一种含有碱土硼磷酸盐荧光粉的LED器件制造技术

本发明专利技术涉及ＬＥＤ领域，具体涉及一种含有碱土硼磷酸盐荧光粉的ＬＥＤ器件。本发明专利技术的ＬＥＤ器件，包括紫光ＬＥＤ晶粒和稀土荧光粉，所述稀土荧光粉为碱土硼磷酸盐，其化学组成表示式为（Ｓｒ↓［１－ｘ］Ｅｕ↓［ｘ］↑［２＋］）↓［６］Ｂ↓［ｍ］Ｐ↓［ｎ］Ｏ↓［２０］，０＜ｘ＝０．２，０＜ｍ＜１．５，４．５＜ｎ＜５．５。所述紫光ＬＥＤ晶粒为ＧａＮ基无机半导体ＬＥＤ晶粒，其发出的近紫外光位于３３０－４２０ｎｍ区域，优选３５０－４１０ｎｍ区域。上述碱土硼磷酸盐还可以加入其他荧光粉组成双组份稀土荧光粉或者三组分稀土荧光粉制成白光ＬＥＤ器件。本发明专利技术的ＬＥＤ器件稳定性高，一致性好，适用于批量生产，可广泛应用于显示和装饰照明方面。封装成的白光ＬＥＤ器件的光谱能量分布合理，弥补了传统白光ＬＥＤ器件的白光显色指数低的不足，具有高显色指数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED领域，具体涉及一种含有碱土硼磷酸盐荧光粉的LED器件。
技术介绍
Ga(In)N基发光二极管(LED)是一种新型的发光器件，具有体积小，寿命长，节约能源等特点，广泛应用于照明和显示等领域。近年来，蓝色和近紫外光LED的迅速发展，使得白光发光二极管有望取代荧光灯成为21世纪的新一代光源。目前应用广泛，发射白光的LED是将约460nm发射蓝色的Ga(In)N与发射黄光的Y3Al5O12::Ce3+(YAG:Ce3+)荧光粉结合起来生产(美国专利5,998,925和欧洲专利862,794)，其原理为YAG:Ce3+荧光材料吸收蓝光LED发射出的约450nm的蓝光，并将其转换为550nm左右的黄光，二者混合从而产生白光。但是这种方法产生的白光二极管的效率比较低，一般为60％-80％，并且色温可调范围小，显色指数也不高，满足不了实际照明要求。最近在LED技术上，出现很多基于Ga(In)N近紫外区的发光二极管(350nm-410nm)，但由于其激发光谱限制，YAG:Ce3+荧光粉在近紫外LED中得不到近一步应用。因此，需要提供一些在近紫外光范围可有效激发并在可见光范围内发光的荧光材料，可得到色温可调以及显色指数各方面协调的光源。1979年，日本首先报道此类硼磷酸盐荧光材料的研制情况及其在低压汞灯中的应用(JP 54119381等)，Namsoo Shin等人于2005年对其结构进行详细解析(Acta Cryst.2005.C61，i54-i56)。但相似化合物与近紫外LED制成蓝绿光LED以及进一步与RE3(Al)5O12:Ce(RE＝Y或/和Tb)等黄-红光荧光粉混合使用制成白光LED的应用上还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有LED存在的问题，提供一种稳定性高、一致性好的LED器件。本专利技术的LED器件，包括紫光LED晶粒和稀土荧光粉，所述稀土荧光粉为碱土硼磷酸盐，其化学组成表示式为(Sr1-xEu2+x)6BmPnO20，0＜x＝0.2，0＜m＜1.5，4.5＜n＜5.5。所述紫光LED晶粒为GaN基无机半导体LED晶粒，其发出的近紫外光位于330-420nm区域，优选350-410nm区域。上述碱土硼磷酸盐荧光粉主要发射在蓝绿光区，其制备方法如下采用高温固相合成方法，按照化学组成表示式进行配比，准确称量相应元素的氧化物或碳酸盐、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵，以及三氧化二硼或硼酸，研细磨匀后，空气下500～700℃灼烧1～3小时，冷却后粉碎研磨混匀，再在还原气氛下，900～1300℃灼烧2～8小时，冷却后粉碎过筛，得到所需荧光粉。所述还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳气体或氮气氢气混合气。在上述LED器件中，还可以在碱土硼磷酸盐发射荧光粉中加入其他荧光粉组成双组份稀土荧光粉或者三组分稀土荧光粉制成白光LED器件。本专利技术提供的双组分稀土荧光粉白光LED器件，为在上述的碱土硼磷酸盐荧光粉基础上加入主要发射在桔红光区的碱土金属卤磷酸盐。碱土金属卤磷酸盐化学组成表示式为(M10-x-yMnxEuy)(PO4)6Cl2，式中M选自Ca、Sr、Ba，0.4≤x≤1.2，0≤y≤1.5。其与碱土硼磷酸盐荧光粉混合，封装成LED器件。其中碱土硼磷酸盐荧光粉的重量百分比为20-80％，碱土金属卤磷酸盐的重量百分比为20-80％。所制成的LED中荧光粉吸收GaN基无机半导体LED晶粒发出的位于330-420nm区域的近紫外光，并分别将其转化为蓝绿光和桔红光，蓝绿光和桔红光混合得到白光，从而得到白光LED器件。上述碱土金属卤磷酸盐的制备方法为采用高温固相合成方法，按照化学组成表示式进行配比，准确称量相应元素的氧化物或碳酸盐、磷酸盐，以及卤化物，研细磨匀后，在空气下500～700℃灼烧1～3小时，冷却后粉碎研磨混匀，再在还原气氛下，900～1200℃灼烧1～6小时，冷却后粉碎过筛，得到所需荧光粉。所述还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳气体或氮气氢气混合气。