一种白光发光二极管材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种白光发光二极管及其制备方法，是采用高温熔融方法制备磷酸盐玻璃材料，其中磷酸盐玻璃材料包括有稀土元素和过渡族元素，稀土元素是选自Eu3+、Sm3+、Dy3+或Er3+中的至少一种元素或其组合，过渡族元素是选自Mn2+、Sb3+、Pb2+或Sn2+的至少一种元素或其组合。并且，通过对磷酸盐玻璃材料进行热处理制程，得到单一基质的磷酸玻璃陶瓷荧光材料，使其在紫外光的激发下能同时发射红光、绿光和蓝光。

【技术实现步骤摘要】
一种白光发光二极管材料及其制备方法
本专利技术属于一种发光二极管的领域，具体地说，涉及一种白光发光二极管材料及其制备方法。
技术介绍
近年来随着科技的进步，发光二极管的发光效率高，且具有节能与环保的特性，使用者对于发光二极管(lightemittingdiode，LED)照明的需求日益增加，对照明质量的要求也逐渐提高，目前已渐渐取代传统的光源。与传统光源相较之下，发光二极管具有发光效率佳、寿命长、可靠度高不易破损、省电环保以及体积小等优点，故其应用的范围非常广泛。发光二极管是一种半导体组件，可发出冷光光束，在白光发光二极管中，最重要的是关乎于荧光材料的组成，这将影响到发光效率、安定性、演色性、色温、使用寿命等特性，目前大多应用于指示灯、显示板等产品。目前白光二极管的发光种类大致可分为单芯片型和多芯片型，其中多芯片型使用红、绿、蓝三色发光二极管混合成白光，此方式的优点是可视不同需要调整所欲产生的光色。近年来，有不同的方法试图利用发光二极管作出白光光源。第一种方案是将红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色的发光二极管芯片组合在一起，以实现白光光源的生成。但是，不同颜色的发光二极管芯片随着工作温度的升高，芯片的发光亮度下降的程度差别很大，其结果是造成混合白光的色坐标的漂移，白光的纯度较差。同时，由于现有技术的发光二极管的芯片缺少黄色调，显色指数很低，只能达到30％左右，而且色彩均匀度较差。第二种方案是蓝光发光二极管激发黄光的荧光粉，通过蓝光和黄光的组合实现白光。这种方案的红光光通量较小，导致其显色性和色彩均匀度较差。另一方面，第二种方案的发光效率仅为28-35流明/瓦(lm/W)之间，所得到的白光发光二极管的照明效果也不够真实。
技术实现思路
有鉴于此，本申请所要解决的是现有技术的白光发光二极管的显色指数和色彩均匀度较差，以及照明效果也不够真实等光效率低落的技术问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种白光发光二极管材料及其制造方法，采取了如下技术方案：本申请的白光发光二极管材料包括磷酸盐玻璃陶瓷，而磷酸盐玻璃陶瓷参杂有稀土元素和过渡族元素，其中稀土元素是选自Eu3+、Sm3+、Dy3+或Er3+中的至少一种元素或其组合，过渡族元素是选自Mn2+、Sb3+、Pb2+或Sn2+的至少一种元素或其组合。本申请的白光发光二极管材料在紫外光的激发下能够产生红光、绿光和蓝光，并且混合成白光。如上所述的白光发光二极管材料，其中磷酸盐玻璃陶瓷的磷酸盐基质为A2O-BO-C2O3-DO2-P2O5，其中A选自Li、Na或K中的至少一种元素，B选自Ca、Ba、Be中的至少一种元素，C选自Al或B中的至少一种元素，D选自Zr或Ti中的至少一种元素。如上所述的白光发光二极管材料，其中磷酸盐玻璃陶瓷的各元素的成分比例为以下组成：xA2O-yBO-zC2O3-kDO2-70mol％P2O5，而x+y+z+k＝30mol％。如上所述的白光发光二极管材料，其中磷酸盐玻璃陶瓷的晶体尺寸范围在80纳米至200纳米之间。如上所述的白光发光二极管材料，其中磷酸盐玻璃陶瓷的优选晶体尺寸范围为100纳米。如上所述的白光发光二极管材料，其中紫外光的波长范围在350纳米至370纳米之间。如上所述的白光发光二极管材料，其中紫外光的优选波长范围为360纳米。如上所述的白光发光二极管材料，其中磷酸盐玻璃陶瓷中掺杂的所述稀土元素和所述过渡族元素为Sb3+、Mn2+及Eu3+的组合。如上所述的白光发光二极管材料，其中磷酸盐玻璃陶瓷中掺杂的Sb3+、Mn2+及Eu3+离子的mol％浓度比为8：2：1。另外，本申请的白光发光二极管材料的制备方法包括以下步骤：首先混合稀土元素和过渡族元素的金属氧化物和盐类，以形成磷酸盐玻璃粉体，其中所述稀土元素，选自Eu3+、Sm3+、Dy3+或Er3+中的至少一种元素或其组合，所述过渡族元素，选自Mn2+、Sb3+、Pb2+或Sn2+的至少一种元素或其组合。接着对所述磷酸盐玻璃粉体施以高温熔融处理，以形成磷酸盐玻璃陶瓷，最后对所述磷酸盐玻璃陶瓷施以热处理，以在所述磷酸盐玻璃陶瓷内部生长晶体颗粒。如上所述的白光发光二极管材料的制备方法，其中还包括以下步骤：对经过热处理后的所述磷酸盐玻璃陶瓷施以退火处理。如上所述的白光发光二极管材料的制备方法，其中还包括以下步骤：掺入玻璃形成剂于所述磷酸盐玻璃粉体，其中所述玻璃形成剂为SiO2或是B2O3。