[发明专利]白光LED用蓝绿光荧光粉及其制备方法和白光LED发光装置

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域；涉及一种白光LED用蓝绿光荧光粉及其制备方法和白光LED发光装置。

背景技术

近年来，白光LED作为一种新型的固态照明光源，由于其环保、节能、可靠性高、寿命长等优点受到人们的关注。它的诸多优点在普通照明、信号灯、液晶显示器背景光源等诸多领域得到了广泛的应用，并有望取代目前使用的各式灯泡和荧光灯，成为新一代的绿色照明光源。

目前可实现产业化的是光转换型白光LED，它使用蓝光GaN管芯泵浦YAG:Ce³⁺黄色荧光粉得到；这种白光LED制作原理简单且发光效率高，已经在许多领域获得应用。但是由于荧光粉YAG:Ce³⁺的发射光谱中红光成分不足，所获得的白光显色指数还较低，应用受到了一定的限制，特别是一些对色温性和显色性要求较高的领域和艺术照明、医用照明等领域。这种使用“蓝光芯片+黄色荧光粉”的组合实现白光的理念已经逐渐演变成“近紫外芯片+三基色荧光粉”，以提高白光的显色性和可调能力。伴随着近紫外芯片效率的提高，这种实现白光的方式得到了更多关注和研究。相应地，为了能够与近紫外芯片的发光波长相匹配，以制备出高效率与高亮度的白光LED，发展近紫外激发源的三基色荧光材料日趋成为人们研究的重点。

在三基色荧光材料中，能够在显色性和稳定性方面都能达到应用要求的蓝绿光荧光粉还很少见。例如，已有的白光LED用荧光粉体系包括硫化物体系荧光粉、硅酸盐体系荧光粉、硅基氮(氧)化物体系荧光粉、磷酸盐体系荧光粉以及铝酸盐体系荧光粉。然而，硫化物体系荧光粉发光亮度不高，硫化物稳定性和抗紫外光辐射能力较差，白光LED使用寿命不长；并且存在一定毒性。硅基氮(氧)化物体系荧光粉合成工艺较复杂，需要高温高压等苛刻条件，增加了安全隐患，不适合工业化生产。磷酸盐体系荧光粉同样需要通过高温固相合成技术和火焰喷雾热解技术制备，条件较为苛刻，成本较高。铝酸盐体系荧光粉工业化生产中存在合成温度较高，湿稳定性较差，荧光粉颗粒度较大，单相性基质难以获得等问题。相比较而言，硅酸盐体系荧光粉原料来源广泛，工艺适应性好,烧结温度较低；同时，硅酸盐体系以硅氧四面体之间共顶方式连接，化学稳定和热稳定性较好。此外，白光LED用的硅酸盐体系荧光粉能够被高效激发，发光强度高。因而，白光LED用荧光粉引起了人们的高度关注。

非专利文献1(《Journal of Luminescence》，2011年，第131卷，第2441-2445页)报道了具有黄长石结构Ca₂Al₂SiO₇掺杂Ce³⁺、Eu²⁺发光性能的研究，其中Ca₂Al₂SiO₇:Ce³⁺发射出UV-紫光而Ca₂Al₂SiO₇:Eu²⁺发射出蓝绿光。非专利文献2(《Journal of the Electrochemical Society》，2009年，第156卷，第J117-J120页)报道了在Ca₂Al₂SiO₇基质中掺杂Ce³⁺、Tb³⁺发光性能的研究，其发射光谱由蓝光谱带和绿光谱带组成。非专利文献3(《功能材料》，2007年，增刊，第38卷，第118-120页)报道了在Sr₂Al₂SiO₇基质中利用溶胶凝胶实现Ce³⁺-Tb³⁺的能量传递，所得磷光体具有更强的发光起始强度和更优异的余晖性能。中国专利申请CN1995276A公开了一种具有钙黄长石结构的M₂Al₂SiO₇(M＝Ca,Sr,Ba)铝硅酸盐基质荧光材料专利。中国专利申请CN102965103A公开了一种以Sr₂MgSi₂O₇为基质，Eu²⁺、Dy³⁺为激活剂，具有镁黄长石结构的发光粉体。然而，上述硅酸盐体系荧光粉发光亮度不高，激发和发射范围较窄，同时化学稳定性和温度猝灭特性不能令人满意。