一种远红光-近红外光LED器件制备方法及LED器件

摘要

本发明公开一种远红光‑近红外光LED器件制备方法及LED器件。所述制备方法包括：将预定比例的远红光荧光粉和红色荧光粉在透明硅胶进行充分混合，得到混合物；基于预定的封装结构和封装工艺对所述混合物和蓝光LED芯片进行封装，得到LED器件。所述远红光荧光粉为Cr3+激活的稀土硼酸盐与稀土硼铝酸盐的混合物；所述红光荧光粉的化学式为(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+或M2Si5N8:Eu2+(M＝Sr,Ca,Ba,Mg)。所述LED器件采用所述制备方法而制成。根据本发明，能够解决现有采用Mn4+或Cr3+激活的荧光粉所制备的远红光‑近红外LED器件的辐射光通量小和光电效率低的问题。

说明书

技术领域

本发明属于LED技术领域，更具体地，涉及一种远红光-近红外光LED器件制备方法及LED器件。

背景技术

现有基于荧光转换的远红光-近红外光LED器件所采用的荧光材料的发光中心主要有Mn

发明内容

本发明的目的在于解决现有采用Mn

为了实现上述目的，本发明提供一种远红光-近红外光LED器件制备方法及LED器件。

根据本发明的第一方面，提供了一种远红光-近红外光LED器件制备方法，该远红光-近红外光LED器件制备方法包括以下步骤：

将预定比例的远红光荧光粉和红色荧光粉在透明硅胶进行充分混合，得到混合物；

基于预定的封装结构和封装工艺对所述混合物和蓝光LED芯片进行封装，得到所述远红光-近红外光LED器件；

所述远红光荧光粉为Cr

所述红光荧光粉的化学式为(Ca,Sr)AlSiN

作为优选的是，在所述将预定比例的远红光荧光粉和红色荧光粉在透明硅胶进行充分混合，得到混合物的步骤中，所述远红光荧光粉与所述红色荧光粉的质量比为199:1～1:1。

作为优选的是，所述Cr

所述稀土硼铝酸盐的化学式为R(Al,X)

作为优选的是，X为Ga、Sc、Mg、Ti、Zr的单一或混合组分。

作为优选的是，所述Cr

在所述Cr

作为优选的是，Cr

作为优选的是，所述远红光荧光粉的制备方法包括：

按照化学式R(Al

在所述各种原料中添加占原料总质量1-2.5％助熔剂；

将添加完所述助熔剂的所述各种原料充分混合，在高温炉敞开气氛条件下于1100-1300℃煅烧1-10小时；

对出炉后的混合物进行粉碎、研磨、水洗、过滤、烘干和过筛分级，得到预定颗粒尺寸的所述远红光荧光粉。

作为优选的是，所述各种原料包括R

所述助熔剂为BaF

作为优选的是，在所述在所述各种原料中添加占原料总质量1-2.5％助熔剂的步骤中，添加2％的AlF

所述在高温炉敞开气氛条件下于1100-1300℃煅烧1-10小时的步骤具体为：在高温炉敞开气氛条件下于1250℃煅烧8小时。

根据本发明的第二方面，提供了一种远红光-近红外光LED器件，该远红光-近红外光LED器件采用上述任一种远红光-近红外光LED器件制备方法制备而成。

本发明的有益效果在于：

本发明采用将远红光荧光粉与红色荧光粉相混合的方式制备荧光粉，并基于荧光粉和蓝光LED芯片制备远红光-近红外光LED器件。本发明所制备的混合荧光粉利用了红色荧光粉的高介电常数对进场光子的约束能力，提高了远红光荧光粉的吸收能力，从而同时提升了相应远红光-近红外光LED器件的辐射光通量和光电效率。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法的实现流程图。

图2示出了根据本发明的实施例的采用发射波长为600nm和660nm的两种红色荧光粉与Y(Al

图3示出了根据本发明的实施例的采用发射波长为600nm和660nm的两种红色荧光粉与Y(Al

图4示出了根据本发明的实施例的不同温度条件下保温8小时的合成YAl

图5示出了根据本发明的实施例的不同浓度Cr

图6示出了根据本发明的实施例的1250℃温度条件不同保温时间下的合成YAl

图7示出了根据本发明的实施例的添加2％不同种类助熔剂下的合成YAl

图8示出了根据本发明的实施例的在不同温度条件下保温8小时的合成产物的XRD图。

图9为图8的局部放大图。

图10示出了根据本发明的实施例的不同浓度Cr

图11为图10的局部放大图。

图12示出了根据本发明的实施例的1250℃温度条件不同保温时间下的合成产物的XRD图。

图13为图12的局部放大图。

图14示出了根据本发明的实施例的添加2％不同种类助熔剂下的合成产物的XRD图。

图15为图14的局部放大图。

图16示出了根据本发明的实施例的三种远红光-近红外光LED器件的归一化发射光谱与植物Pfr态吸收光谱的对比图。

图17示出了根据本发明的实施例的三种远红光-近红外光LED器件的归一化发射光谱与人体HeLa细胞吸收光谱的对比图。

图2、图4-图7中，横坐标为波长，纵坐标为光强。

图3中，横坐标为驱动电流值，左侧纵坐标为辐射功率，右侧纵坐标为光电转换效率。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例：图1示出了根据本发明的实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法的实现流程图。参照图1，本实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法包括：

