專利名稱：一種白光led光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于LED光源及其稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種白光LED光源。
背景技 術(shù)面對世界日益緊張的能源危機，發(fā)展新型、環(huán)保、節(jié)能的照明設(shè)備成為人們廣泛關(guān)注的話題?；诎坠獍l(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)的固態(tài)照明具有節(jié)能、環(huán)保、 穩(wěn)固和長壽命等諸多優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍。發(fā)展白光LED為主導(dǎo)的固態(tài)照明對緩解能源危機、建設(shè)資源節(jié)約型和諧社會具有重大意義。目前，以無機半導(dǎo)體LED為基板實現(xiàn)白光LED光源的方案主要有以下三種(1)利用紅、綠和藍三個波長的LED組合形成白光；(2)利用多量子阱結(jié)構(gòu)實現(xiàn)白光發(fā)射；(3)利用短波長LED (藍光、近紫外光)與熒光粉組合實現(xiàn)白光，也稱為熒光粉轉(zhuǎn)換型白光LED。其中第三種方案是目前研究最多，也是最被看好的實現(xiàn)白光LED光源的方案。然而由于目前商品化的近紫外LED的價格仍然很高，同時從近紫外光轉(zhuǎn)換到三基色光的斯托克斯位移能量損失較大，電光轉(zhuǎn)換效率相對較低，因此利用近紫外光激發(fā)制備白光LED光源仍處于實驗室研究階段。另外一種藍光激發(fā)熒光粉實現(xiàn)白光已經(jīng)產(chǎn)品化，并且隨著藍光LED技術(shù)的不斷成熟，利用藍光LED激發(fā)光轉(zhuǎn)換型熒光材料實現(xiàn)白光照明具有很大的發(fā)展空間。目前，商業(yè)化的大部分白光LED光源多是采用藍光LED配合發(fā)黃色光的熒光粉，通過環(huán)氧樹脂等材料的封裝實現(xiàn)的，但是該類白光LED光源的性能嚴重受制于熒光粉及其封裝材料性能的影響，存在以下問題(1)熒光粉存在明顯的光衰，造成白光易漂移；(2)目前廣泛采用的熒光粉涂覆工藝是人工點膠涂覆，容易造成熒光粉涂覆層的厚度不均勻，直接影響出光的均勻性，增加工藝的復(fù)雜性；(3)熒光粉中常用的稀土發(fā)光中心主要局限于Eu2+和Ce3+，它們在藍光區(qū)的躍遷為寬帶f_d躍遷，而其它三價稀土離子在藍光區(qū)為窄帶f_f躍遷，不利于得到高外量子效率的熒光發(fā)射，由此限制了可選擇的稀土離子的種類；(4)用于封裝的環(huán)氧樹脂材料的耐紫外輻照性和溫度穩(wěn)定性差，造成白光LED易老化，嚴重降低了白光LED光源的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型要設(shè)計一種不容易產(chǎn)生白光漂移、 工藝流程簡單、可提高發(fā)光性能并延長使用壽命的白光LED光源。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種白光LED光源，包括藍光LED和熒光體，所述的熒光體是包含有金屬銀納米粒子的稀土離子摻雜玻璃體。本實用新型所述的玻璃體包括母體、金屬銀納米粒子和發(fā)光中心。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果1、采用本實用新型的方法制備的含金屬銀納米粒子的稀土離子摻雜熒光體，是一種金屬銀納米粒子熒光增強型稀土離子摻雜熒光體。重金屬銀納米粒子不僅僅在有機分子體系中可產(chǎn)生熒光增強現(xiàn)象，在無機量子點、稀土離子摻雜的玻璃材料中也存在熒光增強現(xiàn)象。并且重金屬銀納米粒子在400-500nm附近存在等離子體共振吸收，該位置與目前商品藍光LED光源的發(fā)射波長相匹配，因此，在稀土離子摻雜的熒光體玻璃中引入金屬銀納米粒子，不僅可實現(xiàn)稀土發(fā)光中心的熒光增強，利用金屬銀納米粒子到稀土發(fā)光中心的能量傳遞，還可以拓寬用于藍光激發(fā)光轉(zhuǎn)換型熒光材料中稀土摻雜中心的種類。