[发明专利]一种宽带荧光粉、及其制备方法、宽带荧光粉的应用及发光器件

说明书

本发明提供的宽带荧光粉化学式为：R_6‑a‑bCe_aPr_bSi₁₂N_22‑4eC_3e，其中R是选自Lu³⁺和Y³⁺中的一种或两种，Ce为Ce³⁺，Pr为Pr³⁺，Si为Si⁴⁺，N为N^3‑，C为C^4‑，a,b,e均为摩尔分数，a的取值范围0≤a≤0.6，b的取值范围0.0006≤b≤0.12，e的取值范围0≤e≤1，本发明提供的荧光粉在单掺杂Pr³⁺离子被激发后能够实现宽带的蓝绿光和红光发射，半高宽分别高达25nm和37nm左右。共掺杂Pr³⁺和Ce³⁺离子后可以实现从490nm到650nm连续可调发射，半高宽高达155nm左右，作为独立的发光中心，Pr³⁺与Ce³⁺之间的重吸收弱，有利于光谱展宽和显色性的提高，并且由于Lu³⁺的离子半径小于Y³⁺的离子半径，可以根据需求改变Lu³⁺和Y³⁺的比例调整其光色性能，在白光照明等领域拥有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及荧光材料技术领域，特别涉及一种宽带荧光粉及其制备方法和应用于发光器件。

背景技术

近年来，半导体照明和激光照明作为新一代光源引起了人们极大的关注，与传统的白炽灯、荧光灯相比，这两种照明光源具有经久耐用、无污染、性能稳定、效率高等众多优点。现阶段白光照明的主流方案是采用荧光粉转换技术，最成熟的途径是由InGaN蓝光发光二极管(LED)芯片和石榴石结构的(YAG:Ce³⁺)黄色荧光粉组成白光LED，荧光粉是决定白光LED器件显色指数和色温等性能的关键因素，但是由于缺乏蓝绿光和红光，导致这种白光LED显色指数偏低(Ra80)，色温偏高(CCT5000K)，限制了白光LED的应用领域。由于InGaN蓝光芯片在高的电流下，蓝光光谱的发光强度要比黄光增加的快，从而导致白光LED色彩漂移、色温改变问题，同时高强度的蓝光会刺激人的眼睛，对人眼造成一定的危害。

另外一种白光照明方案是采用紫外芯片+紫外芯片有效激发的荧光粉，由于人眼对紫外光不敏感，这种方案获得的白光只与荧光粉的发光有关，因此具有色彩稳定，重现力强等优点，是白光照明的发展方向。

随着近年来国内文化产业的强势崛起，高端照明领域市场需求进一步扩大，高级酒店、博物馆、医院、学校等对光源质量提出了更高的要求。因此寻找能够在紫外光激发下蓝绿光和红光宽带发射的荧光粉对于抢占高端照明市场大有裨益。

稀土Pr³⁺被激发后可以发射蓝绿光和红光，但是大部分已研究报道的Pr³⁺的发射都比较窄，窄的发射带对于白光LED的显色指数和色温的帮助不大，例如2017年有研稀土新材料股份有限公司和国科稀土新材料有限公司共同公开了一种氮化物发光材料(申请公布号CN 107974252A)，化学式为M_mA_bX_yD_z，与La₃Si₆N₁₁具有相同的晶体结构，属于四方晶系，Pr³⁺在此基质中是窄带发射，在蓝绿光区域的发射峰半高宽仅在7nm左右，在红光区域的发射峰半高宽仅在10nm左右，不利于白光照明。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可解决紫外LED照明缺乏宽带蓝绿光和红光问题的宽带荧光粉。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：