CN113416544B - 一种石榴石结构荧光粉及包含该荧光粉的发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石榴石结构荧光粉及包含该荧光粉的发光装置，该荧光粉按重量百分含量计包含38.47‑45.19％的Y元素，9.49‑22.09％的Al元素，2.06‑24.31％的Ga元素，27.3‑32.04％的O元素，0.43‑1.46％的Ce元素；且该荧光粉颗粒中，由颗粒表面经过质心到颗粒另外一面的最短距离定义为R，最长距离为R1，5μm≤R≤40μm；由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，
Figure DDA0003138495670000011
由颗粒表面到质心方向距离小于等于r的空间定义为r内，由颗粒表面到质心方向距离大于r的空间定义为r外，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1，本发明的荧光粉能被蓝光有效激发，具有发射效率高、光谱可调谐且可降低制造成本的特点。

Description

一种石榴石结构荧光粉及包含该荧光粉的发光装置
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种石榴石结构荧光粉及包含该荧光粉的发光装置。
背景技术
半导体照明(White Light Emitting Diode,白光LED)作为新一代在绿色照明产品具有高光效、低能耗、长寿命、无污染等优点，已在绿色照明和高端显示领域得到广泛应用，是我国重点发展的战略性新兴产业。LED用稀土荧光粉作为稀土光功能材料一大类在人类生产和生活中占据着举足轻重的位置。
目前市场应用一般采用通过蓝光芯片复合铝酸盐黄绿粉、氮化物红粉形式形成白光LED，这种方式在技术上也最成熟。从应用领域和消费结构看，LED用稀土荧光粉约90％的需求来自于半导体照明和电子信息产业。作为白光LED关键核心材料，LED用稀土荧光粉性能直接决定了器件的发光效率和光色品质；含Ga的石榴石结构荧光粉，是通过Al位Ga掺杂而合成，属立方晶系，具有石榴石结构。含GaYAG:Ce系列绿色荧光粉是目前研究最成熟，也是商业化白光LED用的主要荧光粉之一。随着半导体照明技术的不断发展和市场应用的加速渗透，市场对白光LED对光效追求越来越高，对于含Ga石榴石结构荧光粉随着含Ga量增加，波段越短，且粒度越小，荧光粉的亮度降低越多，因此对GaYAG绿色荧光粉激发效率以及光效性能方面提出更高要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种石榴石结构荧光粉及包含该荧光粉的发光装置，荧光粉能被蓝光激发，有效提高发光效率，并且兼顾了含Ga石榴石结构荧光粉的优良发光性能，有效减少Ga含量，光谱可有效进行蓝移，具有降低成本的优点。
为达到上述目的，本发明提供了一种石榴石结构荧光粉，所述荧光粉为包含重量百分比为38.47-45.19％的Y元素，9.49-22.09％的Al元素，2.06-24.31％的Ga元素，27.3-32.04％的O元素，0.43-1.46％的Ce元素；由颗粒一侧的表面经过颗粒质心到对侧表面的最短距离定义为R，5μm≤R≤40μm；
由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，
Figure BDA0003138495650000021
由颗粒表面到质心方向距离小于等于r的空间定义为r内，由颗粒表面到质心方向距离大于r的空间定义为r外，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1。
进一步地，所述荧光粉为包含重量百分比为40.6-45.2％的Y元素，10.9-21.9％的Al元素，2.2-19.8％的Ga元素，27.7-32％的O元素，0.67-1.2％的Ce元素。
进一步地，所述荧光粉为10μm≤R≤30μm。
进一步地，在所述r的取值范围为：
Figure BDA0003138495650000022
进一步地，所述n的取值范围为：0≤n≤0.5。
