发黄色荧光粉，但由于缺少红光成分导致白光 LED的色温较高、发光效率较低、显色指数低等问题，因此可用蓝光芯片激发蓝绿色荧光粉 加红色荧光粉，以达到降低色温、提高显色指数的目的。但这些方案的一般显色指数(Ra)在 80-90之间，特殊显色指数(R9)却仍然很低，使得白光的色彩饱和度不够，综合显色指数较 低，无法达到要求应用要求。
[0005] 目前的红色荧光粉波长一般在630-670nm，如需提高白光的光效，需要将波长蓝移 至605-630nm 左右。
【发明内容】
[0006] 为解决白光LED特殊显色指数低，导致显色效果差等问题，本发明提供了一种用于 蓝光芯片的封装材料及其白光LED封装方法，该封装材料通过在绿色荧光粉(510-530nm)与 红色荧光粉(620-640nm)的组合中加入一定量的1( 251?6:1114+粉体，该封装方法能在保证白 光LED发光效率基本不变的情况下，提尚白光的特殊显色指数R9,从而提尚白光的显色指 数。
[0007] -种用于蓝光芯片的封装材料，由以下重量百分重量的原料制成： 绿色荧光粉 10%~30%; 红色荧光粉 0.5%~7.5%;
[0008] Λ K2SiF6W 粉体 0.1%~10%; 灌封胶 余量。
[0009] 本发明用于蓝光芯片的封装材料，对蓝光芯片(460nm)进行封装，通过在绿色荧光 粉(510-530nm)与红色荧光粉(620-640nm)的组合中加入一定量的K 2SiF6 = Mn4+粉体。K2SiF6: Mn4+粉体在蓝光激发下实现波长在63 Inm的红光，半波宽仅3nm，能有效提高白光的R9值，从 而提高白光的综合显色指数。该封装材料封装的蓝光芯片，能在保证白光LED发光效率基本 不变的情况下，提尚白光的特殊显色指数R9，从而提尚白光的显色指数。
[0010] 所述的绿色焚光粉为 Lu2.98Al5012:0.02Ce 3+。
[0011] 所述的红色荧光粉为Sr2Si5N8: Eu2+。
[0012] 灌封胶可采用现有技术，所述的灌封胶可为环氧树脂、硅胶等中的一种或两种，经 一步优化为环氧树脂。
[0013] 进一步优选，所述的用于蓝光芯片的封装材料，由以下重量百分重量的原料制成： 绿色荧光粉 15%~25%; 红色荧光粉 ? %~4%;
[0014] K2SiF6Mn4+粉体 0.5% ~7%; 灌封胶 余量。
[0015] -种采用用于蓝光芯片的封装材料的白光LED封装方法，包括以下步骤：
[0016] 将绿色荧光粉（500~540nm，优选520nm)、红色荧光粉(600~660nm，优选630nm)和 K2SiF6: Mn4+粉体与灌封胶均匀混合，然后均匀涂敷在蓝光芯片（430~490nm，优选460nm) 上，进行封装，得到白光LED。
[0017]所述的绿色焚光粉为Lu2. S8Al5O12:0.02Ce3+，所述的制备方法包括:按照化学计量 比Lu2.98A15〇12 :0.02Ce3+，称量Lu2O3粉体、Al2O 3、Ce02置于玛瑙碾钵中，混合均匀，采用充满还 原气氛进行高温烧结，煅烧温度为900~1400 °C，时间为2~6h，烧结后进行退火处理，得到 Lu2.98Al5〇12:0.02Ce 3+荧光粉。进一步优化，煅烧温度为1000°C，煅烧时间为3h。
[0018] 所述的红色荧光粉为Sr2Si5N8: Eu2+，所述的制备方法包括：以Sr⑶3、SiO2、Si3N4、 Eu2O3为原料，按照化学计量比Sr2Si5N 8 = Eu2+称量，并将经过混合均匀的原料在还原气氛下 升温至1400~1600°C，反应5~9h，待烧结完后进行退火处理，得到Sr 2Si5N8 = Eu2+荧光粉。制 备Sr2Si5N8:Eu 2+荧光粉的煅烧温度为1400~1600°C，反应5~9h，进一步优化为煅烧温度为 1500°(：，反应时间为611。
[0019]所述的K2SiF6:Mn4+粉体的制备方法包括:按照K 2SiF6:Mn4+的化学计量比，将SiO2放 入HF/KMn〇4水溶液中，静置得到K2SiF6:Mn4+。
[0020] 所述的蓝光芯片可采用现有技术，如GaN、InGaN等，进一步优化可为GaN芯片。
[0021 ]所述的还原气氛可为氮气或氮氢混合气，进一步优化为氮氢混合气，即由体积百 分比95 %的N2和5 %的H2组成。
[0022] 所述的退化处理是在马弗炉中进行，烧结温度为400 °C~600，时间为1~3h，进一 步，烧结温度为500°C，时间为2h，主要能通过低温烧结去除因高温碳管炉煅烧而带来的碳 粉等杂质，提尚样品的纯度。
