光致发光材料
阅读：868发布：2020-06-17
专利汇可以提供光致发光材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 光致发光 材料，其包括：一核心载体；以及一 荧光 粉混合物，该荧光粉混合物包含于核心载体的内部，且荧光粉混合物包含至少两种荧光粉体。本 发明 的光致发光材料中的荧光粉体是在核心载体内部进行混光，而可在光致发光材料表面发出一均匀的混合光。，下面是光致发光材料专利的具体信息内容。
1.一种光致发光材料，包括：
一核心载体；以及
一荧光粉混合物，其包含于所述核心载体的内部，且所述荧光粉混合物包括至少两种荧光粉体。
2.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述荧光粉混合物还包括一电子局限材料。
3.如权利要求2所述的光致发光材料，其中，所述电子局限材料为一量子点。
4.如权利要求2所述的光致发光材料，其中，所述电子局限材料为硒化镉-硫化锌。
5.如权利要求2所述的光致发光材料，其中，所述电子局限材料的粒径介于10nm至
100nm之间。
6.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述核心载体为球型。
7.如权利要求2所述的光致发光材料，其中，所述至少两种荧光粉体是各自具有不同发光波长的荧光粉。
8.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述荧光粉体的材料选自由ZnO、ZrO2、PbO、Y2O3、Y2O2、Zn2SiO4、Y3Al5O12、Y3(AlGa)5O12Y2SiO5、LaOCl、InBO3、ZnGa2O4、ZnS、PbS、CdS、CaS、SrS、ZnxCd1-xS、Y2O2S、Gd2O2S和AlN所组成的群组的化合物，且X介于0.1至0.9之间。
9.如权利要求8所述的光致发光材料，其中，所述化合物是掺杂至少一选自由铜、银、铕、镱、镧、氯、铽、铝、铈、铒、锌、锰、镨、钷、钐及钬所组成的群组的元素。
10.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述核心载体的材料包括SiOx、TiOx、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或三聚氰胺树脂，其中，X的范围介于0.5～2之间。
11.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述核心载体的粒径介于350nm至5μm之间。
12.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述荧光粉体的粒径介于10nm至3μm之间。
13.如权利要求1所述的光致发光材料，其中，所述荧光粉体的粒径介于10nm至100nm之间。
光致发光材料
技术领域
背景技术
[0003] 然而，LED却难以应用于民生照明市场，除了发光二极管具有散热、亮度不足和亮度递减等问题外，更具有无法直接激发出白光的问题。因此，已有许多研究企图发展出高效率的白光LED，以取代现有的照明设备。
[0004] 目前主流的白光LED，是利用蓝光发光二极管芯片配合黄光的YAG荧光粉体，以作为白光光源。虽然以此互补色原理产生白光，但其光谱波长分布的连续性不如太阳光，而有色彩不均的情形，因此色彩饱和度较低。因此，以此方式产生的白光光源仅可用于低阶光源，并无法广泛应用于民生照明市场。
[0005] 此外，也可利用紫外光发光二极管芯片配合红光、绿光、以及蓝光三色荧光粉，通过红蓝绿三原色的混光机制，可混合成白光。由于使用的紫外光LED芯片激发强度及转换效率较高，因此可得到强度更高的白光。
[0006] 目前使用不同颜色荧光粉的混光机制形成白光，是将含有不同颜色荧光粉体的胶体覆盖于LED芯片上，经烘干及封装制程，可制得一白光LED。然而，因为一般所使用的荧光粉体粒径较大，且多种荧光粉体混合不均，因此容易有混光不均匀的情形发生，无法得到具有所需色温及演色性的白光LED。此外，还由于荧光粉体呈现不规则状，会造成荧光粉体在激发后出光的均匀性降低。
[0007] 因此，目前亟需一种荧光材料，其粒径大小均一且外型规则，以提升荧光粉体的出光均匀性，且在荧光材料本体表面即可均匀混光以发出白光，而应用在白光LED照明上。
