一種熒光材料及使用其的發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光材料，其化學組成表示式為：aSr·bAl2O3·cSi6O19·dB2O3:xEu·yEr·zF·δK，其中0.4≤a≤0.8；0.5≤b≤1.7；1.5≤c≤1.9；0≤d≤0.2；0.001≤x≤0.1；0≤y≤0.09；0≤z<0.2；0≤δ<0.1；該材料可以被做為激發(fā)光源的發(fā)射光譜在300～500nm的紫外——綠光區(qū)域的發(fā)光元件激發(fā)，吸收激發(fā)光源的至少一部分發(fā)射光，發(fā)出純白色光。該發(fā)光材料可應用于發(fā)光裝置中。
【專利說明】一種熒光材料及使用其的發(fā)光裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光材料，特別涉及包括采用半導體發(fā)光元件(LED)在內的白光系及多色系發(fā)光裝置用的熒光材料，同時涉及陰極射線管(CRT)、等離子顯示板(PDP)、場效應管(FED)、電致發(fā)光(EL)、熒光顯示管等顯示裝置以及熒光燈等照明單元中使用的熒
光材料，其可以被作為激發(fā)光源的發(fā)射光譜在300~500nm的紫外-綠光區(qū)域的發(fā)光兀
件激發(fā)，吸收激發(fā)光源的至少一部分發(fā)射光，發(fā)出純白色光。
【背景技術】
[0002]顯示和照明技術的發(fā)展給人類的生活帶來巨大的改變，尤其是白光LED的出現(xiàn)，是LED從標識功能向照明功能跨出的實質性一步。白光LED最接近日光，更能較好反映照射物體的真實顏色。由于它還具有無污染、長壽命、耐震動和抗沖擊的鮮明特點，從技術角度看，白光LED無疑是LED最尖端的技術，將成為21世紀的新一代光源——第四代電光源，白光LED的應用市場將非常廣泛。
[0003]目前在現(xiàn)有【技術領域】，實現(xiàn)照明和顯示的方式，以通過紫外芯片或藍光芯片激發(fā)熒光材料的方法或者低壓汞放電產生紫外線激發(fā)熒光粉的方法為主。但是，由于受到熒光材料的限制，這些方法都存在一定的局限性。
[0004]如專利US5998925、US6998771、ZL00801494.9中，都是利用藍光芯片激發(fā)鈰激活的稀土石榴石熒光材料(如Y3Al5O12 = Ce, (Y，Gd) 3 (Al, Ga) 5012:Ce，簡稱YAG ;或Tb-石榴石，簡稱TAG)，通過藍光芯片激發(fā)熒光材料發(fā)出黃光與部分藍色芯片的藍光復合出白光。這種方法中，所使用的熒光材料在白光LED的應用和性能方面具有很大的局限性。首先，這種熒光材料的激發(fā)范圍在420~490nm的范圍內，最有效的激發(fā)在370~470nm的范圍內，對于紫外光區(qū)域和可見光的短波長側區(qū)域及綠光區(qū)域不激發(fā)；其次，這種稀土石榴石結構的熒光粉的發(fā)射光譜最大只能到540nm左右，缺少紅色成分，造成白光LED的顯色指數(shù)較低。
[0005]如專利US6649946、USPA20040135504、CN1522291A、CN1705732A、CN1596292A、CN1596478A、US6680569中，所涉及的是UV-藍光區(qū)域可以有效激發(fā)的稀土激活的氮化物或氮氧化物熒光材料。這種方法的熒光材料的有效激發(fā)波長范圍有所增加，發(fā)射范圍也可以從綠光到紅光，但是這種熒光材料的發(fā)光亮度較低，而且制造成本較高，作為實用化的LED熒光粉使用還有很大的局限性。
[0006]如專利USPA6351069中所涉及的是硫化物紅色熒光材料，這種熒光材料可以作為補色成分加入到白光LED中，用以彌補顯色指數(shù)，降低色溫。但是，硫化物熒光材料的發(fā)光亮度低，雖然提高顯色指數(shù)，卻降低LED的流明效率；而且，其化學穩(wěn)定性和耐老化性能差，并腐蝕芯片,縮短了 LED的使用壽命。
[0007]實際上，在現(xiàn)有其它已經授權或者正在申請的專利所闡述的各類熒光材料中，鋁酸鹽類熒光材料的激發(fā)光譜很難實現(xiàn)在可見光區(qū)的有效激發(fā)；而硅酸鹽類或者齒硅酸鹽類熒光材料則在熱穩(wěn)定方面性能稍差。
【發(fā)明內容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供了一種熒光材料；
本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供了一種使用該熒光材料的發(fā)光裝置；
所述突光材料的化學組成表示式為:aSr.bAl203.CSi6O19.dB203: xEu.yEr.zF.δ K,其中 0.4 ≤ a ≤ 0.8 ;0.5 ≤ b ≤ 1.7 ;1.5 ≤ c ≤ 1.9 ;0 ≤ d ≤ 0.2 ;0.001 ≤ X ≤ 0.1 ;O ^ y ^ 0.09 ；0 ^ z<0.2 ；0 ^ δ〈0.1 ;該材料可以被做為激發(fā)光源的發(fā)射光譜在300~500nm的紫外——綠光區(qū)域的發(fā)光元件激發(fā)，吸收激發(fā)光源的至少一部分發(fā)射光，發(fā)出純白色光。
