CN102719250B

CN102719250B - 蓝光基单一荧光粉及其在制备白光led中的应用

Info

Publication number: CN102719250B
Application number: CN2012101947071A
Authority: CN
Inventors: 张家骅; 刘永福; 张霞; 郝振东
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN102719250A

Abstract

蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用，属于发光技术领域。解决了现有技术中单一荧光粉红光成分不足，白光LED显色指数低、色温高的技术问题。该蓝光基单一荧光粉是由稀土离子Ce³⁺和Pr³⁺与过渡族金属离子Mn²⁺共同激活的钪硅酸盐，化学式为(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中，δ、x、y和z为摩尔分数，0≤δ≤0.4，0.01≤x≤0.5，0.001≤y≤0.2，0.0001≤z≤0.1。该蓝光基单一荧光粉发射光谱范围广、含有丰富的红光成分，应用其制备的白光LED显色指数高达94.5，并具有较低色温，实现了LED的暖白光发射。

Description

蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用

技术领域

本发明属于发光技术领域，具体涉及一种蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用。

背景技术

白光LED(Light Emitting Diode)具有无毒、高效节能、寿命长、全固态、工作电压低、抗震性及安全性好等诸多优点，取代了现有的白炽灯和荧光灯成为新一代照明光源，被广泛应用于照明和显示领域。

实现白光LED的方法是在蓝光LED芯片上涂覆可被蓝光激发而发射黄光的荧光粉。目前，商业化白光LED上的黄色荧光粉主要应用的是YAG钇铝石榴石，其化学式为Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(参见美国专利5,998,925和欧洲专利862,794)。然而，由于其发射光谱中缺少红光成分，从而导致合成的白光LED的显色指数偏低（<80），色温偏高（>6000K）。为了获得高显色指数（>80，理想=100)，低色温的暖白光LED，人们提出通过绿色和红色荧光粉混合的方法制备白光LED，但是这种方法存在着不同荧光粉之间再吸收，导致整体发光效率较低，且制备的白光LED的发射光谱随着驱动电流的变化而变化的技术问题。

中国专利CN201010144761公开了一种基于蓝光激发的具有全光谱发射的单一白光LED用荧光粉Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺，Mn²⁺(CSS:Ce³⁺，Mn²⁺)，该荧光粉通过Ce³⁺、Mn²⁺双掺杂，在蓝光激发下，发射出波长范围在460-620nm的黄绿光和波长范围在650-750nm的红光。中国专利CN201110157884对上述荧光材料进一步改进，通过改变基质材料的组分，在CSS:Ce³⁺，Mn²⁺中引入Y、La、Gd、Lu后，起到了电荷补偿的作用，提高了Mn²⁺在650-750nm的红光发射，并将改进后的荧光材料应用于白光LED，获得了显色指数75-83的白光。但由于改进之后的荧光材料发射光谱中仍然缺少620-650nm的红光成分，因此该单一荧光粉制备的白光LED的显色指数没有达到理想值(95-100)，而且由于发射光谱中的红光比例较小，制备的白光LED的色温仍相对较高。

发明内容

为了解决现有技术中单一荧光粉红光成分不足，白光LED显色指数低、色温高的技术问题，本发明提供一种蓝光基单一荧光粉及其在制备白光LED中的应用。

本发明提供一种蓝光基单一荧光粉，其化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中，δ、x、y和z为摩尔分数，所述δ的取值范围为0≤δ≤0.4，x的取值范围为0.01≤x≤0.5，y的取值范围为0.001≤y≤0.2，z的取值范围为0.0001≤z≤0.1。

所述x的优选取值范围为0.1≤x≤0.3，y的优选取值范围为0.05≤y≤0.1，z的优选取值范围为0.005≤z≤0.01。

上述一种蓝光基单一荧光粉在制备白光LED中的应用，是将所述的蓝光基单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.15-0.30:1混合均匀，涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上，封装固化而制得白光LED。

本发明的有益效果：

(1)本发明的蓝光基单一荧光粉通过Ce³⁺、Mn²⁺、Pr³⁺三掺杂，在450nm蓝光激发下，同时实现Ce³⁺在505nm的绿光发射、Mn²⁺在570nm的黄光发射和680nm的深红光发射以及Pr³⁺在600-630nm的浅红光发射。发射波长范围广，覆盖了480-750nm的范围。