[0023]本发明在红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝光芯片封装中加 AK2SiF6 = Mn4+粉体能有效 地提高白光LED的显色指数，提高LED的照明质量，对LED光学照明的发展起到重要的推进作 用。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0025]本发明中通过加入一定量的K2SiF6 = Mn4+粉体，与红色荧光粉和绿色荧光粉一起涂 敷在蓝光芯片上进行封装，能在保持较好的发光效率的前提下，有效地提高饱和红光显色 指数R9,并进而提高白光的显色指数，解决目前市面上蓝光芯片封装技术中白光LED出现的 红色区域显色不足的问题。同时，采用本发明的封装方式，能在一定范围内降低白光LED的 色温，使LED发出的光让人感觉更加的温暖。本发明使用的粉体主要有Lu 2.98A15〇12 :0.02Ce3+ 荧光粉、Sr2Si5N8: Eu2+焚光粉和1(说？6:Mn4+粉体，三种粉体具有稳定的物理性能，能在长时 间的能量辐射下保持良好的光学性能。而且三种粉体所采用的制备工艺简单，成本低廉，具 有很好的市场价值。本发明中，新的荧光粉封装方法可以有效地提高白光的特殊显色指数 R9，提高白光的色彩饱和度，同时保持良好的发光效率，使得白光LED在橱窗照明、阅读照 明、医疗照明等领域具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0026] 图1为实施例1 (即对比例1)中得到的白光LED荧光光谱图；
[0027] 图2为实施例2中得到的白光LED荧光光谱图；
[0028] 图3为实施例3中得到的白光LED荧光光谱图；
[0029]图4为实施例4中得到的白光LED荧光光谱图；
[0030] 图5为实施例5(即对比例2)中得到的白光LED荧光光谱图。
【具体实施方式】
[0031] 实施例1(作为对比例1)
[0032] 在蓝光芯片（460nm)上涂敷0.255g的LuAG(520nm)绿色荧光粉与0.036g的 Sr2Si5N8: Eu2+红色荧光粉(630nm)，进行封装。
[0033] 1)按照化学计量比Lu2.98A15〇12 :0.02Ce3+，准确称量Lu2O3粉体、Al2O 3XeO2置于玛瑙 碾钵中，混合均匀，经过筛后移至坩埚中，采用充满还原气氛(体积百分比95%N2、5%H2)的 高温碳管炉进行高温烧结（l〇〇〇°C，3h)，烧结后在放入马弗炉中进行退火处理(500°C，2h)， 得到纯度高的Lu 2.98Α15〇12:0.02Ce3+荧光粉(即LuAG绿色荧光粉）。
[0034] 2)以SrCO3、SiO2、Si3NhEu 2O3为原料，按照化学计量比Sr2Si5N8: Eu2+称量，并将经过 混合均匀的原料放入高温碳管炉中，在还原气氛(体积百分比95%N2、5%H2)下升温至1500 °C反应6h。待烧结完后放入马弗炉中了进行退火处理（500°C，2h)，得到Sr2Si5N 8: Eu2+荧光 粉。
[0035] 3)准确称量0.255g制备得到的1^2.98415012:0.0206 3+荧光粉、0.0368制备得的 Sr2Si5N8 = Eu2+荧光粉与Ig的灌封胶均匀混合，然后均匀涂敷在蓝光芯片(460nm)的表面，进 行封装。
[0036] 实施例2
[0037] 在蓝光芯片（460nm)上涂敷0.255g的LuAG(520nm)绿色荧光粉与0.036g的 Sr2Si5N8 = Eu2+红色荧光粉(630nm)，再添加0 .Olg的K2SiF6 = Mn4+红色荧光粉(630nm)，进行封 装。
[0038] 1)按照化学计量比Lu2.98A150 12 :0.02Ce3+，准确称量Lu2O3粉体、Al2O 3XeO2置于玛瑙 碾钵中，混合均匀，经过筛后移至坩埚中，采用充满还原气氛(体积百分比95%N2、5%H2)的 高温碳管炉进行高温烧结，煅烧温度为l〇〇〇°C，时间为3h。烧结后在放入马弗炉中进行退火 处理(500°C，2h)，得到纯度高的Lu 2.98Al5012:0.02Ce3+荧光粉(即LuAG绿色荧光粉）。
[0039] 2)以3"03、3丨02、3刷4』1120 3为原料，按照化学计量比3〇3丨5他5112+称量，并将经过 混合均匀的原料放入高温碳管炉中，在还原气氛(体积百