[发明专利]一种蓝光激发连续光谱的荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光材料，特别涉及包括半导体发光元件在内的白光系及多色系发光装置用的荧光材料，并提供了该荧光粉的制备方法，属于发光材料领域或者半导体照明领域。

背景技术

随着第三代半导体材料氮化镓的突破和蓝、绿、白光发光二极管的问世，被誉为“照明未来的技术”的LED(半导体发光二极管，light-emitting diode)，渐渐走近了我们的日常生活，并将引导我们走向更加光明的未来。以第三代半导体材料氮化镓作为半导体照明光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/10，寿命可以达到8万小时以上，一个半导体灯正常情况下可以使用50年以上。作为新型照明技术LED以其应用灵活、绿色环保、调节方便等诸多优点，将引发一次照明领域的革命。白光LED的出现，是LED从标志功能向照明功能跨出的实质性一步。从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术。白光LED的应用市场将非常广泛。因此，迫切需要高效的荧光材料，能够将包括LED在内的发光元件发出的紫外光到绿光有效转化为可见光，从而实现白光系及多色系发光装置。

目前在现有的技术领域，比较成熟的白光LED的实现方式是通过紫外芯片或蓝光芯片激发荧光材料的方法。但是，由于受到荧光材料的限制，这些方法都存在局限性。

如专利ZL 00801494.9中，利用蓝光芯片激发的稀土石榴石荧光材料，通过蓝光芯片激发荧光材料发出黄光与部分蓝色芯片蓝光复合出白光。这种方法中，所使用的荧光材料在白色LED的应用和性能方面具有很大的局限性：首先，这种荧光材料的激发范围在420～490nm范围内，最有效的激发在450～470nm范围内，对于紫外光区域和可见光的短波长区域及绿光区域不激发；其次这种稀土石榴石结构荧光粉的发射光谱最大能到575nm，缺少红色成分，造成白光LED的显色指数较低。

如专利CN 1522291A、CN 1705732A中，所涉及的是紫外、近紫外及蓝光区域，可以有效激发稀土激活的氮化物，或氮氧化物的荧光材料。这种方法的荧光材料的有效激发波长范围有所增加，发射范围也可以从绿光到红光，但是这种荧光材料的工艺复杂制备，制造成本较高，作为实用化的LED荧光粉还有很大的局限性。

如专利CN 1585141A所涉及的是卤硅酸盐绿色荧光材料及焦硅酸盐和正硅酸盐的红色荧光材料。该专利所述的绿色荧光材料激发光谱较宽，但是发光颜色单一；并且所述的红色荧光材料发光强度较弱，不能与现有的荧光粉匹配，在实际应用中有很大的局限性。

综上所述，可看出白光LED的实现离不开高效率的红、绿、蓝三基色荧光粉。因此合成具有良好发光特性、化学性质稳定、成本低廉的LED用荧光粉迫在眉睫。

在寻找新型荧光粉的过程中，选择合适的基质材料至关重要。主要考虑的因素为：①必须具有良好的化学稳定性。②合适的禁带宽度和晶体结构以及低的生产成本。而本发明蓝光激发的白光LED用单相可调荧光粉就能克服以上荧光粉的缺陷，且采用的是高温固相法操作简单，能批量生产，具有很好的商业使用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓝光激发连续光谱的荧光粉，该荧光粉的发射光谱是连续的，其发射光谱范围为440～700nm，激发光谱范围为450～500nm；其结构式为：MLa_2-x-yZnO₅:Eu_xR_y其中M为Mg、Ca、Sr、Ba四种元素中一种或几种；R为Tb、Dy、Pr、Ce、Mn中的至少一种；x、y为摩尔系数，其范围是：0.001＜x＜0.5，0.0001＜y＜0.2；所述的荧光粉的平均粒径在5μm～20μm范围内。

本发明的另一个目的是提供一种蓝光激发连续光谱的荧光粉的制备方法。

本发明蓝光激发连续光谱的荧光粉的制备方法步骤如下：

(1)按结构式：MLa_2-x-yZnO₅:Eu_xR_y，将各元素的原材料按磨尔配比称取，其中：M为Mg、Ca、Sr、Ba中一种或几种，R为Tb、Dy、Pr、Ce、Mn中的至少一种，0.001＜x＜0.5，0.0001＜y＜0.2；按原材料总量的比例，称取助熔剂，混合均匀后，加入去离子水，球磨10个小时，然后在100-120℃条件下烘干；

(2)将烘干后的混合料在1100～1600℃的还原气氛下焙烧3～10h；

(3)将焙烧好的材料冷却至室温，进行粉碎，过筛，得到最终产品。