进一步地，其在蓝光激发下峰值波长为515nm～550nm。
另一方面提供一种发光装置，包括所述的石榴石结构荧光粉。
进一步地，还含有其它荧光粉，所述其他荧光粉包括:(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)3SiO5:Eu、ZnS:Cu、ZnS:Ag、(Li,Na,K)3ZrF7:Mn、(Li,Na,K)2(Ti,Zr)F6:Mn、(Li,Na,K)2(Si,Ge)F6:Mn、(Ca,Sr,Ba)(Ti.Zr)F6:Mn、(Sr,Ca)S:Eu、Y2O3:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O7:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu中的一种或一种以上。
进一步地，所述荧光粉以膜、玻璃或陶瓷的形态存在，或膜、玻璃和陶瓷的混合形态存在。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)GaYAG与YAG均为石榴石结构荧光粉，两者具有相同的物相结构，均属于立方晶系；通过Ce作为发光中心与Y元素、Al元素、Ga元素、O元素按照一定比例配置形成具有石榴石结构荧光粉，使其具有刚性网络结构，进而稳定保持物理化学性质；将各个元素控制在上述配比范围的同时协同控制石榴石结构荧光粉颗粒中由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1。因为二者结构相同，有利于含GaYAG和YAG相融合生长，晶粒利于长大，形貌趋球化，提高发光效率，封装光效具有明显提升。
(2)由于本发明制备出的荧光粉内外Ga含量的差异，使得最终的得到的荧光粉较相同元素含量常规的荧光粉峰值波长偏短，相同发射波长的情况下具有更好的发光效率。
(3)本发明提供的石榴石结构荧光粉制备方法简单易行，成本低于常规制备含GaYAG的绿色荧光粉。
(4)本发明对具有相同元素含量的含Ga石榴石结构荧光粉可有效进行光谱蓝移，提高其发光效率，应用于LED中具有更高的光效。
附图说明
图1是荧光粉颗粒结构示意图；
图2是荧光粉颗粒截面EDS状态图，通过扫描范围内的各个Ga元素含量；
图3为制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本发明中术语“单位体积”并没有特定指代，其可以代表荧光粉颗粒内的任意体积，其仅是为了便于对比颗粒质心到r位置范围内任意单位体积中Ga元素的重量百分含量与r到颗粒表面范围内任意单位体积中Ga元素的重量百分含量的比值所提出的一个相对体积概念。
为了提高如背景技术中GaYAG绿色荧光粉发光效率，降低成本，本发明提供了一种石榴石结构荧光粉。提供一种石榴石结构荧光粉，采用以下技术方案：
荧光粉按重量百分含量计，包含38.47-45.19％的Y元素，9.49-22.09％的Al元素，2.06-24.31％的Ga元素，27.3-32.04％的O元素，0.43-1.46％的Ce元素，由颗粒表面经过质心到颗粒另外一面的最短距离定义为R，最长距离为R1，5μm≤R≤40μm，由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，
Figure BDA0003138495650000041
Figure BDA0003138495650000042
由颗粒表面到质心方向距离小于等于r的空间定义为r内，由颗粒表面到质心方向距离大于r的空间定义为r外，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1。
结合图1、2，该荧光粉中的R1和R代表荧光粉的D50粒径(中值粒径)，正常焙烧得到的荧光粉粒径分布符合正态分布图，因此以R1和R为代表，本发明的实施效果同样适用于正态分布中的所有粒径颗粒。因此本发明对不同D50粒径代表的荧光粉均具有普适性规律，适用于绝大部分晶粒，但不排除个别晶粒存在异常的情况。另外本发明中荧光粉颗粒由质心向表面延伸方向任意单位体积的Ga的重量百分含量逐渐增加或减少的含量变化同样在本发明的保护范围内。