因此，采用含有金屬銀納米粒子的稀土離子摻雜的熒光體玻璃作為白光LED器件用光轉(zhuǎn)換熒光體具有很高的應(yīng)用價值。2、采用本實用新型的方法制備的稀土離子摻雜熒光體是一種白光LED用光轉(zhuǎn)換型熒光體，其具有稀土離子摻雜濃度高、發(fā)光性能穩(wěn)定、制備方法簡單、無污染、成本低、具有良好的機械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性等特點。本實用新型的稀土離子摻雜熒光體既可用來取代目前商用白光LED光源中的熒光粉，還可取代封裝樹脂等材料，有助于簡化白光LED光源的封裝工藝、降低制作成本，改善白光LED器件的老化問題，同時減弱熒光體材料的光衰，抑制白光的漂移。3、采用本實用新型的方法制備的稀土離子摻雜熒光體是一種白光LED用光轉(zhuǎn)換型熒光體，在玻璃中直接以單摻或共摻的方式摻入能夠發(fā)射不同顏色的稀土發(fā)光中心，如 Eu3\Sm3+或Pr3+等紅色發(fā)光中心，Tb3+、Er3+或Ho3+等綠色發(fā)光中心，即可通過三基色混合發(fā)光實現(xiàn)白光發(fā)射。利用該熒光體取代現(xiàn)有白光LED用熒光粉材料制作白光LED光源，可以避免熒光粉的形貌、顆粒尺寸及其涂覆工藝等對白 光LED性能帶來的影響，簡化制備工藝。

本實用新型共有附圖2張，其中圖1是白光LED光源的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是為本實用新型實施例1所制備的玻璃體的吸收光譜圖。圖中1、藍光發(fā)光二極管，2、熒光體，3、玻璃體在未退火時的吸收光譜曲線，4、玻璃體在550°C條件下退火IOmin時的吸收光譜曲線，5、玻璃體在550°C條件下退火20min時的吸收光譜曲線。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步地描述。如圖1所示，一種白光 LED光源，包括藍光LEDl和熒光體2，所述的熒光體2是包含有金屬銀納米粒子的稀土離子摻雜玻璃體。所述的玻璃體包括母體、金屬銀納米粒子和發(fā)光中心，所述的母體材料是鍺酸鹽、硼酸鹽或碲酸鹽，所述的金屬銀納米粒子以AgNO3*原材料在玻璃中引入，所述的發(fā)光中心是單摻雜的紅色發(fā)光中心、單摻雜的綠色發(fā)光中心或者紅色發(fā)光中心和綠色發(fā)光中心共摻雜的發(fā)光中心；所述的紅色發(fā)光中心是稀土離子Eu3+、Sm3+或Pr3+，所述的綠色發(fā)光中心是稀土離子Tb3+、Er3+或Ho3+。所述的玻璃體中母體的鍺酸鹽的組分及摩爾百分含量為Ge02-50-80mol%,[0023]Pb0-10-30mol%,Ba0-5-10mol%,Na20-5_ 1 Omol %或 K20-5-1 Omol % ；所述的玻璃體中母體的硼酸鹽的組分及摩爾百分含量為B203"30-80mol%,Zn0-10-40mol%,Pb0-10-20mol %或 P205-20-30mol %或 Na20-5-20mol %或 K20-5-20mol % ；所述的玻璃體中母體的碲酸鹽的組分及摩爾百分含量為Te02-50-80mol%,Zn0-10-30mol%,Ge02-5-20mo 1 % 或 B203-5_20mo 1 %，Na20-5_ 1 Omol %或 K20-5-1 Omol % ；所述的金屬銀納米粒子選擇原料AgNO3的摻雜量為0. 05-2. 5mol % ；上述組分之和為IOOmol % ；所述的紅色發(fā)光中心或綠色發(fā)光中心在單摻雜時的摩爾濃度為0. l-5mol%。所述的紅色發(fā)光中心和綠色發(fā)光中心在共摻雜時的摩爾濃度比為1 1-3 1。本實用新型的三個實施例如下實施例1以硼酸鹽為母體的熒光體2的制備方法，其組分及摩爾百分含量為B203"30mol%,Zn0-38mol%,P205-30mol%,AgNO3 的摻雜量為 2mol %。首先按上述化學(xué)劑量比稱取B2O3，P2O5，ZnO和AgNO3原料，并研磨混合均勻。把混合均勻的原料裝入剛玉坩堝中于1100°C加熱并恒溫30min，將熔融液體倒入預(yù)熱的銅模具上，形成初級玻璃后，在550°C的電爐中分別退火10-60min，則可在玻璃中生長出金屬銀納米粒子，通過改變退火時間可以調(diào)控生成的金屬銀納米粒子的數(shù)量和顆粒尺寸，最后將得到的最終玻璃切割拋光，制成IOX IOX Imm3的樣品。