[发明专利]一种稳定钛酸盐荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发光照明技术领域，具体涉及一种稳定钛酸盐荧光材料及其制备方法和应用。本发明以Mn⁴⁺作为发光激活离子，以Mg₂TiO₄为基质，同时掺入Ga³⁺对荧光材料进行改进。利用半径相近而价态不等的Ga³⁺取代Ti⁴⁺，在Mg₂TiO₄基质中形成缺陷能级，缺陷能级吸收并储存电子，在温度较高时释放电子至Mn⁴⁺的激发态能级，促进Mn⁴⁺电子从激发态至基态的能级跃迁发光，提高了Mn⁴⁺发光热稳定性。经Ga³⁺掺杂后的稳定钛酸盐荧光材料在150℃下仍能保持室温下发光强度的60％。将该稳定钛酸盐荧光材料荧光材料应用于暖白光LED中，可实现色温为4400K、显色指数为88.0的暖白光发射。

技术领域

本发明属发光照明技术领域，具体涉及一种稳定钛酸盐荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

白光LED灯是目前新一代白光光源，相比于白炽灯、荧光灯等，其具有光效高、耗能低、使用寿命长且对环境友好等优点。商业的白光LED是由蓝光LED芯片与绿光荧光材料Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺组成，蓝光LED芯片仅可发射窄带蓝光，而Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺的发射光区域较宽，涵盖了从蓝光到橙红光的波段，由此生产的白光LED灯能够发射出明亮白光。但是Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺的主要发射波段位于绿光区，其在橙红光区域的发射光强度明显较弱，且在红光至深红光区域的发射光强度基本为0，这就导致商业的白光LED灯所发射的白光色温偏高、显色指数偏低。利用紫外LED芯片为光源，采用蓝绿红三基色光荧光材料组合制得的白光LED灯不仅可以发射色温低、显色指数高的暖白光，而且不易发生因荧光材料而导致的光色偏移。白光LED灯发生光色偏移的主要原因在于荧光材料长时间使用后会发生光色的偏移，而LED芯片的光色不容易偏移，两者的差异变化导致混合得到的白光光色发生了偏移。为更好地解决白光光色稳定问题，关键是选择均具有高稳定性的蓝绿红三基色光荧光材料。目前的红光荧光材料存在高光效与环保差以及成本高的矛盾问题，难以发现既具有高光效、环保且低成本的红光荧光材料，因此，研究者们对荧光材料的改进方法进行探索，以期制得理想的红光荧光材料。

发明内容

为解决上述问题，本发明以Mn⁴⁺作为发光激活离子，以Mg₂TiO₄为基质，同时掺入Ga³⁺对荧光材料进行改进，制备了具有良好热稳定性的钛酸盐荧光材料。

本发明采取的技术方案是：

一种用于稳定钛酸盐荧光材料，其化学表达式为Mg₂Ga_xTi_1-x-yO₄:yMn，0≤x≤0.1，0≤y≤0.01。

上述稳定钛酸盐荧光材料的制备方法包括以下步骤：根据化学表达式Mg₂Ga_xTi_1-x-yO₄:yMn的化学计量比准确称取MgO、Ga₂O₃、TiO₂、MnCO₃，加入助熔剂并在研钵中研磨30min，充分混匀后倒入刚玉坩埚，在温控马弗炉中进行高温焙烧；其中，Mg₂Ga_xTi_1-x-yO₄:yMn，0≤x≤0.1，0≤y≤0.01。