[发明专利]白光LED用高性能YAG荧光粉及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光LED用蓝光激发的YAG荧光粉及其制造方法。

背景技术

白光LED具有高效、节能、环保、长寿命以及全固态、性能稳定、响应快、体积小、抗冲击等许多优异的特点。目前白光LED已应用在指示灯、液晶背光源、大面积图文显示、标识标志照明、信号、通讯领域等，并逐步进入照明领域。

产生白光LED有多种方法，其中比较成熟的是蓝光LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，发射出黄光并和蓝光混合形成白光。

目前白光LED所用荧光粉，主要是YAG:Ce黄粉。

YAG:Ce是立方晶体，晶体硬，为钇铝石榴石结构，二十年前主要用作激光材料、飞点扫描等，1996年后涂敷在发蓝光的InGaN二极管上，发射出540nm左右的宽带光和蓝光混合成白光LED，随后国内外研究者围绕该体系做了大量工作，如美国专利US 5998925和US 6069440等，将Y₃Al₅O₁₂:Ce用Gd，Sm，Lu等取代部分钇，或用Ga取代部分Al，使发光光谱从530～570nm变化的宽带光发射。这些专利记载的技术方案对YAG:Ce的发光亮度、色度坐标、显色性等作了改进。

目前在市场上已商品化的白光LED主要为φ5mm、20mA小功率封装，亮度80lm/w，发光亮度不高，且1000小时后光通量急剧下降，应用在道路照明上6个月后，亮度下降到原来的60％左右，同时还存在色度坐标飘移等一系列问题。这与YAG:Ce荧光粉的发光亮度不高，热稳定性差，光衰大等因素有关。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提供一种高亮度的白光LED用YAG荧光粉。

本发明所采取的技术方案是：

在常规的YAG:Ce荧光粉中引入了Sb、Bi，从而敏化和增强了Ce的激发和发光强度。

本发明白光LED用YAG荧光粉的组成式为Y_3-a-b-cGd_aAl₅O₁₂:Ce_bM_c，

式中：M代表Sb、Bi，也可以是Sb、Bi二者的混合物；

0≤a≤2；

0.005≤b≤0.2；

0.0001≤c≤0.001。

当a＝0时，本发明的化学组成为Y_3-b-cAl₅O₁₂:Ce_bM_c，荧光粉的峰波长在530～550nm之间变化，峰值波长随Ce量增加向长波长方向移动；

当a＞0时，随Gd取代量增加，峰值波长向长波长方向移动至575nm，但荧光粉的发光亮度随之而下降。

c＞0.001时，荧光粉的发光亮度反而下降，0.0001≤c≤0.0008时，敏化效果最好。

本发明所述白光LED用YAG荧光粉的制备方法如下：

1)混料：按照荧光粉的组成，称取原料，配料，将原料混合均匀；

2)高温预烧成：将混合均匀的原料装入坩埚，1550～1650℃，保温2～5小时，预烧成；

3)高温还原：将预烧成的物料破碎，过筛，装入坩埚，1450～1550℃下还原2～5小时；

4)破碎后处理：将高温还原的物料破碎、过筛、球磨、湿过筛、清洗、烘干；

5)低温还原修复：将物料装入坩埚，在1200～1400℃的还原气氛下保温2～4小时，进行晶体修复；

6)将晶体修复后的荧光粉过筛，得到本发明的产品。

本发明的YAG荧光粉，引入了敏化剂Sb、Bi共掺杂，敏化并增强了铈的激发强度，使得荧光粉的发光性能优越。采用本发明制造的YAG荧光粉，热稳定性好，光衰小。

附图说明

图1是YAG荧光粉的激发光谱图；

图2是YAG荧光粉460nm激发下的发光光谱图，其峰值波长为550nm；

图3是YAG荧光粉460nm激发下的发光光谱图，其峰值波长为575nm；

图4是YAG荧光粉1000℃下的热处理时间-相对发光亮度关系图。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1的化学组成式为：Y_2.8997Al_5.0O₁₂:Ce_0.1Sb_0.0003