本发明通过Ce作为激活剂与Y元素、Al元素、Ga元素、O元素按照一定比例配置形成具有石榴石结构的荧光粉，使其具有刚性网络结构，进而稳定保持物理化学性质。该结构的荧光粉晶粒在生长过程中，随着烧结温度逐渐上升，在助熔剂的作用下，含Ga的原料传质增加，逐步扩散包围不含Ga或者Ga含量低的石榴石结构已成相晶粒，并在不含Ga石榴石结构晶粒表面作用成核，融合生长，进而长大。在生长过程中，形成荧光粉颗粒表面圆润光滑。最后得到荧光粉颗粒内外Ga含量具有较大差异的结构，与常规相同元素含量的含Ga石榴石结构荧光粉对比，本发明结构荧光粉在测试过程中达到光谱蓝移的效果，且相同发射峰值波长时具有较少的Ga含量。
进一步地，作为优选，上述荧光粉包含重量百分比为40.6-45.2％的Y元素，10.9-21.9％的Al元素，2.2-19.8％的Ga元素，27.7-32％的O元素，0.67-1.2％的Ce元素。
由此质量百分含量范围内的各元素得到的含Ga石榴石结构荧光粉具有更高的发光效率。
进一步地，作为优选，上述该荧光粉R的取值范围为:10μm≤R≤30μm。对于常规荧光粉的应用角度以及荧光粉合成考量，此粒径为最佳的荧光粉便于合成且应用成熟的范围，具有较好发光性能且利于封装。
进一步地，作为优选，上述该荧光粉r的取值范围为:
Figure BDA0003138495650000051
进一步地，作为优选，上述石榴石结构荧光粉n的取值范围为：0≤n≤0.5。
r与n相关联均能影响本发明最终的实施效果，r值越小代表r内的体积范围越小，r值越大代表r内的体积范围越大，都不利于发光效率、发射光谱以及粒度的综合性能提升。另外n值越小表明r内外Ga含量差异性越大，越有利于本发明实施效果，反之亦然。
进一步地，上述的石榴石结构荧光粉在蓝光激发下峰值波长为515nm～550nm。
本发明制备的石榴石结构荧光粉具有三种氧配位体，Y-O十二面体、Al-O八面体和Al-O四面体，因而光谱调控可以通过Ce3+和Ga3+不同占位下的晶体场强度调节：随着Ce3+对Y3+取代量的增加，石榴石结构的晶体场会使得Ce3+能级劈裂变大，光谱长波移动；而Ga3+进入晶格后会优先取代八面体Al3+位置，因此Ga3+含量增加能够引起晶格常数的膨胀，从而降低位于十二面体中心Ce3+的晶体场强度，光谱短波移动。
本发明提供了一种发光装置，包括本发明所述的石榴石结构荧光粉。
进一步地，上述发光装置还含有其他荧光粉，其他荧光粉包括:(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)3SiO5:Eu、ZnS:Cu、ZnS:Ag、(Li,Na,K)3ZrF7:Mn、(Li,Na,K)2(Ti,Zr)F6:Mn、(Li,Na,K)2(Si,Ge)F6:Mn、(Ca,Sr,Ba)(Ti,Zr)F6:Mn、(Sr,Ca)S:Eu、Y2O3:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O7:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu中的一种或一种以上。
除此之外，本发明的荧光粉形态除粉末之外，还可以荧光膜、荧光玻璃或荧光陶瓷等，或者以上形态的混合存在。上述形态能够更好的在高能量密度下保持荧光粉的发光性能，因此本发明还能够应用于大功率器件。
在本发明石榴石结构荧光粉中通过改变元素Ga和Ce的比例，可以调节发光材料的发射主峰，进行红移或蓝移的调节，从而改变荧光粉的发光颜色。
在本发明石榴石结构荧光粉中由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，空间r外范围内任意单位体积中Ga元素的重量百分含量与空间r内范围内任意单位体积中Ga元素的重量百分含量的比值为n，n的一种测量方法为:
首先采用EDS装置在石榴石结构荧光粉由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，颗粒质心到r位置范围内任意取一个第一点(例如该第一点的单位体积为1×10-6～5×10-2μm3)进行测量，测量该点处Ga元素重量百分含量n1。