如圖2所示為玻璃的吸收光譜，其中曲線3為未退火玻璃的吸收光譜，曲線4和5分別為550°C條件下退火IOmin和20min的玻璃的吸收光譜。結(jié)果表明，退火后的玻璃在藍光波段410nm左右存在寬帶吸收峰，對應(yīng)于金屬銀納米粒子的等離子體共振吸收，表明采用上述方法可以成功生長得到金屬銀納米粒子。通過改變化03、？205和ZnO的配比，用以上方法可以制備得到不同的硼酸鹽玻璃母體。通過在玻璃中添加0. l-5mol %的Eu3+、Sm3+、Pr3+或Tb3+、Er3+、Ho3+等紅色、綠色發(fā)光中心，或?qū)l(fā)射不同顏色光的稀土離子以不同配比(紅綠=1 1-3 1)共同摻雜， 則可實現(xiàn)不同白光發(fā)射性能的熒光體2。實施例2以鍺酸鹽為母體的熒光體2的制備方法，其組分及摩爾百分含量為Ge02-60mol%,Pb0-20mol%,[0051]BaO-IOmol %,K20-9. 8mol%,AgNO3 的摻雜量為 0. 2mo 1 %。首先按上述化學(xué)劑量比稱取GeO2, PbO，BaO, K2CO3和AgNO3原料，并研磨混合均勻。 把混合均勻的原料放入剛玉坩堝中于 1100°C加熱并恒溫30min，將熔融液體倒入預(yù)熱的銅模具上，形成初級玻璃后，在450°C的電爐中退火處理生長金屬銀納米粒子，最后將得到的最終玻璃切割拋光，制成10 X 10 X Imm3的樣品。吸收光譜測試結(jié)果表明，樣品在藍光波段 4 50nm左右存在強的金屬銀納米粒子等離子體共振吸收峰。通過改變Ge02、Pb0、Ba0和K2O 的配比，用以上方法可以制備得到不同的鍺酸鹽玻璃母體。通過在玻璃中添加0. l-5mol %的Eu3+、Sm3+、Pr3+或Tb3+、Er3+、Ho3+等紅色、綠色發(fā)光中心，或?qū)l(fā)射不同顏色光的稀土離子以不同配比(紅綠=1 1-3 1)共同摻雜， 則可實現(xiàn)不同白光發(fā)射性能的熒光體2。實施例3以硼酸鹽為母體的熒光體2的制備方法，其組分及摩爾百分含量為B203"80mol%,ZnO-IOmol %,Na20-9. 8mol%,AgNO3 的摻雜量為 0. 2mol %。首先按上述化學(xué)劑量比稱取B2O3，ZnO, Na2CO3和AgNO3原料，并研磨混合均勻。把混合均勻的原料放入剛玉坩堝中于 1100°C加熱并恒溫30min，將熔融液體倒入預(yù)熱的銅模具上，形成初級玻璃后，在450°C的電爐中分別退火處理生長金屬銀納米粒子，最后將得到的最終玻璃切割拋光，制成lOXlOXlmm3的樣品。吸收光譜測試結(jié)果表明，樣品在藍光波段420nm左右存在強的金屬銀納米粒子等離子體共振吸收峰。通過改變B2O3、ZnO和Na2O 的配比，用以上方法可以制備得到不同的硼酸鹽玻璃母體。通過在玻璃中添加0. l-5mol %的Eu3+、Sm3+、Pr3+或Tb3+、Er3+、Ho3+等紅色、綠色發(fā)光中心，或?qū)l(fā)射不同顏色光的稀土離子以不同配比(紅綠=1 1-3 1)共同摻雜， 則可實現(xiàn)不同白光發(fā)射性能的熒光體2。
權(quán)利要求1. 一種白光LED光源，包括藍光LED(I)，其特征在于還包括熒光體(2)，所述的藍光 LED(I)和熒光體(2)組合成一體。
專利摘要本實用新型公開了一種白光LED光源，包括藍光LED和熒光體，所述的熒光體是包含有金屬銀納米粒子的稀土離子摻雜玻璃體。本實用新型以鍺酸鹽、硼酸鹽或碲酸鹽為母體，以AgNO3為原材料在玻璃中引入銀，通過熱處理工藝實現(xiàn)金屬銀納米粒子的生長，以Eu3+、Sm3+或Pr3+為紅色發(fā)射摻雜中心，以Tb3+、Er3+或Ho3+為綠色發(fā)射摻雜中心，將其單摻或共摻入玻璃基質(zhì)中，配合藍光LED芯片發(fā)出白光。本實用新型用單一的玻璃熒光體取代傳統(tǒng)白光LED用熒光粉及封裝材料，可以簡化封裝工藝；可解決白光LED器件的老化問題，提高器件的穩(wěn)定性；可以提高對稀土離子的激發(fā)效率，實現(xiàn)高亮度的熒光發(fā)射。
文檔編號F21S2/00GK202048398SQ20102067719
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者仲海洋, 孫佳石, 張金蘇, 李香萍, 程麗紅, 陳寶玖 申請人:大連海事大學(xué)