本专利技术还提供另一种白光LED器件，包括近紫外光GaN基无机半导体LED晶粒和三组份白光发射稀土荧光粉，所述三组分白光发射荧光粉为主要发射在蓝绿光区的碱土硼磷酸盐、主要发射在黄色区的钇铝石榴石和主要发射在红色区的碱金属钼酸盐。主要发射在黄色光区的钇铝石榴石，其化学组成表示式为(Y1-x-m-nGdx)3(GayAl1-y)5O12:3mCe，3nR，其中R为Pr、Sm、Tb、Dy中的一种；0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0.01≤m≤0.1，0≤n≤0.1；主要发射在红色光区的碱金属钼酸盐，其化学组成表示式为MEu(MoO4)2，M选自Li、Na、K。三者混合组成LED白光发射荧光粉；碱土硼磷酸盐荧光粉的重量百分比为20-50％、钇铝石榴石的重量百分比为10-25％、碱金属钼酸盐的重量百分比为20％-70％。含硼磷酸盐和钼酸盐稀土荧光粉吸收GaN基无机半导体LED晶粒发出的位于330-420nm区域的近紫外光，分别将其转化为蓝绿光和红光，硼磷酸盐转化后产生的部分蓝绿光被铝酸盐吸收，并转化为黄色光，最后，蓝绿光、红光和黄光混合即得到白光。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果1、本专利技术提供的LED器件采用了碱土硼磷酸盐荧光粉，其在350～410nm近紫外波段具有强吸收，做为一种近紫外发光二极管转换荧光粉所得到的二极管，与单独的二极管相比，色坐标和发射波长主要由硼磷酸盐荧光粉决定，稳定性高，并且一致性好，适用于批最生产，可广泛应用于显示和装饰照明方面。2、本专利技术提供的碱土硼磷酸盐荧光粉也可以做为荧光粉转换白光LED中的蓝色成分使用。与其他荧光粉混合，封装成的白光LED器件的光谱能量分布合理，包括了蓝绿色和桔红色光，或蓝绿色、黄光和红光，弥补了传统白光LED器件的白光显色指数低的不足，具有高显色指数。附图说明图1为本专利技术实施例1中(Sr0.96Eu0.04)6B1.08P4.95O20的室温激发和发射光谱图；图2为本专利技术实施例2中Ca5Sr3.9Mn0.9Eu0.2(PO4)6Cl2的室温发射光谱图；图3为本专利技术实施例3中蓝绿色LED在驱动电流5，10，20，30，40，50mA驱动电流的室温发射光谱图；图4为本专利技术实施例4中白光LED的光谱图；图5为本专利技术实施例5中白光LED的发射光谱图。具体实施例方式实施1(Sr0.96Eu0.04)6B1.08P4.95O20制备称取原料SrCO33.4014g Eu2O3 0.1689gH3BO3 0.2671gNH4H2PO42.2776g将混合物原料研磨并混合均匀后，空气下600℃灼烧1小时，冷却后粉碎研磨混匀，再在CO中1250℃烧结5小时，即得到碱土硼磷酸盐荧光粉产品。图1为此荧光粉的激发，发射光谱。Ca8.2Mn0.6Eu1.2(PO4)6Cl2制备分别称取原料CaO0.2688gMnO20.2086gEu2O30.8448gCaHPO4.2H2O4.1302gCaCl20.4437g在空气下600℃灼烧3小时，冷却后粉碎研磨混匀，再在炭中1100℃灼烧5小时，冷却后粉碎过筛，得到所需荧光粉。白光LED封装将所得主要发射在蓝绿光区的碱土硼磷酸盐和主要发射在桔红光区的碱土金属卤磷酸盐混匀，两者的重量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ器件，包括紫光ＬＥＤ晶粒和稀土荧光粉，其特征在于所述紫光ＬＥＤ晶粒为ＧａＮ基无机半导体ＬＥＤ晶粒，所述稀土荧光粉为碱土硼磷酸盐；碱土硼磷酸盐的化学组成表示式为（Ｓｒ↓［１－ｘ］Ｅｕ↑［２＋］↓［ｘ］）↓［６］Ｂ↓［ｍ］Ｐ↓［ｎ］Ｏ↓［２０］，０＜ｘ＝０．２，０＜ｍ＜１．５，４．５＜ｎ＜５．５，ＧａＮ基无机半导体ＬＥＤ晶粒发出的近紫外光位于３３０－４２０ｎｍ区域。

【技术特征摘要】
1.一种LED器件，包括紫光LED晶粒和稀土荧光粉，其特征在于所述紫光LED晶粒为GaN基无机半导体LED晶粒，所述稀土荧光粉为碱土硼磷酸盐；碱土硼磷酸盐的化学组成表示式为(Sr1-xEu2+x)6BmPnO20，0＜x＝0.2，0＜m＜1.5，4.5＜n＜5.5，GaN基无机半导体LED晶粒发出的近紫外光位于330-420nm区域。2.根据权利要求1所述的LED器件，其特征在于所述GaN基无机半导体LED晶粒发出的近紫外光位于350-410nm区域。3.根据权利要求1或2所述的LED器件，其特征在于还含有发射桔红色光的荧光粉，发射桔红色光的荧光粉与碱土硼磷酸盐稀土荧光粉组成发射白光的荧光粉。4.根据权利要求3所述的LED器件，其特征在于所述发射桔红色光的荧光粉是碱土金属卤磷酸盐，其化学组成表示式为(M10-x-yMnxEuy)(PO4)6Cl2，式中M选自Ca、Sr、Ba，0.4≤x≤1....

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，张梅，吴昊，丁唯嘉，苏锵，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]