如上所述的白光发光二极管材料的制备方法，其中还包括以下步骤：掺入Li+、Mg2+或Zn2+等离子元素于所述磷酸盐玻璃粉体。如上所述的白光发光二极管材料的制备方法，其中高温熔融处理的制程是以每分钟升温2摄氏度至1400摄氏度。如上所述的白光发光二极管材料的制备方法，其中热处理的温度范围在400摄氏度至600摄氏度之间。与现有技术相比，本申请采用最简单的生产工艺制备一种单一基质的白光发光二极管发光粉，在紫外光的激发下，实现发光粉体能够发射出较强的红光、绿光和蓝光，进而混光而得到白光，藉此提高发光的显色性和显色指数等性能。本申请所得到的白光发光二极管的显色指数接近85％，发光效率为100流明/瓦(lm/W),远超过目前荧光灯的效率。并且，本申请的白光发光二极管的色坐标接近标准白光(X＝0.333，Y＝0.333)的色坐标，而且色温控制在适合室内照明3500K左右，使用寿命亦能达到6-8万小时。综上所述，本申请不仅改善了现有技术所采用的蓝光芯片加上黄光荧光粉的不足之处，还获得以下的技术效果：1)在紫外光的激发下，掺稀土和过渡族的磷酸盐玻璃陶瓷能够同时发射强的白光。2)通过调整掺杂的发光离子的浓度和比例可以实现发旋旋光性能的改变，实现色温和显色性能是可控制的。3)制备材料的工艺简单，发光粉的生产成本很低，适用于较大规模生产。4)对于磷酸盐玻璃进行严格的热处理工艺，使磷酸盐玻璃能够进一步的结晶化，即在磷酸盐玻璃内部生长出一定大小和一定数量的微晶，从而改善材料的物理和化学性能，提高其发旋旋光性能。5)可产生高亮度及高演色性的白光，有效解决传统白光发光二极管演色性差的问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是本申请实施例的白光发光二极管材料的制备方法流程图。具体实施方式以下将配合图式及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。请参考图1本申请实施例的白光发光二极管材料的制备方法流程图，以下将对本申请的白光发光二极管材料及其制备方法进行具体实施例的说明。本申请所提出一实施例的白光发光二极管材料的制备方法，其步骤如下：首先，将稀土元素和过渡族元素的金属氧化物和盐类相互混合，以形成磷酸盐玻璃粉体，如图1中所示的步骤110。其中，本申请所使用的稀土元素是选自Eu3+、Sm3+、Dy3+或Er3+中的至少一种元素或其组合，过渡族元素则是选自Mn2+、Sb3+、Pb2+或Sn2+的至少一种元素或其组合。接着，对掺杂了稀土元素和过渡族元素的磷酸盐玻璃粉体施以高温熔融处理，以形成磷酸盐玻璃陶瓷，如图1中所示的步骤120。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光发光二极管材料，其特征在于，所述白光发光二极管材料包括磷酸盐玻璃陶瓷，所述磷酸盐玻璃陶瓷更包括：稀土元素，选自Eu3+、Sm3+、Dy3+或Er3+中的至少一种元素或其组合；以及过渡族元素，选自Mn2+、Sb3+、Pb2+或Sn2+的至少一种元素或其组合；其中，所述白光发光二极管材料在紫外光的激发下能够产生红光、绿光和蓝光，并且混合成白光。

【技术特征摘要】
1.一种白光发光二极管材料，其特征在于，所述白光发光二极管材料包括磷酸盐玻璃陶瓷，所述磷酸盐玻璃陶瓷更包括：稀土元素，选自Eu3+、Sm3+、Dy3+或Er3+中的至少一种元素；以及过渡族元素，选自Mn2+、Sb3+、Pb2+或Sn2+的至少一种元素；其中，所述白光发光二极管材料在紫外光的激发下能够产生红光、绿光和蓝光，并且混合成白光；其中，所述磷酸盐玻璃陶瓷中掺杂的所述稀土元素和所述过渡族元素为Sb3+、Mn2+及Eu3+的组合，且所述磷酸盐玻璃陶瓷中掺杂的Sb3+、Mn2+及Eu3+离子的mol％浓度比为8：2：1。2.如权利要求1所述的白光发光二极管材料，其特征在于，所述磷酸盐玻璃陶瓷的磷酸盐基质为A2O-BO-C2O3-DO2-P2O5，其中A选自Li、Na或K中的至少一种元素，B选自Ca、Ba、Be中的至少一种元素，C选自Al或B中的至少一种元素，D选自Zr或Ti中的至少一种元素。3.如权利要求2所述的白光发光二极管材料，其特征在于，所述磷酸盐玻璃陶瓷的各元素的成分比例为以下组成：xA2O-yBO-zC2O3-kDO2-70mol％P2O5，而x+y+z+k＝30mol％。4.如权利要求1所述的白光发光二极管材料，其特征在于，所述磷酸盐玻璃陶瓷的晶体尺寸范围在80纳米至200纳米之间。5.如权利要求1所述的白光发光二极管材料，其特征在于，所述磷酸盐玻璃陶瓷的晶体尺寸范围为100纳米。6.如权利要求1所述的白光发光二极管材料，其特征在于，所述紫外光的波长范围在350纳米至370纳米之间。7.如权利要求6所述的白光发光二极管材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋峰，汤志新，
申请(专利权)人：江苏金金照明有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32