再采用EDS装置在石榴石结构颗粒中r到颗粒表面范围内任意单位体积取一个第二点(该第二点与上述第一点体积相等)进行测量，测量该点处Ga元素重量百分含量n2，n1/n2＝n。在该测量方法中根据现有的EDS装置进行测量即可，无需考虑其所测量的第一点及第二点的具体单位体积，只要保证所测量的上述第一点和第二点的体积相等即可。具体测量详见图1颗粒结构示意图，图2为颗粒截面图。
上述石榴石结构荧光粉中，除了包括Y、Al、Ga、Ce元素之外，还可以根据需要适当增加石榴石结构荧光粉中常见的其他化学元素，例如Lu、Sc、Tb、F等元素，只要依旧保持荧光粉石榴石结构，且其中所含有的Y、Al、Ga、Ce元素的含量及比例关系符合上述要求即可。
本领域技术人员在本发明上述石榴石结构荧光粉所提出的教导下，能够合理地选择本领域技术人员所熟知的方法制备上述石榴石结构荧光粉。在本发明中为了降低制备上述石榴石结构荧光粉的操作难度，简化操作步骤，降低工艺成本提供了一种优选地制备方法，其包括采用首先以Y、Al或Al/Ga、Ce的氧化物为原料混合后进行热处理为中间体，再将含Ga中间体或将不含Ga中间体混合进行二次焙烧，进而获得本发明上述荧光粉。
结合图3，石榴石结构荧光粉的制备方法包括以下步骤：
(1)将含有Y、Al或Al/Ga、Ce的元素氧化物、盐、氟化物等为原料称量，并与助熔剂一起在研钵中进行混匀，于1270-1500℃环境进行热处理，获得初步原料A；
(2)以Y、Al、Ga、Ce的氧化物为原料称量混匀后，得到原料B；
(3)初步原料A与不同量原料B一起进行简单混合，经过后处理后加入助熔剂混匀，之后在还原气氛中于1400～1500℃热处理1～5h，烧结完成后，再经后处理过程，即可获得石榴石结构荧光粉。
进一步地，初步原料A与原料B的重量比为0.5:10～20：10；且得到石榴石结构荧光粉的各元素重量百分比均满足：38.47-45.19％的Y元素，9.49-22.09％的Al元素，2.06-24.31％的Ga元素，27.3-32.04％的O元素，0.43-1.46％的Ce元素；
上述各原料的用量根据石榴石结构荧光粉的各元素的重量百分量称量，通过上述步骤使得所制备的石榴石结构荧光粉由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1。
上述各原料的用量根据石榴石结构荧光粉的各元素的重量百分量称量，其中Y、Al、Ga、Ce的氧化物分别为氧化钇、氧化铝、氧化镓、氧化铈。
进一步地，上述方法中步骤中所述的助熔剂为碱金属卤化物/氧化物、碱土金属卤化物/氧化物、碳酸盐、硼酸中的至少一种。
在上述制备方法合成石榴石荧光粉有利于提高荧光粉的亮度和稳定性；同时上述制备方法中，助熔剂的添加有利于荧光粉成核生长，助熔剂为碱金属卤化物/氧化物、碱土金属卤化物/氧化物、碳酸盐、硼酸中的至少一种。
为了进一步提高本发明石榴石荧光粉的品质，在该荧光粉的制备过程中，对中间体以及烧结后荧光粉进行后处理过程，后处理的方式包括破碎、洗涤、和分级中的至少一种。在上述后处理步骤中破碎的步骤可以形成粒度为1-100微米的颗粒，例1微米、10微米、50微米、100微米等。洗涤的过程可以采用水洗或弱酸洗等，洗涤的次数可从是1-5次，例如水洗1次、2次、3次、5次等。
以下将以具体实施例的方式说明本发明石榴石荧光粉的发光效率，进而说明本发明的有益效果。
测试方法包括：
EDS检测：采用EDS装置，测试条件为采用15kV加速电压，探测电流为70μA。相对亮度测量：采用分光光度计对本发明对比例1-4和实施例1-24中石榴石绿色荧光粉进行相对亮度和峰值波长测试，激发波长设定为460nm。
对比例1
按照Ga石榴石荧光粉中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量百分比分别为：38.47％、9.48％、24.31％、27.31％、0.43％，进行原料称量，加入BaF2助熔剂进行混合，在1450℃温度下保温3h，温度降至100℃取出，进行后处理后得到517nm波段的荧光粉，并定义该荧光粉的相对亮度为100。
实施例3
