[发明专利]一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及发光技术领域中的一种荧光材料，尤其涉及一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉及其制备方法和应用。

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，可被广泛地应用在照明和显示领域。其取代传统的白炽灯和荧光灯而作为新一代照明光源具有深远的意义。

实现白光LED普遍而简单的方法是在蓝光LED芯片上涂覆可被蓝光激发而发射黄光的荧光粉。目前，广泛应用在商业化白光LED上的黄色荧光粉主要是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，色温偏高。为了获得高显色性，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作白光LED。这种荧光粉混合的方法存在着不同荧光粉之间再吸收，从而导致整体发光效率较低。同时制作的白光LED的发射光谱随着驱动电流的变化而变化。因此，全色发射的单一白光荧光粉成为一种新的研究趋势。

2007年，日本研究人员Shimomura等人报道了一种Ce³⁺激活的具有石榴石结构的绿色钪硅酸盐荧光粉Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺(CSS:Ce³⁺)，该荧光粉可在450nm的蓝光激发下发射出峰值在505nm的绿光，由于该绿色荧光粉展现出比YAG:Ce³⁺更高的发光效率和更好的热稳定性而引起人们的广泛关注。然而该绿色荧光粉必须混以红色荧光粉才能合成白光。这就存在着上述荧光粉混合带来的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中荧光粉混合的方法制作白光LED，而使不同荧光粉之间再吸收，发光效率低的问题，提供的一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉，其特征是，具有以下化学式：(M_3-xMn_x)(R_2-yCe_y)(Si，Ge)₃O₁₂，其中M代表Mg、Ca、Sr、Ba或Zn中的至少一种；R代表Sc、Y、La、Gd或Lu中的至少一种；x、y为摩尔分数，所述x的取值范围为0.01≤x≤1，y的取值范围为0.0001≤y≤0.5。

所述x的取值范围为0.05≤x≤0.5，y的取值范围为0.01≤y≤0.2。

一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉的制备方法，该方法由以下步骤实现：

(1)以化学式为(M_3-xMn_x)(R_2-yCe_y)(Si，Ge)₃O₁₂中元素的氧化物、氟化物、氯化物或相应的盐类为原料，按摩尔比称取，充分研磨混合均匀，获得混合物样品；所述M代表Mg、Ca、Sr、Ba或Zn中的至少一种；R代表Sc、Y、La、Gd或Lu中的至少一种；x、y为摩尔分数，所述x的取值范围为0.01≤x≤1，y的取值范围为0.0001≤y≤0.5；

(2)将步骤(1)获得的混合物样品置入坩埚中，在还原气氛条件下，放入高温炉中焙烧，获得烧结体；所述混合物样品的焙烧温度为1200-1400℃，焙烧时间为4小时；

(3)将步骤(2)获得的烧结体研磨后即得到所述的荧光粉。

所述的还原气氛为一氧化碳或氢气。

所述的高温炉为马弗炉或管式炉。

上述一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉在制备白光LED中的应用，是将所述的荧光粉与环氧树脂按照质量比为0.4∶1的比例混合均匀，涂覆在蓝光InGaN芯片上，封装固化而制得白光LED。

本发明的有益效果：本发明提供的一种基于紫外光或蓝光激发的荧光粉可以作为单一荧光粉用于制作白光LED，且该荧光粉发光强度高、激发波长宽、发射波长范围广、化学稳定性好，可被紫外光或蓝光有效激发，其发射光谱可以通过改变基质材料中M和R的组分或掺杂离子Mn和Ce的比例进行调节；