[发明专利]一种蓝色磷酸盐荧光材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝色磷酸盐荧光材料及其制备方法和应用，特别涉及一种用于半导体照明中光致发光的蓝色磷酸盐荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

19世纪末期，Edison发明了电灯，第一次改写了人类照明的历史，尽管现在的白炽灯发光效率可以达到15-25流明/瓦特，但其能量转换效率只有5％，其余95％能量都以热量形式损失。20世纪中期，荧光灯、卤素灯以及其他的照明设备陆续问世，将发光效率提高到了61-100流明/瓦特，然而其能量转换效率依然只有25％。随着全球气候变暖、能源危机以及环境污染问题日益突出，更加高效、节能、环保以及长寿命的照明光源已经成为人们不断追求的目标。20世纪90年代初期，赤崎勇(Isamu Akasaki)，天野浩(Hiroshi Amano)，中村修二(Shuji Nakamura)从半导体中获得了第一道蓝光，使得白光发光二极管灯(White light emitting diodes,简称WLEDs)成为可能，同时开启了人类照明史的一次新的革命。这种WLEDs灯的效率是传统日光灯的4倍，白炽灯的近20倍了；而且寿命可达10万小时，相比之下荧光灯是其十分之一、白炽灯是其百分之一。WLEDs灯的出现是全世界共同提倡和参与节能、环保的发展需要，在节能、环保、寿命长等方面具有独特优势的WLEDs灯替代能耗较大的白炽灯和荧光灯成为必然趋势。另外，LED灯由于其无铅、汞等污染物，是真正的环保产品。

目前国际上商业应用最广泛的WLEDs技术是采用黄色荧光粉(如日本日亚化学公司具有专利技术的(Y_1-aGd_a)₃(Al_1-bGa_b)₅O₁₂:Ce³⁺，简称YAG:Ce)与蓝色LED芯片结合的方法实现的，该方法虽然可获得高效的白光LED光源，但该光源由于缺乏红色(600nm或更长波长)成分，所以存在显色指数偏低、色温偏高(>5500K)以及高温光衰严重等缺点，很难以满足普通照明“暖白光”的需求。通过(近)紫外芯片与红、绿、蓝三色荧光材料结合获得显色指数高、同时色温低的WLEDs。为了提高最终WLEDs的显色性和稳定性，要求(近)紫外芯片激发的荧光材料具有较高的发光效率以及热稳定性能。因此，亟需研发新型高效且稳定性好的发光材料。

到目前为止能够被(近)紫外激发的具有高效率、优异的热稳定性能的蓝色发光材料少有报到。其中性能最好的蓝色荧光材料是BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，但是它们由于铝酸盐制备过程中需要较高的烧结温度，成本高，且其激发光谱主峰位于310-320nm附近，过于靠近紫外区，与目前比较成熟的紫外或近紫外LED芯片(360-370nm、400-410nm)波长匹配性较差，直接影响光转换效率，BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺的稳定性能有待进一步提高。因此开发新型高效的蓝色荧光材料具有一定的科学和实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发光效率高、热稳定性优良、制备方法简便的蓝色磷酸盐荧光材料及其制备方法和应用。

本发明的技术解决方案是：

一种蓝色磷酸盐荧光材料，其化学组成式M_1-xEu_xHf₄(PO₄)₆，其中M为Ca，或Sr，或Ca和Sr,其中0.01≤x≤0.05。

一种蓝色磷酸盐荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)根据化学组成式M_1-xEu_xHf₄(PO₄)₆，按照原料中各元素摩尔比M：Eu：Hf＝(1-x):x:4、Hf:P＝4:6.1～4:7.2称取原料，式中M为Ca、Sr中的一种或两种，其中0.01≤x≤0.05，该原料包括：

含有Ca的氧化物(CaO)或能够转化为该氧化物的化合物作为Ca源；

含有Sr的氧化物(SrO)或能够转化为该氧化物的化合物作为Sr源；

含有Eu的单质、氧化物、氯化物或硝酸盐作为Eu源；

含有Hf的氧化物、硝酸盐作为Hf源；

含有P的氧化物或能够转化为P的氧化物的化合物作为P源；