[0009]在本發(fā)明中，通過精細調整熒光材料的堿土金屬的含量與組合來實現(xiàn)熒光材料的寬激發(fā)峰和發(fā)射峰的波長。稀土離子能級間的躍遷特征與晶體結構有著明顯的依賴關系，通過運用這種關系調節(jié)稀土離子的吸收或發(fā)射波長而形成不同顏色的發(fā)光。本發(fā)明中，所使用的Eu和其它激活劑離子，在晶體中所處的晶體場環(huán)境對其5d能態(tài)和4f-5d躍遷的影響非常明顯，躍遷的最大吸收和發(fā)射中心的位置隨著基質晶格環(huán)境的變化而發(fā)生明顯的變化，發(fā)射波長可以從紫外到紅光區(qū)域內精細調節(jié)變化。且通過精細調整熒光材料的堿土金屬的含量與組合，使在某些異質同晶系列化合物中，使發(fā)射中心位置可以隨基質化學組成的變化有規(guī)律的向長波或短波方向移動。在本發(fā)明中，利用電荷遷移(CTS)躍遷，即電子從配體(氧和Lv等)的充滿的分子軌道遷移到稀土離子內部的部分填充的4f殼層時，在光譜中產生較寬的電荷遷移，使譜帶的位置隨著環(huán)境的變化而變化。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
0.4Sr.0.9Α1203.1.8Si6019.0.1B2O3:0.003Eu.0.08Er.0.15F.0.05K
將上述物質各元素的氧化物或硝酸鹽按照摩爾比例稱取，將混合好的原料先在空氣氣氛下500°C預燒6小時后，冷卻，加入助熔劑5% (Wt)BaF2和2% (wt)H3BO3研磨后于750°C保溫燒結7小時。燒結體冷卻后粉碎、研磨。將所得粉體分散于乙醇中，通過采用連續(xù)流體沉降分離技術進行分級，保證熒光材料粒度分布均勻，干燥后得到中心粒徑約為6μπι的熒光材料。
[0011]實施例2:
0.56Sr.1.3Α1203.1.7Si6019.0.15Β203:0.005Eu.0.06Er.0.1F.0.07K
將上述物質各元素的氧化物或硝酸鹽按照摩爾比例稱取，將混合好的原料先在空氣氣氛下450°C預燒5小時后，冷卻，加入助熔劑3% (Wt)BaF2和2% (wt)H3BO3研磨后于700°C保溫燒結7小時。燒結體冷卻后粉碎、研磨。將所得粉體分散于乙醇中，通過采用連續(xù)流體沉降分離技術進行分級，保證熒光材料粒度分布均勻，干燥后得到中心粒徑約為5μπι的熒光材料。
[0012]實施例3:
本發(fā)明還涉及使用上述熒光材料的照明裝置，特別涉及使用作為激發(fā)光源使用的發(fā)光元件的發(fā)射主峰在300~500nm范圍內的半導體LED，尤其是發(fā)射白光的LED。
[0013]本發(fā)明的LED包括半導體發(fā)光芯片、陰電極、陽電極、管腳、熒光材料、封裝材料、引線、反光杯、貼膜。半導體發(fā)光芯片是GaInN芯片或GaN芯片。熒光材料中包括至少一種以上的本發(fā)明的熒光材料。封裝材料為透明樹脂，可以是透明環(huán)氧樹脂、透明硅膠等。
[0014]具體封裝工藝為:根據熒光材料的有效激發(fā)波長范圍選取具有相匹配的發(fā)射主峰波長的芯片。本實施例中，半導體發(fā)光芯片的發(fā)射主峰波長為450nm，分別選擇實施例1 一2所述的熒光材料。將選好的芯片進行固晶、打線、烘干。稱取熒光材料若干克與透明環(huán)氧樹脂按照適當?shù)谋壤旌暇鶆蚝?，均勻涂覆在半導體芯片上(點膠)。將點好膠的引線杯，放入真空烘箱固化后，插入灌有環(huán)氧樹脂的模具中，再經真空烘箱固化，最后脫模。熒光材料受芯片發(fā)射出藍紫光激發(fā)后發(fā)射出的黃色發(fā)射光譜與芯片的藍紫光復合而成白光。結果示于下表。
[0015]
【權利要求】
1.一種突光材料，其特征在于，化學組成表示式為:aSr ^bAl2O3 *cSi6019 *dB203:xEu *yEr?zF.δΚ，其中 0.4 ≤ a ≤ 0.8 ;0.5 ≤ b ≤ 1.7 ;1.5 ≤ c ≤ 1.9 ;0 ≤ d ≤ 0.2 ;0.001 ≤ x ≤ 0.1 ;O ≤ y ≤ 0.09 ；0 ≤ z<0.2 ；0 ≤δ〈0.1 ;該材料可以被做為激發(fā)光源的發(fā)射光譜在300~500nm的紫外——綠光區(qū)域的發(fā)光元件激發(fā)，吸收激發(fā)光源的至少一部分發(fā)射光，發(fā)出純白色光。
2.一種發(fā)光裝置，具有做為激發(fā)光源的發(fā)光元件及權利要求1所述的熒光材料，發(fā)光元件的發(fā)射光譜峰值在300~500nm的紫外——綠光區(qū)域范圍內，所述熒光材料吸收激發(fā)光源的至少一部分發(fā)射光，發(fā)出純白色光。
【文檔編號】H01L33/50GK103834394SQ201210491950
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權日:2012年11月28日
【發(fā)明者】張曉鳳 申請人:張曉鳳