[发明专利]发射白光的发光材料、其制备方法以及使用该材料的白光发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料及其制备方法和使用该发光材料的白光发光二极管，尤其是涉及一种发光材料，其能吸收近紫外光与蓝色可见光之间范围的光，以实现蓝、绿和红的不同的发射光颜色，该发光材料由以下结构式表示：A_αB_βC_γ:wEu²⁺，xMn²⁺，yM，zN(其中满足2α+4β-2γ＝0的条件；A是至少一个选自Ca、Sr、Ba、Mg、Zn和Be组成的群组中的元素；B是至少一个选自Si和Ge组成的群组中的元素；C是至少一个选自O、S和Se组成的群组中的元素；M是至少一个选自Ce³⁺、Pr³⁺、Sm³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺和Yb³⁺组成的群组中的阳离子；以及N是至少一个选自Li⁺、Na⁺、K⁺、Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺和Y³⁺组成群组中的阳离子)；还涉及所述发光材料的制备方法以及利用该发光材料的白光发光二极管。

背景技术

发光二极管(LED)，一种发光器件，发射载流子注入活动层重组产生的光，所述LED发射光的波长取决于所述活动层的带隙。为了利用此类LED实现期望的混合颜色，有以下两种方法：在方法1)中，组合多个具有不同颜色的LED，然后调节各相应LED的电流以控制所述各相应发光二极管的光输出；及在方法2)中，LED发射的光被吸收，然后通过发光材料进行波长转换，以便能发射合成光。在方法1)中，结果复杂且不容易控制光输出，而方法2)是有利的，其中使用单个LED并通过适当选择的发光材料及结合所述LED与所述发光材料可以实现期望的混合颜色。本发明涉及方法2)。

因为GaN基材料(GaN、InN、AlN及其组合)是其中带隙的能量可从1.9eV至6.2eV调整的物质系统，很可能获得从紫外光到可见光范围的大多数波长。此外，GaN(氮化镓)基发光二极管(LED)是半导体发光器件，其相比其他常规光源，具有较高的发光效率、较低的功耗及更稳定的热稳定性。因为GaN基LED具有长的寿命和优异的反应特征，所以已开发了白光发光二极管，其中此类蓝色范围的GaN基LED与YAG(Y₃Al₅O₁₂)基发光材料结合。

发明内容

技术问题

然而，因为LED芯片发射的蓝光与发光材料辐射的黄光的结合对发光材料的应用方法和LED芯片的工作条件非常敏感，所以常规的YAG基发光二极管在再现相同的白光中存在许多困难。此外，LED芯片发射的蓝光的亮度根据环境温度改变。这存在发光器件的颜色稳定性的降级问题。

此外，YAG基发光材料在固相制备过程中需要超过1600℃的高温，这导致增加成本，且利用YAG基发光材料制造的白光发光二极管具有以下缺点：由于缺乏绿色和红色范围的光发射，其显色性低，尽管常规YAG基发光材料具有其化学稳定性非常高的优点。此外，虽然为了调节常规YAG基发光材料的颜色，已提出了用Gd替代Y或用Ga替代Al的技术，但是仍存在调节其颜色的困难。而且，YAG基发光材料具有以下缺点：由于缺乏绿色范围的光发射，其显色性低，以及由于高的色温，其中在红色范围的光发射不足，主要是蓝光发射，所以辐射冷白光。

因此，需要开发一种发光材料，其能够发射温暖的白光，其中适用于该发光材料制备过程中的温度低，发光效率、颜色再现性、颜色稳定性以及显色性优异，而色温低。

本发明致力于解决上述问题。因此，本发明的一个目的是提供一种新型发光材料，其能够提供白光，其中发射光的亮度和显色性优异且色温低；以及所述发光材料的制备方法。

技术方案