(2)本发明的蓝光基单一荧光粉较宽范围的全光谱发射，用该单一荧光粉制备的白光LED显色指数高达94.5，接近理想值。

(3)与现有技术中的Ce³⁺、Mn²⁺双掺杂荧光粉相比较，本发明的Ce³⁺、Mn²⁺、Pr³⁺三掺杂单一荧光粉发射光谱中增加了Pr³⁺在600-630nm的浅红光发射，丰富了发射光谱中的红光成分，使本发明的单一荧光粉在提高白光LED显色指数的同时还进一步降低了白光的色温，实现暖白光发射。

(4)本发明的蓝光基单一荧光粉的制备方法简单、无污染、易于操作，采用该单一荧光粉制备白光LED的方法也简单易行。

附图说明

图1为本发明实施例4中荧光粉的激发光谱(λ_em=580nm)示意图；

图2为本发明实施例1-5中荧光粉的发射光谱(λ_ex＝450nm)示意图；

图3为本发明实施例6-9中荧光粉的发射光谱(λ_ex＝450nm)示意图；

图4为本发明实施例10-13中荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图；

图5为本发明实施例14-16中荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图；

图6为本发明实施例17中制备的白光LED的发射光谱图；

图7为本发明实施例18中制备的白光LED的发射光谱图；

图8为本发明实施例19中制备的白光LED的发射光谱图；

图9为对比例1中制备的白光LED的发射光谱图；

图10为对比例2中制备的白光LED的发射光谱图。

具体实施方式

本发明提供一种蓝光基单一荧光粉，具有以下化学式：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中，δ、x、y和z为摩尔分数，所述δ的取值范围为0≤δ≤0.4，x的取值范围为0.01≤x≤0.5，y的取值范围为0.001≤y≤0.2，z的取值范围为0.0001≤z≤0.1。

本发明提供一种蓝光基单一荧光粉的制备方法，是采用化学式(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂中元素的氧化物、氯化物、氟化物或相应的盐类为原料，按摩尔比称取，并研磨混合均匀后置入坩埚中；在还原气氛条件下，放入高温炉中焙烧，混合物料的焙烧温度为1200-1400℃，焙烧时间为4小时；获得烧结体研磨后即得所述的荧光粉。

所述的坩埚为刚玉坩埚、白金坩埚或石墨坩埚；所述的还原气氛为一氧化碳或氢；所述的高温炉为马弗炉或管式炉。

本发明提供的蓝光基单一荧光粉的制备方法为现有高温固相反应法，但本发明的蓝光基单一荧光粉的制备方法并不局限于此，水热法、溶胶-凝胶、燃烧法、微波法也能够制备本发明的蓝光基单一荧光粉。

本发明提供一种蓝光基单一荧光粉在制备白光LED中的应用，是将本发明的蓝光基单一荧光粉和环氧树脂按照质量比0.15-0.30:1混合均匀，涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上，封装固化，制得白光LED。

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.08，z=0.0001制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.9199Ce_0.08Pr_0.0001)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.95995molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.0001molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.9199Ce_0.08Pr_0.0001)Si₃O₁₂荧光粉。

图2a为实施例1荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例2

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.08，z=0.001制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.919Ce_0.08Pr_0.001)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.9595molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.001molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.919Ce_0.08Pr_0.001)Si₃O₁₂荧光粉。

图2b为实施例2荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例3

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.08，z=0.005制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.915Ce_0.08Pr_0.005)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.9575molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.005molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.915Ce_0.08Pr_0.005)Si₃O₁₂荧光粉。

图2c为实施例3荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例4

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图1为本发明实施例4中荧光粉的激发光谱(λ_em=580nm)示意图，可以看出，激发峰为450nm附近的蓝光激发带。这说明该单一荧光粉可被蓝光有效激发。

图2d为实施例4荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例5

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.08，z=0.1制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.82Ce_0.08Pr_0.1)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.91molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.1molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.82Ce_0.08Pr_0.1)Si₃O₁₂荧光粉。