发明内容
[0008] 本发明的主要目的在于提供一种光致发光材料，以能经光源激发后，即可在光致发光材料表面进行混光。
[0009] 为实现上述目的，本发明的光致发光材料，其包括：一核心载体；以及一荧光粉混合物，该荧光粉混合物包含于核心载体的内部，且荧光粉混合物包括至少两种荧光粉体。
[0010] 本发明的光致发光材料，是将荧光粉包覆于核心载体内部，因此相较于通常粒径不规则的荧光粉体，本发明的光致发光材料整体粒径均一，且球型壳体具有极佳的全反射效果，故本发明的光致发光材料具有较高的出光均匀性。同时，已知的混合有多种荧光粉体的胶体，其各种荧光粉体所发出的激发光是在荧光粉体表面释放出，而得到一混合光；但本发明的光致发光材料中的各种荧光粉体，其各种荧光粉体所发出的激发光是在核心载体内部进行混光，再在核心载体表面释放出，故混光效果更加均匀。再者，本发明的光致发光材料，可在合成前先调整混合荧光粉体的色温及演色性，若将来作为发光二极管的荧光材料时，还可使发光二极管废料的产生降至最低。
[0011] 在本发明的光致发光材料中，荧光粉混合物还可包括一电子局限材料。优选地，此电子局限材料为一量子点，如硒化镉-硫化锌(CdSe/ZnS)、或硅量子点。优选地，此电子局限材料为硒化镉-硫化锌。
[0013] 在本发明的光致发光材料中，电子局限材料的粒径可介于10nm至3μm之间，且优选地介于10nm至100nm之间。
[0014] 在本发明的光致发光材料中，核心载体优选为球型载体，且核心载体的粒径可介于350nm至5μm之间。此外，核心载体的材料优选为SiOx、TiOx、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或三聚氰胺树脂，X的范围系介于0.5～2之间。
[0015] 在本发明的光致发光材料中，荧光粉体的粒径可介于10nm至3μm之间，且优选地介于10nm至100nm之间。
[0016] 此外，在本发明的光致发光材料中，所使用的各种荧光粉体优选为各自具有不同发光波长的荧光粉。荧光粉体的材料优选地选自由ZnO、ZrO2、PbO、Y2O3、Y2O2、Zn2SiO4、Y3Al5O12、Y3(AlGa)5O12Y2SiO5、LaOCl、InBO3、ZnGa2O4、ZnS、PbS、CdS、CaS、SrS、ZnxCd1-xS、Y2O2S、Gd2O2S和AlN所组成的群组的化合物，且X介于0.1至0.9之间。
[0017] 上述的荧光粉体材料的化合物，还可掺杂铜(Cu)、银(Ag)、铕(Eu)、镱(Yb)、镧(La)、氯(Cl)、铽(Tb)、铝(Al)、铈(Ce)、铒(Er)、锌(Zn)、锰(Mn)、其他镧系元素(镨(Pr)、钷(Pm)、钐(Sm)、钬(Ho))及镧锕系碱性元素所组成的群组的元素，以使荧光粉体可具有不同的发光波长。
[0018] 当激发本发明的光致发光材料的光源为蓝光发光二极管时，若荧光粉混合物可包括红光荧光粉及绿光荧光粉，则可在光致发光材料表面混光而发出白光。当激发本发明的光致发光材料的光源为紫外光发光二极管时，若荧光粉混合物包括红光荧光粉、绿光荧光粉及蓝光荧光粉，则可在光致发光材料表面混光而发出白光。
[0019] 在本发明的光致发光材料中，荧光粉体可采用一般水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法。此外，核心载体的尺寸可通过酸碱性和原料浓度控制。溶胶凝胶法合成SiOx或TiOx非晶球体、利用喷雾热解法合成SiOx或TiOx非晶球体、或利用无乳化法合成PS、PMMA、或三聚氰胺树脂(Melamine)高分子球体。
[0020] 本发明的光致发光材料，优选地使用纳米等级的荧光粉体，以利于形成光致发光材料前即调整荧光粉体溶液中的各种荧光粉体比例，而可确保本发明的光致发光材料具有预定的色温及演色性。此外，本发明的光致发光材料还使用CdSe/ZnS量子点，因其可吸收紫外(UV)光而发出正白光，可加强光致发光材料的白光色温及演色性，并且可应用于紫外光发光二极管中。同时，通过混合多种可发出不同颜色激发光的发光二极管，可使本发明的光致发光材料的混光光谱更加连续，而得以应用于日常照明设备中。附图说明
[0021] 图1是本发明一实施例提出的光致发光材料的示意图。
[0022] 【附图标记说明】
[0023] 10-核心载体；11-荧光粉混合物。
