[发明专利]具有超宽带发射的铈锰激活单一基质荧光粉及其应用的多功能1-pc-LED装置

说明书

本发明公开具有超宽带发射的铈锰激活单一基质荧光粉，结构通式为:RLu_2‑x‑yCe_xMn_yAl_4‑ySi_1+yO₁₂；R为Ca²⁺，Sr²⁺，Ba²⁺中的一种或多种组合；x，y是化学计量数，0x≤0.2，0y≤0.4。本发明制备的荧光粉，可被LED芯片有效激发，发射范围460‑880nm，尤其在远红光和近红外区域(700‑880nm)该荧光粉仍有较高效率的发射。利用本发明中单一基质荧光粉制备的1‑pc‑LED发光装置，即可实现暖白光的输出，也可将该发光装置应用于植物照明和生物监测等领域，实现1‑pc‑LED发光装置的多功能应用。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体涉及具有超宽带发射的铈锰激活单一基质荧光粉的制备方法与应用。

背景技术

荧光粉转换LED技术(pc-LED)中，无机发光材料是至关重要的一环。无机发光材料的谱带越宽，潜在的应用价值就越大。可见光区域的连续发射，可实现高显色性，低色温白光输出；远红光与近红外区域的发射，可以将其应用于植物照明，生物监测等领域。目前，荧光粉转换LED(pc-LED)实现超宽带发射的主要途径是，通过LED芯片结合两种荧光粉(2-pc-LED)，甚至多种荧光粉(Multi-pc-LED)来实现。但是这种方案相较于1-pc-LED方案制作成本增加，不同荧光粉之间易形成团簇现象，同时不同荧光粉之间往往又存在重吸收现象，导致能量损失。因此，研发性能优异的宽带发射荧光粉，从而开发出高性能的1-pc-LED发光装置，一直是科学与产业界努力方向。

目前，具有超宽带发射的单一基质荧光粉的开发与应用还存在如下瓶颈:(1)发光效率较低，能够被LED芯片(～450nm)有效激发的超宽带发射荧光粉较为稀缺；(2)具有从蓝光到近红外发射的超宽带荧光粉较为罕见。例如，单一基质荧光粉Sr₂AlSi₂O₆N:Eu²⁺，实现了从400nm到800nm的宽带发射，但不能被LED芯片(～450nm)有效激发，量子效率10％左右；单一基质荧光粉Ba₃ScB₃O₉:Eu²⁺，发射范围覆盖580-1000nm，也无法被LED芯片(～450nm)有效激发，且在近红外区域的发光效率较低；中国专利201910934049.7提供的铈锰共激活的石榴石结构的荧光粉，虽然在400-500nm波长范围具有较强吸收，但是其并未在远红光和近红外区域发光，发射范围只覆盖了500nm-700nm的可见光区域。

发明内容

鉴于以上研究及发展现状，本发明提供具有超宽带发射的铈(Ce³⁺)锰(Mn²⁺)激活单一基质荧光粉及其应用的多功能1-pc-LED装置。本发明开发的超宽带发射荧光粉，可被蓝光LED芯片有效激发，发射范围460-880nm，量子效率较高，物理化学性质稳定。基于本发明的超宽带发射荧光粉的1-pc-LED发光装置，既实现了较高显色性和低色温的暖白光输出，也可将该发光装置应用于植物照明和生物检测等领域。

本发明至少是通过以下技术方案之一来实现上述发明目的。

具有超宽带发射的铈锰激活单一基质荧光粉，结构通式为:RLu_2-x-yCe_xMn_yAl_4-ySi_1+yO₁₂；x，y是化学计量数，0x≤0.2，0y≤0.4。

进一步的，R为Ca²⁺，Sr²⁺，Ba²中的一种或多种组合；