图2e为实施例5荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

图2为本发明实施例1-5中荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。从图中可以看出，在蓝光激发下，该单一荧光粉同时发射出Ce³⁺在505nm的绿光、Mn²⁺在570nm的黄光和680nm的深红光、Pr³⁺在600-630nm的浅红光。随着实施例1-5中Pr³⁺浓度变化，发射光谱中只有Pr³⁺在600-630nm的红光发射强度在改变，Ce³⁺、Mn²⁺的发射则基本保持不变。图2还说明，本发明实施例提出的单一荧光粉在蓝光激发下实现了全光谱发射，这为用该单一荧光粉制备具有高显色指数的白光LED提供了基础。

实施例6

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.001，z=0.01制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.989Ce_0.001Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.9945molSc₂O₃，0.001molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.989Ce_0.001Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图3a为实施例6荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例7

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.05，z=0.01制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.94Ce_0.05Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.97molSc₂O₃，0.05molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.94Ce_0.05Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图3b为实施例7荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例8

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y＝0.1，z=0.01制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.89Ce_0.1Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.945molSc₂O₃，0.1molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.89Ce_0.1Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图3c为实施例8荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例9

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.2，y=0.2，z=0.01制备分子式为(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.79Ce_0.2Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.8molCaCO₃，0.2molMnCO₃，0.895molSc₂O₃，0.1molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.8Mn_0.2)(Sc_1.79Ce_0.2Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图3d为实施例9荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

图3为实施例6-9中荧光粉的发射光谱，与图2c-e实施例3-5中荧光粉的发射光谱基本一致。实施例6-9中随Ce³⁺浓度增加，Ce³⁺、Mn²⁺、Pr³⁺的发射位置基本保持不变，只有Mn²⁺在680nm的深红光发射比例稍有变化。

实施例10

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.01，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.99Mn_0.01)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.99molCaCO₃，0.01molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.99Mn_0.01)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图4a为实施例10荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例11

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.1，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.9Mn_0.1)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.9molCaCO₃，0.1molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.9Mn_0.1)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图4b为实施例11荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例12

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.3，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.7Mn_0.3)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.7molCaCO₃，0.3molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.7Mn_0.3)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图4c为实施例12荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

实施例13

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0，即不含Mg时，x=0.5，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.5Mn_0.5)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.5molCaCO₃，0.5molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.5Mn_0.5)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图4d为实施例13荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。

图4为实施例10-13中荧光粉的发射光谱，与图3实施例6-9中荧光粉的发射光谱基本一致。实施例10-13中随Mn²⁺浓度增加，Ce³⁺、Mn²⁺、Pr³⁺的发射位置基本保持不变，Mn²⁺在680nm的深红光发射则逐渐增加。

实施例14

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0.1，即Ca和Mg组合时，x=0.2，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.7Mg_0.1Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.7molCaCO₃，0.1molMgO，0.2molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.7Mg_0.1Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图5a为实施例14中荧光粉的发射光谱(λ_ex＝450nm)示意图。

实施例15

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0.2，即Ca和Mg组合时，x=0.2，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.6Mg_0.2Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.6molCaCO₃，0.2molMgO，0.2molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.6Mg_0.2Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图5b为实施例15中荧光粉的发射光谱(λ_ex＝450nm)示意图。

实施例16

蓝光基单一荧光粉，化学式为：(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中当所述化学式中δ=0.4，即Ca和Mg组合时，x=0.2，y=0.08，z=0.01制备分子式为(Ca_2.4Mg_0.4Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂的荧光粉。

按摩尔比称取2.4molCaCO₃，0.4molMgO，0.2molMnCO₃，0.955molSc₂O₃，0.08molCeO₂，0.01molPr(NO₃)₃，3molSiO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1400°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.4Mg_0.4Mn_0.2)(Sc_1.91Ce_0.08Pr_0.01)Si₃O₁₂荧光粉。

图5c为实施例16中荧光粉的发射光谱(λ_ex＝450nm)示意图。

图5为本发明实施例14-16中荧光粉的发射光谱(λ_ex=450nm)示意图。与实施例1-13不同的是，实施例14-16中含有Mg，此时，荧光粉的发射光谱发生了变化。随着实施例14-16中Mg含量的增加，荧光粉发射光谱中Pr³⁺的发射比例逐渐提高。

