[发明专利]一种荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于将白光LED、普通白炽灯等发射出的紫外光或者蓝光转变为可见光，例如红光的光电转换材料，属于荧光材料领域。

背景技术

固体白光照明(Solid State Lighting, SSL)是指利用半导体发光二级管(Light Emitting Diode, LED)或者半导体发光二级管与荧光粉的结合产生白光，实现作为普通照明光源的技术。与真空管白炽灯、充汞荧光灯不同，它是一种全新的照明技术，具有发热量低、能耗小、寿命长、体积小、反应速度快、无环境污染等一系列优点，且由于其白光最接近日光，能更好的反映被照射物体的真实颜色，其市场应用前景极其广阔，被誉为“21世纪的绿色光源”。为控制全球温室气体排放，节约地球有限的能源资源，近年来世界各国纷纷制定了LED照明的发展计划。

LED发光主要分为两种，一种是利用红绿蓝三基色的发光芯片发出的光混合直接得到白光；另一种是通过半导体发光二级管与荧光粉结合产生白光。目前，通过半导体发光二极管与荧光粉结合产生白光大致分为两种：一种是把蓝光芯片加上黄色荧光粉产生白光，另一种是通过紫外光芯片加上红绿蓝三色荧光粉，来产生白光。目前市场上主流的商业化的白光LED是通过发射460nm的蓝光InGaN芯片与发射黄光的YAG:Ce荧光材料相结合发射白光。该方法工艺简单，成本较低。但该专利被日本Nichia公司垄断，对于其他制造公司形成一定的技术壁垒。且该类荧光粉材料存在着显色性差，色温偏高，缺少红色成分的缺点，有待于进一步改善。用紫外LED芯片结合红绿蓝三色荧光粉是另一种较理想的发光方式，具有良好的显色性。但该方法也存在荧光粉转换效率低的问题。因此，合成具有良好发光特性、化学稳定性、低成本的新型LED用荧光材料对实现高亮度的白光LED至关重要。

目前所用的荧光材料中，主要包括有稀土石榴石结构的荧光材料、硫化物荧光材料、硅酸盐类荧光材料等。例如上述可发射黄光的YAG:Ce荧光材料即为稀土石榴石结构，其存在的缺陷上述已经提及。

硫化物荧光材料，如美国专利USPA 6351069公开的红色硫化物荧光材料，该类荧光材料其发光亮度低，虽然可提高显色指数，但会降低LED的流明效率；其该类荧光材料极易吸湿潮解，稳定性差及耐老化性差，且会对LED芯片造成腐蚀影响使用寿命，不能满足LED的使用要求；硅酸盐类荧光材料，如专利USPA20060027781、USPA20060027785中所涉及的硅酸盐荧光材料，其激发光谱在280~490nm,发射光谱在460~590nm之间，发光只有绿色到黄色范围，缺乏红色部分，且其发光强度较差，还无法与YAG荧光材料相比。

上述的荧光材料，其目前主要是通过在选定的基质材料中掺杂稀土离子(例如Eu³⁺离子，Pr³⁺离子)或者过渡金属离子(例如Mn²⁺离子，Mn⁴⁺离子)等激活离子来产生发光性能，例如中国专利CN200710146761.8、CN200510026617.1、CN200610082355.5等。这种情况下，当掺杂浓度为2-3%时发光强度既达到最大值，当掺杂浓度继续增加，发光强度将由于浓度淬灭效应随之减弱。同时通过掺杂离子发光还会伴随晶格失配、电荷不平衡引起的结构不稳定等一系列问题。综上所述，开发本征发光的荧光材料可以避免上述罗列的诸多问题，成为研究的重点和热点。

发明内容

钨青铜型结构复合氧化物（化学式为：(A1)₄(A2)₂B₁₀O₃₀和(A1)(A2)₂(A3)₄B₁₀O₃₀）常有四方晶系和斜方晶系良种，目前已被证明具有良好的组成和结构和功能特征，尤其具有特殊的电性能，是重要的电子陶瓷材料。例如CN200780019518.8公开了钨青铜结构陶瓷材料作为热障涂层的应用。

本发明人意识到含有常作为发光离子和激发离子（例如Eu和Na离子等）的钨青铜型结构复合氧化物可能具有本征发光的性能，以克服通过掺杂激发离子带来的浓度淬灭、晶格适配，电荷失衡等缺点。