准确称取16.64g Y2O3、13.42g Al2O3、0.18g CeO2，与BaF2助熔剂进行混合，之后经过1300℃热处理，获得初步原料A；准确称取28.74g Y2O3、9.27g Al2O3、21.3gGa2O3、0.31gCeO2混匀后获得原料B，将原料A与原料B经过3:10比例进行混合，并加入BaF2助熔剂后，在还原气氛(N2:H2＝50:1)中于1450℃热处理1h，温度降至100℃以下，取出经过破碎、除杂、烘干处理后得到所需要石榴石结构荧光粉，得到荧光粉结构中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量与荧光粉质量百分比、R、r、n峰值波长、相对亮度见表1。
对比例2
按照Ga石榴石荧光粉中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量百分比分别为：40.72％、11.33％、19.03％、27.85％、1.07％，进行原料称量，加入BaF2助熔剂进行混合，在1470℃温度下保温3h，温度降至100℃取出，进行后处理后得到522nm波段的荧光粉，并定义该荧光粉的相对亮度为109。
实施例7
准确称取17.83g Y2O3、13.42g Al2O3、0.45gCeO2，与BaF2助熔剂进行混合，之后经过1350℃热处理，获得初步原料A；准确称取30.79g Y2O3、11.59g Al2O3、17.04gGa2O3、0.78gCeO2混匀后获得原料B，将原料A与原料B经过1:10比例进行混合，并加入BaF2助熔剂后，在还原气氛(N2:H2＝50:1)中于1470℃热处理1h，温度降至100℃以下，取出经过破碎、除杂、烘干处理后得到所需要石榴石结构荧光粉，得到荧光粉结构中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量与荧光粉质量百分比、R、r、n峰值波长、相对亮度见表1。
对比例3
按照Ga石榴石荧光粉中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量百分比分别为：40.72％、11.33％、19.03％、27.85％、1.07％，进行原料称量，加入BaF2助熔剂进行混合，在1500℃温度下保温3h，温度降至100℃取出，进行后处理后得到550nm波段的荧光粉，并定义该荧光粉的相对亮度为120。
实施例13
准确称取19.02g Y2O3、14.76g Al2O3、0.63g CeO2，与BaF2助熔剂进行混合，之后经过1450℃热处理，获得初步原料A；准确称取32.84g Y2O3、25.49g Al2O3、2.56gGa2O3、1.10gCeO2混匀后获得原料B，将原料A与原料B经过1:2比例进行混合，并加入BaF2、B2O3助熔剂后，在还原气氛(N2:H2＝50:1)中于1500℃热处理5h，温度降至100℃以下，取出经过破碎、除杂、烘干处理后得到所需要石榴石结构荧光粉，得到荧光粉结构中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量与荧光粉质量百分比、R、r、n峰值波长、相对亮度见表1。
对比例4
按照Ga石榴石荧光粉中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量百分比分别为：39.50％、16.27％、13.23％、29.91％、1.09％，进行原料称量，加入BaF2助熔剂进行混合，在1500℃温度下保温3h，温度降至100℃取出，进行后处理后得到533nm波段的荧光粉，并定义该荧光粉的相对亮度为118。
实施例16
准确称取16.64g Y2O3、14.76g Al2O3、0.45g CeO2，与BaF2助熔剂进行混合，之后经过1350℃热处理，获得初步原料A；准确称取29.56g Y2O3、15.76g Al2O3、13.63gGa2O3、0.78gCeO2混匀后获得原料B，将原料A与原料B经过1:2比例进行混合，并加入BaF2、YF3助熔剂后，在还原气氛(N2:H2＝50:1)中于1500℃热处理2h，温度降至100℃以下，取出经过破碎、除杂、烘干处理后得到所需要石榴石结构荧光粉，得到荧光粉结构中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量与荧光粉质量百分比、R、r、n峰值波长、相对亮度见表1。