具体实施方式
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0025] 本发明所提供的光致发光材料，如图1所示。图1是本发明优选实施例的光致发光材料的示意图，其中，此光致发光材料包括：一核心载体10；以及一荧光粉混合物11，该荧光粉混合物11包含于核心载体10的内部，且荧光粉混合物包括至少两种荧光粉体。
[0026] 本发明的纳米荧光粉体可采用一般水热法、溶胶凝胶法、共沉淀法所制成；而核心载体则可利用一般的溶胶凝胶法合成SiOx或TiOx非晶球体、利用喷雾热解法合成SiOx或TiOx非晶球体、或利用无乳化法合成PS、PMMA或三聚氰胺树脂(Melamine)高分子球体。
[0027] 本发明的光致发光材料所使用的荧光粉体可为一般已知的各种颜色荧光粉。接下来将举例几种纳米荧光粉体的制作方法。然而，本发明的纳米荧光粉体的制作方法并不限于下列实施例，且本发明的光致发光材料所使用的荧光粉体可为一般常用于发光二极管的荧光粉体，优选为纳米尺寸的荧光粉体。
[0028] 合成YAG：Ce3+纳米荧光粉体
[0029] 将2.5014g的四水合醋酸钇(Yttrium acetate tetrahydrate)、0.0251g的乙酸铈水合物(Cerium acetate hydrate)、2.553g的异丙醇铝(Aluminium isopropoxide)，以及63.6ml的1，4-丁二醇(1，4-butanediol)，置入120ml的高压釜中，在搅拌下缓慢加热溶液至
300℃，并维持此温度2小时。然后，将此溶液(YAG：Ce3+的1，4-丁二醇溶液)冷却至室温，并静置一周以沉淀结块。
300℃，并维持此温度2小时。然后，将此溶液(YAG：Ce3+的1，4-丁二醇溶液)冷却至室温，并静置一周以沉淀结块。
[0030] 将5ml的YAG：Ce3+/1，4-丁二醇溶液加至纯水中，并加入150μL的3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-Aminopropyltri-methoxysilane，APTMS)搅拌2小时，再离心移除APTMS，从而制得YAG：Ce3+水溶液。接着，将5μL的YAG：Ce3+水溶液及50μL的PS溶液加至纯水中，在40～50℃下搅拌3～5小时。经离心、过滤、烘干后，可制得YAG：Ce3+纳米荧光粉体，其粒径约为10～15nm。
[0031] 合成Y2O3：Er3+，Yb3+纳米荧光粉体
[0032] 分别将Y2O3、Er2O3、及Yb2O3配制成1M的硝酸盐溶液。然后，将2.45ml的Y(NO3)3溶液、0.025ml的Er(NO3)3溶液、及0.025ml的Yb(NO3)3溶液混合，并加入2.05g的乙酸钠(CH3COONa)及43.75ml的乙二醇(ethylene glycol)，搅拌3小时。接着，将上述混合溶液置于60ml的高压釜中加热至180℃，并维持此温度24小时。冷却至室温后，数次离心此混合溶液，再烘干。
然后，利用马弗炉(Muffle furnace)加热至900℃，并维持4小时，可制得Y2O3：Er3+，Yb3+纳米荧光粉体，其粒径约为10～15nm。
然后，利用马弗炉(Muffle furnace)加热至900℃，并维持4小时，可制得Y2O3：Er3+，Yb3+纳米荧光粉体，其粒径约为10～15nm。
[0033] 合成Y2O3：Eu3+纳米荧光粉体
[0034] 将200ml的氧化钇(YCl3)水溶液(0.0184M)、及200ml的氯化铕(EuCl3)水溶液(0.0016M)混合搅拌10分钟，再加入0.15ML的尿素(urea)。然后，将上述混合物加热至87℃，并维持此温度1小时。接着，离心过滤此混合物后，加热至85℃，并维持此温度12小时。最后，从750℃升温至1050℃4小时，以将此混合物烧结成块，可制得Y2O3：Eu3+纳米荧光粉体，其粒径约为10～15nm。
[0035] 实施例1
[0036] 首先，配制混合有Y2O3：La3+、YAG：La3+、以及CdSe/ZnS量子点的荧光粉体混合水溶液，其中，Y2O3：La3+经蓝光发光二极管照射后可发出黄光、YAG：La3+经蓝光发光二极管照射后可发出黄光、而CdSe/ZnS量子点可吸收UV光以发出正白光。采用积分球检测后，调整各个荧光粉体的比例，可得到具有预定色温及演色性的荧光粉体混合溶液。在本实施例中，所得的荧光粉体混合溶液经蓝光发光二极管照射后，发出白光(色温＝5500K)。
