[发明专利]用于白光LED的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于白光LED的铌酸盐或钽酸盐荧光材料及其制备方法，属于荧光材料领域。

背景技术

白光LED是继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，或称为21世纪绿色光源，具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好的特点。以LED固态光源替代传统照明光源是目前照明技术发展的主要趋势，各国都给予高度重视，纷纷制定了发展计划，加紧研制和开发。

目前，白光LED的制备技术主要包括三种：光转换法、多色组合法和多量子阱法。光转换法，即采用光转换材料，将紫光或蓝光转换产生白光。多色组合法是由发光波长不同的蓝、绿和红光组合发射复合白光，这种方案对电路要求高，而且在电源波动或温度变化时不易获得稳定的白色光源。多量子阱法是直接准备发白光的二极管，目前在技术上还不成熟。

光转换法是目前技术上最成熟的方法。依据发光学和色度学原理，主要包括以下方案：

(1)蓝色LED芯片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉结合组成白光LED。半导体化合物蓝芯片发射蓝光，属于p-n结电致发光。一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，属于典型的下转换光致发光。发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度比，即可得到各种色温的白光。当然，也可加入可被蓝光激发的发红光、绿光荧光粉得到白光。该原理和方案是当前发展的主流。这一原理最典型的方案是发蓝光InGaN芯片和涂有发黄光的Ce³⁺激活的(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂钇铝石榴石黄色荧光体封装组成白光LED，已商业化。该技术方案存在着显色性差、色温偏高、缺少红色成分的缺点，需要加入可被蓝光激发的红色荧光粉来改善性能。

(2)紫外光LED芯片和可被这种紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光体有机结合组成白光LED。其原理类似三基色紧凑型荧光灯，可以选用多种荧光体配合。方案的特点是高效荧光体选择的种类丰富，可获得光效高、显色指数高及各种相关色温，可选择性强。但该方案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、化学性质稳定、成本低的新型LED用荧光粉对实现高亮度的白光LED至关重要，尤其是性能优良的红色荧光粉非常缺乏。许多材料的激发光谱在380-410nm范围内急剧下降，在蓝光区无激发或强度非常低。如Y₂O₃:Eu，其在254nm激发下是效率最高的红色荧光体，但长波UV和蓝光激发基本无效。同样，彩电用Y₂O₂S:Eu荧光材料具有相类似问题。

目前，人们广泛研究的荧光粉体系大多集中在磷酸盐(如稀土激活的磷酸镧)、硼酸盐(如(Y，Gd)BO₃:Eu红粉)、铝酸盐(如BaMgAl₁₀O₁₇:Eu蓝粉)、硅酸盐(如Zn₂SiO₄:Mn绿粉)、氧化物(如红色荧光粉Y₂O₃:Eu)等。人们对铌酸盐、钽酸盐材料的研究报道还比较少。铌酸盐、钽酸盐材料种类繁多，结构各异，构成了一个宽带隙半导体家族，其价格低廉，是潜在的优良发光基质材料。

发明内容

本发明的第一目的在于针对以往的技术特点，提出一种用于白光LED的铌酸盐或钽酸盐荧光材料。

为实现本发明的第一目的，本发明的方案之一为，一种用于白光LED的铌酸盐或钽酸盐荧光材料，化学式为A_aM_bM′_cO_d，其中：

A为第二主族元素中的一种或多种，优选Ca、Sr或Ba中的一种或多种；

M为第三主族元素或Sc或Y或镧系稀土元素中的一种或多种，优选Al、Ga、In、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中的一种或多种；

M′为Nb或Ta中的一种；

0＜a≤2，0＜b≤3，0＜c≤3，0＜d≤14。

此类荧光粉显示其组分中对应稀土离子的特征发射，如Ca₂EuNbO₆和Sr₂EuNbO₆分别表现Eu³⁺离子的红光发射和橙红光发射，此类荧光粉包括但不限于：