[发明专利]氧氮化物荧光粉及其制备方法、及包含该荧光粉的LED光源

说明书

技术领域

本发明属于荧光粉技术领域，具体涉及一种氧氮化物荧光粉及其制备方法、及包含该荧光粉的LED光源。

背景技术

白光发光二极管是近几年来快速发展的一种新型固态照明光源，与传统的白炽灯及荧光灯相比，它具有节能、环保、寿命长、体积小、响应快、耐冲击等优点，被誉为是继白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯之后的第四代照明光源(S.Nakamura et al.，Appl.Phys.Lett.，64，1687(1994))。

白光作为一种混合光，是根据三基色原理通过红绿蓝RGB三种颜色的光合理配比实现的。目前，白光LED最广泛采用的实现方式是在蓝光InGaN芯片上涂覆一层Ce³⁺掺杂的(Y_1-aGd_a)₃(Al_1-bGa_b)O₁₂(简称YAG:Ce)黄色荧光粉(US Pat.5998925，6069440，7071616；S.Nakamura et al.，Springer，Berlin，1997)。该结构具有性能稳定、生产成本低和易于实现的优点。但是，由于采用的YAG:Ce荧光粉缺乏长波段的红光发射，导致该结合方式制备的白光LED光源显色指数偏低CRI＜75，色温偏高CCT＞5000K，很难制备满足普通室内照明的暖白光LED器件。因此，为了提高上述白光LED光源的光学性能，近年来，许多研究者开展了YAG:Ce³⁺荧光粉的改性研究。

现有技术中的方法一，通过阳离子位置的相互取代，即：通过不同尺寸的其它金属离子或离子对取代十二面体位置的Y³⁺或者八面体或者四面体位置的Al³⁺，改变Ce³⁺周围的晶体场，导致其5d激发态的晶体场分裂增大或减小，进而使该荧光粉的发射光谱发生一定程度的红移或蓝移，同时其发光强度也发生改变。(M.C.Maniquiz et al.，J.Electrochem.Soc.，157，H1135(2010)，US pat.5,998,925，6,069,440，7,071,616，6,409,938；E.P.pat.1,116,418)。方法二：通过阴阳离子的共同取代，既通过共价性更强的Si⁴⁺-N^3-键或Al³⁺-N^3-键取代共价性相对较弱的Al³⁺(四面体位置)-O^2-键，增强了Ce³⁺周围的共价性，导致其5d激发态的晶体场分裂增大，进而使其发射光谱发生一定程度的红移，使用该单一荧光粉结合蓝光InGaN的LED芯片研制的白光LED器件，CCT可降低到4000K以下，CRI可提高到80。但与之同时，荧光粉的发光强度和热稳定性大大降低(A.A.Setlur et al.，Chem.Mater.，20：6277(2008)；US Pat.0,197,443，World Pat.WO2005/061659，WO2006/050645)。对该取代做进一步的分析，既同样用Si⁴⁺取代四面体位置的Al³⁺，而用Ca²⁺或Mg²⁺进行电荷补偿，则不会引起发射光谱出现相似的长波方向移动。

发明内容

本发明克服现有技术的以上缺陷，首次提出了一种新的氧氮化物荧光粉及其制备方法、以及包含该荧光粉的LED光源应用。本发明创新地提出以B³⁺-N^3-键(BN)的方式引入N^3-，不用Si⁴⁺作为电荷补偿，既用B³⁺-N^3-键取代Al³⁺(四面体位置)-O^2-键。相应地取代后，如何影响YAG:Ce荧光粉的结构和发光性能？是否也可使其发射光谱产生一定的红移？发光强度和热稳定性如何改变？目前还没有该方面的研究报道及相关专利。