[发明专利]一种硅酸盐荧光粉及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种硅酸盐荧光粉及其制备方法和应用。本发明通过调整配方组成，精选原料并在以稀土激活剂Eu²⁺为主要成分的激活剂中增添稀土Sm³⁺、Bi³⁺或Gd³⁺，利用Sm³⁺、Gd³⁺或Bi³⁺与Eu³⁺之间的能量传递作用，改善了荧光材料的发射强度；其次，本发明在生成前驱体过程中，添加Ag纳米颗粒，利用Ag纳米荧光增强原理，实现荧光增强，使制得的荧光粉发光性能更强。

技术领域

本发明属于稀土发光材料技术领域，具体涉及一种硅酸盐荧光粉及其制备方法和应用，该硅酸盐荧光粉的制备方法是一种能被近紫外及蓝光激发的以硅酸盐为基质材料的黄色荧光粉制备方法。

背景技术

发光二极管(白光LED)因其能耗低、色彩还原性好、绿色环保以及长寿命等众多优势，已经在照明和显示方面得到了广泛应用。在近紫外波段发展三基色(红、绿、蓝)白光LED照明技术是当前半导体照明领域研究的重点，其中荧光粉是制造白光LED的关键材料。

硅酸盐荧光粉体系繁多，原料来源丰富，制备方法简单，是LED用荧光粉重要的可选基质材料之一。目前已在白光LED照明与显示领域获得广泛应用。目前硅酸盐荧光粉主要集中在以下体系：1)正硅酸盐荧光粉M₂SiO₄:Eu²⁺及其固溶体；2)M₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉及其固溶体，其中M为Ca、Sr、Ba、Mg等。上述硅酸盐荧光粉具有较宽的可调发射峰值波长，在蓝光或者紫外激发下可以表现出绿光、黄光以及橙光的发射。

正硅酸盐荧光粉最早的专利是通用电气于1998年11月30日申请的美国专利US6429583，该专利涉及的是Ba₂SiO₄:Eu²⁺正硅酸盐荧光粉，该荧光粉发射峰值波长约为505nm的绿光；随后德国欧司朗申请了(Sr,Ba)SiO₄:Eu²⁺专利，美国专利号为US7064480，优先权日为2000年7月28日。2001～2005年，丰田合成、飞利浦、英特美等相继从不同的角度申请了含Sr、Ba和Ca的正硅酸盐荧光粉专利(US6809347、US2006/0028122、JP2004285233等)，其研究重点主要在于通过变化稀土掺杂离子、掺杂不同的基数离子(如Mg、Al等)，以及调整碱土金属与硅之间的比例等不同的角度来达到改善荧光粉的稳定性、提高器件的显色指数、降低色温等。韩国化工研究院于2003年3月28日发明并申请了Sr₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉专利，美国专利号为US7045826，其能够被460nm蓝光芯片有效激发，获得白光LED；接着，后续研究者进一步将Ba²⁺、Ca²⁺共掺杂到基体中取代部分的Sr，使荧光粉的发光光谱峰值波长得到有效扩展。

2006年之后，我国研究机构和企业也加快了硅酸盐荧光粉的研究开发及专利申请。有研稀土新材料股份有限公司通过改变硅酸盐基质组成、双掺杂或者多掺杂等方式在很大程度上改善了荧光粉的发光效率，并提出多项专利申请(申请号为：200610088926.6和PCT/CN2007/002201)，已在中国、韩国和日本获得授权。这种荧光粉的有效激发范围(200-500nm)很宽，可发出峰值波长在500-600nm的宽带可见光，与蓝光、紫外或紫光LED芯片匹配度高，能量转换率高。大连路明发光科技股份有限公司在硅酸盐荧光粉领域也拥有多项发明专利(专利号：ZL 200610082355.5，EP0972815，US7998364等)。