实施例17

将本发明实施例4制备的单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.30：1混合均匀后，涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上，封装固化，制得白光LED。

图6为本发明实施例17中制备的白光LED的发射光谱图，其显色指数Ra=94.5，色温CCT=5200K，色坐标(x，y)=(0.34，0.39)。可以看出，本发明提供的单一荧光粉制备的白光LED其显色指数接近理想值(95-100)。

实施例18

将本发明实施例16提供的单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.15：1混合均匀后，涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上，封装固化，制得白光LED。

图7为本发明实施例18中制备的白光LED的发射光谱图，其显色指数Ra=90.4，色温CCT=4200K，色坐标(x，y)=(0.36，0.35)。

实施例19

将本发明实施例16提供的单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.20：1混合均匀后，涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上，封装固化，制得白光LED。

图8为本发明实施例19中制备的白光LED的发射光谱图，其显色指数Ra=86.1，色温CCT=3400K，色坐标(x，y)=(0.40，0.38)。从图8中还可以看出，本发明实施例19提供的白光LED在保持较高显色指数的同时还获得了更低的色温，这证明通过该单一荧光粉实现了具有低色温高显色指数白光LED的制备。

对比例1

按摩尔比称取2.5molCaCO₃，0.3molZnO，0.2molMnCO₃，0.75molSc₂O₃，0.2molLa₂O₃，0.1molCeO₂，2.5molSiO₂，0.5molGeO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1350°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.5Zn_0.3Mn_0.2)(Sc_1.5La_0.4Ce_0.1)Si₃O₁₂荧光粉。将该单一荧光粉按照与环氧树脂质量比0.4：1混合均匀后与蓝光450nm的芯片封装后即得中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED。

图9为对比例1中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED的发射光谱，其显色指数Ra=75，色温CCT=5400K，色坐标(x，y)=(0.33，0.41)。

对比例2

按摩尔比称取2.5molCaCO₃，0.3molZnO，0.2molMnCO₃，0.75molSc₂O₃，0.1molY₂O₃，0.1molLu₂O₃，0.1molCeO₂，2.5molSiO₂，0.5molGeO₂，混合研磨均匀后，置于高纯刚玉坩埚，在氢气还原气氛条件下，放入高温管式炉中焙烧，在1350°C焙烧4个小时，即得(Ca_2.5Zn_0.3Mn_0.2)(Sc_1.5Y_0.2Lu_0.2Ce_0.1)Si₃O₁₂荧光粉。将该单一荧光粉按照与环氧树脂质量比0.4：1混合均匀后与蓝光450nm的芯片封装后即得中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED。

图10为对比例2中国专利CN201110157884公开的单一荧光粉制备的白光LED的发射光谱，其显色指数Ra=83，色温CCT=4200K，色坐标(x，y)=(0.35，0.42)。

从图6、7分别与图9、10对比可以看出，本发明实施例17、18与对比例1、2提供的单一荧光粉和蓝光LED芯片结合制备的白光LED相比较，在白光LED的色温基本接近时，本发明提供的白光LED明显具有较高的显色指数，其值均大于90。

Claims

1.蓝光基单一荧光粉，其特征在于，该蓝光基单一荧光粉的化学式为(Ca_3-δ-xMg_δMn_x)(Sc_2-y-zCe_yPr_z)Si₃O₁₂，其中，δ、x、y和z为摩尔分数，δ的取值范围为0≤δ≤0.4，x的取值范围为0.01≤x≤0.5，y的取值范围为0.001≤y≤0.2，z的取值范围为0.0001≤z≤0.1。

2.根据权利要求1所述的蓝光基单一荧光粉，其特征在于，所述的x的取值范围为0.1≤x≤0.3，y的取值范围为0.05≤y≤0.1，z的取值范围为0.005≤z≤0.01。

3.权利要求1所述的的蓝光基单一荧光粉在制备白光LED中的应用，其特征在于，将所述的蓝光基单一荧光粉与环氧树脂按照质量比0.15-0.30:1混合均匀，涂覆在450nm蓝光InGaN芯片上，封装固化而制得白光LED。