实施例22
准确称取16.64g Y2O3、12.07g Al2O3、1.97gGa2O3、0.45g CeO2，与BaF2助熔剂进行混合，之后经过1500℃热处理，获得初步原料A；准确称取28.74gY2O3、16.68g Al2O3、11.93gGa2O3、0.63gCeO2混匀后获得原料B，将原料A与原料B经过1:5比例进行混合，并加入BaF2、YF3助熔剂后，在还原气氛(N2:H2＝50:1)中于1500℃热处理2h，温度降至100℃以下，取出经过破碎、除杂、烘干处理后得到所需要石榴石结构荧光粉，得到荧光粉结构中Y、Al、Ga、O、Ce元素的质量与荧光粉质量百分比、R、r、n峰值波长、相对亮度见表1。
实施例1-24
上述介绍具有代表性实施例，剩余实施例的制备方法与上述介绍方法相同，只需根据各实施例中目标化合物的化学式组成，选择适当计量的化合物进行混合、研磨、选取适当的焙烧条件，得到所需的石榴石结构荧光粉，测得的质量百分比与光色数据参见表1。
表1实施例1-25荧光粉的元素的质量百分比、R、r、n峰值波长、相对亮度
Figure BDA0003138495650000111
由实施例1-24中数据可以看出，本发明所提供石榴石荧光粉通过Ce作为激发源与Y元素、Al元素、Ga元素、O元素按照一定比例配置形成具有石榴石结构荧光粉，随着Ga取代Al比例增多，波长短波移动；随着Ce取代Y增多，Ce的能级劈裂增多，使得光谱长波移动；另外协同控制石榴石结构荧光粉由颗粒表面向质心延伸r位置，r以外任意单位体积中Ga元素的重量百分含量与r半径以内任意单位体积中Ga元素的重量百分含量的比值为n。由实施例1-5、实施例6-10和14-17表明，与相同含量荧光粉对比，该结构的荧光粉随着r值的增大，发射光谱可有效进行蓝移，当r越小或r越接近
Figure BDA0003138495650000121
时，其无限接近对比例荧光粉颗粒的内部结构，则内外差异越小，其波段降低程度也随之降低；由实施例19、实施例22-24表明，随着n比值越小，表明Ga元素的重量百分含量差别较大，使得r范围内的Ga含量远大于r范围外的Ga含量，所以相对于常规相同含量含Ga石榴石荧光粉(对比例)，其能够有效降低荧光粉的波段，一定程度上能有效降低Ga元素含量，降低成本；并且此荧光粉在生长过程中，使颗粒表面更加圆滑，提高该荧光粉的发光效率。
以下是本发明装置的具体实施方式：
对比例5
本实施例采用蓝光LED芯片作为辐射源，将对比例4荧光粉与CaAlSiN3:Eu以质量比为94:4.5混合均匀后，将荧光粉均匀分散在硅胶(折射率1.41，透射率99％)中，将芯片与光转换膜组合在一起，焊接好电路、封结后得到白光发光装置。
实施例26-32采用与对比例5相同的蓝光LED芯片作为辐射源，分别将本发明的实施例14-17、实施例19、实施例22-24荧光粉与CaAlSiN3:Eu同样以质量比为94:4.5混合均匀、硅胶分散后封装成白光发光装置。
对比例5与实施例25-32的器件光色数据见表2。
表2应用本发明荧光粉与对比例的器件封装数据
Figure BDA0003138495650000131
从表中可以看出，采用本发明对比例4、实施例14-17、实施例19、实施例22-24荧光粉中石榴石荧光粉与其他荧光粉配合制作白色的发光装置，随着r值增大其光效得到提升，显色指数Ra增加。随着n越大，光效随之降低。但在本发明所保护范围内的石榴石荧光粉在实际应用中均能与其他种类荧光粉搭配使得含有其的发光装置具高光效特点。
实施例33
将实施例14中荧光粉、CaAlSiN3:Eu与低温玻璃粉以质量比1:0.05:10混合，玻璃粉组成为SiO2、Al2O3、B2O3以及碱金属氧化物(Na2O、K2O)或二价金属氧化物(CaO、SrO、BaO、ZnO)，在低温共融后获得玻璃基体，经减薄、抛光、划切后获得尺寸为2.8×3.5×0.15mm的荧光玻璃片，将该玻璃片与蓝光LED芯片封装后获得发光装置，该发光装置的色坐标为(0.3132,0.3555)，色温6300K，显色指数Ra为82。
