[发明专利]一种单基质三掺杂白色荧光材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种单基质三掺杂白色荧光材料及其制备方法与应用。化学组成表达式为：LiY­_{1‑x‑y‑z}Ce­_xTb_yEu_zSiO₄，式中x，y，z分别为掺杂离子Ce³⁺，Tb³⁺，Eu³⁺相对基质稀土离子Y³⁺占的摩尔百分含量，取值范围：x=0.01，0.03≤y≤0.05，0≤z≤0.09。本发明上述白色荧光材料的基质材料为硅酸盐LiYSiO₄，发光中心分别为三价稀土离子铈Ce³⁺，铽Tb³⁺，铕Eu³⁺。在近紫外光激发下，三价稀土离子Ce³⁺在该基质中发蓝光，Tb³⁺产生绿光，而Eu³⁺发射红光，将三种光色进行混合，即可得到明亮的白光。由于该发光材料中存在Ce³⁺，因此在近紫外有很强的吸收，在自身发射蓝光的同时能通过能量传递的方式敏化Tb³⁺及Eu³⁺,使其高效地产生荧光发射。通过对相关组分的调节，可以得到发光效率优异的白光荧光粉，可以很好的用作白光LED荧光粉。

技术领域

本发明属于LED的光转换材料技术领域。更具体地，涉及一种单基质三掺杂白色荧光材料及其制备方法与应用。

背景技术

白光发光二极管（LED）具有长寿命、高效率、低能耗和环境友好等优点，迅速在照明显示等领域获得了广泛应用，并被誉为下一代固体照明光源。目前实现白光LED的主流方案是将半导体芯片和荧光粉组合成荧光粉转换型白光LED。因此，荧光粉的性能决定着最终LED器件的一系列光电特性参数，如光转换效率、流明效率、色温（T_c）、色坐标值（CIE）和显色指数（R_a）等。

目前，实现荧光粉转换型白光LED的主要方法是将蓝光GaN芯片与YAG: Ce³⁺黄色荧光粉组合，利用芯片发出的蓝光和荧光粉被激发后产生的黄色荧光组合得到高亮度的白光。然而这种组合由于缺少红色荧光成份，使得最终器件的显色指数较低。另外，利用近紫外InGaN芯片与红、绿和蓝色不同基质荧光粉组合实现白光LED的方法同样被广泛采用。但是由于不同基质之间对芯片能量的利用效率存在差异及相应辐射再吸收过程的干扰，使用这类方法得到的LED器件的发光效率仍有待提高。

为改善上述情况，单基质三色荧光粉的研制得到了极大的关注。通过使用近紫外InGaN芯片进行激发，使得材料中同时产生三种不同光色的发射，直接符合得到高亮度的白光。由于这种方法获得的白光LED具有高显色指数的优点，更加适用于室内照明，为白光LED提供了更为广阔的发展空间。因此，研究适用于近紫外光激发的单基质三掺杂白色荧光材料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有白光LED器件的缺陷和不足，提供一种可被近紫外光有效激发、Ce³⁺-Tb³⁺-Eu³⁺之间能量传递效率高、色纯度好且物理化学性能稳定的单基质三掺杂白色荧光粉。

本发明另一目的是提供上述高亮度白色荧光材料的制备方法。

本发明的进一步目的是提供上述高亮度白色荧光材料在LED领域的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：