[发明专利]一种具有余辉特性的高显色白光LED器件

说明书

技术领域

本发明涉及LED领域，具体涉及一种具有余辉特性的高显色白光LED器件。

背景技术

近年来，Ga(In)N基发光二极管（LED）发展迅速，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，但是这种方法产生的白光二极管色温可调范围小，显色指数也不高，满足不了实际照明要求，并且现有的LED需要持续供电才能维持照明，使用不方便，特别是在夜间，若突然断电对人类非常不方便，而在这种情况下非常微弱的照明也能起到重要作用。

硅酸盐荧光材料的研究比较早，是最早获得应用的一类荧光体，如Mn²⁺激活的硅酸锌和硅酸锌铍是最早用做荧光灯和CRT显示器的绿色荧光体。碱土硅酸盐是支持稀土离子发光的高效的基质材料，具有稳定性好，发射光谱覆盖范围广等特点，一直以来，也是各种应用范围的稀土荧光材料研究的热点体系。

蓝光芯片+YAG铝酸盐黄色荧光粉，即“蓝光LED+YAG”，是当前白光LED的主流实现方式，具有体积小、成本低、控制回路设计简单等优点，然而，这种传统的白光LED器件的显色指数不高，往往达不到照明的高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有余辉特性的高显色白光LED器件。

本发明所采取的技术方案为：

一种具有余辉特性的高显色白光LED器件，包括蓝光LED芯片和稀土荧光粉，所述稀土荧光粉含有碱土硅酸盐荧光粉、发射黄色光的荧光粉和发射红色光的荧光粉，所述碱土硅酸盐荧光粉掺杂有稀土，其化学组成表示式为M_3-aSiO₅:aRe，式中，0.01≤a≤0.3，M为Ca、Sr、Ba中的至少一种，Re为Eu²⁺、Ce³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺中的至少一种。

优选的，发射黄色光的荧光粉为钇铝石榴石，其化学组成表示式为Y_3-aM_aAl_5-bGa_bO₁₂，式中，0＜a≤3，0≤b≤5，M为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种。

优选的，发射红色光的荧光粉为碱土氮化物，其化学组成表示式为M₂Si₅N₈:Re，式中，M为Ca、Sr、Ba中的一种，Re为Eu²⁺、Ce³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺中的至少一种。

优选的，所述稀土荧光粉含有10～50wt%碱土硅酸盐荧光粉、10～80wt%发射黄色光的荧光粉和5～40 wt%发射红色光的荧光粉。

优选的，蓝光LED芯片为GaN基无机半导体LED晶粒。

优选的，所述碱土硅酸盐荧光粉的制备方法，包括如下步骤：按该荧光粉的化学组成表示式称取各元素的氧化物或相应的盐类，加入助熔剂硼酸，经研磨混匀后，在空气下500～700℃灼烧1～3 h，冷却后粉碎研磨混匀，在还原气氛下，1100～1400℃烧结2～8 h，冷却后粉碎过筛，得到所需荧光粉。

优选的，还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳、或氮气和氢气的混合气。

本发明的蓝光LED芯片发出的蓝光位于430～470nm区域。

本发明的白光LED器件中的碱土硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉和钇铝石榴石荧光粉被半导体LED芯片发出的位于430～470 nm区域的蓝光激发后，分别转化为绿光、黄橙光、红光，和芯片剩余的蓝光混合后即得到具有余辉性能的高显色的白光。

本发明的有益效果是：

本发明的白光LED器件采用了碱土硅酸盐荧光粉，其与其他荧光粉混合、封装而成LED器件，其光谱能量分布合理，覆盖范围广，具有高显色指数的特点，且停止通电后，余辉时间可达5小时以上，并弥补了传统白光LED器件的白光显色指数低的缺陷。