步骤S100、将预定比例的远红光荧光粉和红色荧光粉在透明硅胶进行充分混合，得到混合物；

步骤S200、基于预定的封装结构和封装工艺对所述混合物和蓝光LED芯片进行封装，得到所述远红光-近红外光LED器件。

所述远红光荧光粉为Cr

所述红光荧光粉的化学式为(Ca,Sr)AlSiN

本实施例中，所述红光荧光粉的激发态波长范围与蓝光LED芯片的发射波长相匹配，所述红光荧光粉的发射波长范围与所述远红光荧光粉的激发带相匹配。

在本实施例的步骤S100中，所述远红光荧光粉与所述红色荧光粉的质量比为199:1～1:1，即所述混合物中所述红色荧光粉的质量百分比不低于0.5％且不高于50％。

本实施例中，所述Cr

所述稀土硼铝酸盐的化学式为R(Al,X)

本实施例中，X为Ga、Sc、Mg、Ti、Zr的单一或混合组分。

本实施例中，所述Cr

在所述Cr

本实施例中，Cr

本实施例中，所述远红光荧光粉的制备方法包括：

按照化学式R(Al

在所述各种原料中添加占原料总质量1-2.5％助熔剂；

将添加完所述助熔剂的所述各种原料充分混合，在高温炉敞开气氛条件下于1100-1300℃煅烧1-10小时；

对出炉后的混合物进行粉碎、研磨、水洗、过滤、烘干和过筛分级，得到预定颗粒尺寸的所述远红光荧光粉。

本实施例中，所述各种原料包括R

所述助熔剂为BaF

本实施例中，在所述在所述各种原料中添加占原料总质量1-2.5％助熔剂的步骤中，添加2％的AlF

所述在高温炉敞开气氛条件下于1100-1300℃煅烧1-10小时的步骤具体为：在高温炉敞开气氛条件下于1250℃煅烧8小时。

本实施例还提供一种远红光-近红外光LED器件，该远红光-近红外光LED器件采用上述任一种远红光-近红外光LED器件制备方法制备而成。

在本实施例中，所述远红光荧光粉和所述红色荧光粉构成的混合物吸收率、内量子效率和外量子效率分别达到56.40％、53.72和30.30％。

以下通过具体示例对本实施例的远红光-近红外光LED器件的有益效果进行量化说明：

采用发射波长为450nm的商用3528型号的LED芯片搭配荧光粉进行LED器件封装。所用的远红光荧光粉为Y(Al

采用发射波长为450nm的商用3528型号的LED芯片搭配荧光粉进行LED器件封装。所用的远红光荧光粉为Y(Al

采用发射波长为450nm的商用3528型号的LED芯片搭配荧光粉进行LED器件封装。所用的远红光荧光粉为Y(Al

根据本具体示例来说明远红光荧光材料的最优合成工艺。以Y

具体示例1-3所制备的远红光-近红外光LED器件可以单独使用，也可以与其它颜色的LED器件联合使用，制作成各种光源。为了展示含有所述远红光-近红外光LED器件的光源的应用价值，将具体示例1-3所制备的远红光-近红外光LED器件分别与植物Pfr态和人体HeLa细胞吸收光谱进行比较说明，分别如图16和图17所示。将具体示例1-3所制备的远红光-近红外光LED器件的发射光谱集中比较可以发现，通过搭配不同发射波长的红光，YAl

本实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法，通过掺杂红光荧光粉显著提高了YAl

本实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法，显著提高了远红光-近红外光LED器件的光电效率。具有突出意义的是，所述远红光-近红外光LED器件在100-180mA大电流驱动下，达到了功率型器件的产业化应用水平。

本实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法采用远红光荧光粉和红色荧光粉的混合物作为蓝光LED芯片的荧光转换材料。而在本领域中，为了避免二次吸收造成的LED器件发光强度降低，忌讳将两种荧光粉混合使用。因此，本实施例的远红光-近红外光LED器件制备方法在实际上客服了本领域的技术偏见，并取得了有益效果。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。