[0037] 接着，将氨水(NH4OH)、乙醇、及水混合，并搅拌5分钟。然后，加入四乙基原硅酸盐(TEOS)作为起始剂，并在恒温下搅拌4小时。在SiO2核心载体即将凝聚成型时，将上述配置的荧光粉体混合水溶液加至反应溶液中，可合成包含有荧光粉混合物的SiO2核心载体。接着，将合成的包含有荧光粉混合物的SiO2核心载体离心数次，得到一沉淀物。经干燥及锻烧后，可制得包含有荧光粉混合物的SiO2核心载体，其粒径约500nm。
[0038] 因此，本实施例的光致发光材料包含：一核心载体；以及一包含于核心载体内部的3+
荧光粉混合物。其中，荧光粉混合物包括可发出黄光的Y2O3：La 荧光粉体、可发出黄光的YAG：La3+荧光粉体、以及可发出正白光的CdSe/ZnS量子点。通过适当调整各种荧光粉体的比例，本实施例的光致发光材料经蓝光发光二极管照射后，可在光致发光材料表面进行混光，发出色温为5500K的白光。
荧光粉混合物。其中，荧光粉混合物包括可发出黄光的Y2O3：La 荧光粉体、可发出黄光的YAG：La3+荧光粉体、以及可发出正白光的CdSe/ZnS量子点。通过适当调整各种荧光粉体的比例，本实施例的光致发光材料经蓝光发光二极管照射后，可在光致发光材料表面进行混光，发出色温为5500K的白光。
[0039] 实施例2
[0040] 首先，配制Y2O3：Eu3+、Y2O3：Yb3+、Y2O3：Ce3+、以及YAG：Ce3+的荧光粉体混合水溶液，其中，Y2O3：Eu3+经蓝光发光二极管照射后可发出红光、Y2O3：Yb3+可发出绿光、Y2O3：Ce3+可发出蓝光、而YAG：Ce3+可发出黄光。经积分球检测后，调整各个荧光粉体的比例，可得到具有预定色温及演色性的荧光粉体混合溶液。在本实施例中，所得到的荧光粉体混合溶液经蓝光发光二极管照射后，可发出白光(色温＝5500K)。
[0041] 接着，将氨水(NH4OH)、乙醇及水混合，并搅拌5分钟。然后，加入TEOS做为起始剂，并在恒温下搅拌4小时。在SiO2核心载体即将凝聚成型时，将上述配置的荧光粉体混合水溶液加至反应溶液中，则可合成包含有荧光粉混合物的SiO2核心载体。接着，将合成的包含有荧光粉混合物的SiO2核心载体离心数次，得到一沉淀物。经干燥及锻烧后，可制得包含有荧光粉混合物的SiO2核心载体，其粒径约300nm。
[0042] 因此，本实施例的光致发光材料包含：一核心载体；以及一包含于核心载体内部的荧光粉混合物。其中，荧光粉混合物包括可发出红光的Y2O3：Eu3+荧光粉体、可发出绿光的3+ 3+ 3+
Y2O3：Yb 荧光粉体、可发出蓝光的Y2O3：Ce 荧光粉体、以及可发出黄光的YAG：Ce 荧光粉体。通过适当调整各种荧光粉体的比例，本实施例的光致发光材料经蓝光发光二极管照射后，可在光致发光材料表面进行混光，发出白光。
Y2O3：Yb 荧光粉体、可发出蓝光的Y2O3：Ce 荧光粉体、以及可发出黄光的YAG：Ce 荧光粉体。通过适当调整各种荧光粉体的比例，本实施例的光致发光材料经蓝光发光二极管照射后，可在光致发光材料表面进行混光，发出白光。
[0043] 综上所述，本发明通过将混合的荧光粉体包覆在核心载体内部，以制得具有均一粒径且规则外型的光致发光材料。通过核心载体的规则球状而具有极佳的全反射效果，以提升荧光粉体的出光均匀性。同时，更通过事先调整荧光粉体的比例，配制可发出预定色温及演色性的荧光粉体混合溶液，故若将本发明的光致发光材料应用在发光二极管上，可提升发光二极管的产品合格率。此外，本发明的光致发光材料内部混合的荧光粉体，经光源激发后，是在光致发光材料内部进行混光，而后在核心载体表面激发出来。因此，相较于荧光粉体混合胶体，本发明的光致发光材料激发后所发出的混合光更加均匀。再者，本发明的光致发光材料还通过混合多种具有不同放射波长的荧光粉体，而可得到较连续的混合光谱，以发出更加接近自然光。因此，若将本发明的光致发光材料应用于具高发光效率的发光二极管，则可取代传统的照明设备，而达到节能的目的。
[0044] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。
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