[发明专利]一种白光LED用单一基质全色荧光粉材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种白光LED用单一基质全色荧光粉材料及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管(light emitting diode，LED)作为一种新型的固体光源，由于其具有绿色环保、节能、寿命长、体积小、抗震性强等优点而受到广泛研究，被称为第四代固体照明光源。

20世纪90年代生产了第一支白光LED，其合成白光方案是用蓝光芯片GaN激发涂覆在芯片表面的黄色荧光粉而发黄光，透过的蓝光再与黄光复合成白光，但因其缺少红光部分，造成白光LED的显色指数较低。随着芯片技术的不断发展，已从蓝光芯片发展到短波的紫光芯片，为LED用荧光粉提供了更宽的激发波长。目前，实现白光LED的主要方法除了上述的方案外，还有紫光芯片激发三基色荧光粉发白光和紫光芯片激发单一基质全色荧光粉发白光方案。三基色合成的白光方案在荧光粉混合后往往存在相互间颜色吸收和配比调控问题，使流明效率和色彩还原性受到较大影响。而单一基质发白光荧光粉能够克服这些问题,是LED实现白光的理想方案，逐渐引起了研究人员的关注，也是今后白光LED用荧光粉的研究焦点。

目前，用于制备荧光粉的主要基质有氮化物及氮氧化物、铝酸盐、钼酸盐、硅酸盐等，硅酸盐体系荧光粉不但具有发光性能较好，光转化率高，化学稳定性和热稳定性较高等优点，而且原料价廉易得，制备工艺简单。因此，稀土离子掺杂的单一基质硅酸盐基荧光粉被视为一种很有前途的发光材料。张家骅等（张家骅，吕伟，郝振东，等.利用能量传递实现可调全色单一白光BaMg₂Al₆Si₉O₃₀∶Eu^2＋,Tb^3＋,Mn^2＋荧光粉（特邀）[J].中国光学，2012，5（3）：203-208.）利用高温固相法制备的全色单一白光BaMg₂A1₆Si₉O₃₀：Eu²⁺，Tb²⁺，Mn²⁺荧光粉。在此体系中，白光由450nm、540nm、610nm的3个谱带组成实现了光色的最佳匹配。高温固相法是目前制备硅酸盐荧光粉的最主要的方法，温度多在1200℃以上，因此寻求一种合成温度较低的稀土掺杂的单一基质荧光粉是白光LED领域的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种白光LED用单一基质全色荧光粉材料及其制备方法，该方法原料易得，反应条件温和，操作简单，制得的荧光粉材料色温低，相纯度和发光强度高。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种白光LED用单一基质全色荧光粉材料，该荧光粉材料的化学组成式为：Sr₂MgSi₂O₇:xCe³⁺,yTb³⁺,zMn²⁺，其中，x=0.001～0.1，y=0.005～0.2，z=0.05～0.1。

一种白光LED用单一基质全色荧光粉材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将Tb₄O₇溶解于硝酸溶液中，制成透明溶液A，将Ce(NO₃)₃和Mn(NO₃)₂加入到透明溶液A中，再加水配制成稀土离子总物质的量浓度为0.01～0.2mol/L的混合溶液B；

2）按照Sr_2-x-yMg_1-zSi₂O₇:xCe³⁺,yTb³⁺,zMn²⁺的化学计量比，x=0.001～0.1，y=0.005～0.2，z=0.05～0.1，取Sr(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂·6H₂O和Na₂SiO₃，加入到混合溶液B中，充分混匀后，调节体系的pH值至8～10，得到溶液C；

3）将几丁聚糖用冰醋酸配制成物质的量浓度为0.1～0.5mol/L的溶液D；

4）将溶液C与溶液D按100:（1～5）的体积比，充分混匀，得到前驱溶液E；