本实施例的装置在供给电流为1A时经1000℃点亮老化后光衰为5％，而实施例25-32的装置在同电流同时间老化后光衰可达15-20％，表明玻璃状态下的荧光转换层能够更好的应用于大功率密度光源。
综上所述，本发明涉及一种石榴石结构荧光粉及包含该荧光粉的发光装置，该荧光粉按重量百分含量计包含38.47-45.19％的Y元素，9.49-22.09％的Al元素，2.06-24.31％的Ga元素，27.3-32.04％的O元素，0.43-1.46％的Ce元素；且该荧光粉颗粒中，由颗粒表面经过质心到颗粒另外一面的最短距离定义为R，最长距离为R1，5μm≤R≤40μm；由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，
Figure BDA0003138495650000141
由颗粒表面到质心方向距离小于等于r的空间定义为r内，由颗粒表面到质心方向距离大于r的空间定义为r外，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1，本发明的荧光粉能被蓝光有效激发，具有发射效率高、光谱可调谐且可降低制造成本的特点。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种石榴石结构荧光粉，其特征在于，所述荧光粉为包含重量百分比为38.47-45.19％的Y元素，9.49-22.09％的Al元素，2.06-24.31％的Ga元素，27.3-32.04％的O元素，0.43-1.46％的Ce元素；由颗粒一侧的表面经过颗粒质心到对侧表面的最短距离定义为R，5μm≤R≤40μm；
由颗粒表面到质心方向的任意距离为r，
Figure FDA0003505943490000011
由颗粒表面到质心方向距离小于等于r的空间定义为r内，由颗粒表面到质心方向距离大于r的空间定义为r外，r外与r内任意单位体积的Ga元素的重量百分含量的比值为n，0≤n＜1。
2.根据权利要求1所述的荧光粉，其特征在于，所述荧光粉为包含重量百分比为40.6-45.2％的Y元素，10.9-21.9％的Al元素，2.2-19.8％的Ga元素，27.7-32％的O元素，0.67-1.2％的Ce元素。
3.根据权利要求1或2所述的荧光粉，其特征在于，所述荧光粉为10μm≤R≤30μm。
4.根据权利要求3所述的石榴石结构荧光粉，其特征在于，在所述r的取值范围为：
Figure FDA0003505943490000012
5.根据权利要求4所述的石榴石结构荧光粉，其特征在于，所述n的取值范围为：0≤n≤0.5。
6.根据权利要求1至2或4至5任一项所述的石榴石结构荧光粉，其特征在于，其在蓝光激发下峰值波长为515nm～550nm。
7.根据权利要求3所述的石榴石结构荧光粉，其特征在于，其在蓝光激发下峰值波长为515nm～550nm。
8.一种发光装置，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的石榴石结构荧光粉。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，还含有其它荧光粉，所述其他荧光粉包括:(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)3SiO5:Eu、ZnS:Cu、ZnS:Ag、(Li,Na,K)3ZrF7:Mn、(Li,Na,K)2(Ti,Zr)F6:Mn、(Li,Na,K)2(Si,Ge)F6:Mn、(Ca,Sr,Ba)(Ti，Zr)F6:Mn、(Sr,Ca)S:Eu、Y2O3:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O7:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu中的一种或一种以上。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述荧光粉以膜、玻璃或陶瓷的形态存在，或膜、玻璃和陶瓷的混合形态存在。
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