[发明专利]用于白光LED的锑酸盐系列荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于白光LED(发光二极管)的锑酸盐系列荧光材料及其 制备方法。所述的材料为电光照明材料，属荧光材料领域。

背景技术

节能和环保是实现社会经济可持续发展急需解决的问题。在能源消耗巨大 的照明领域，必须寻找可以替代传统光源的新一代节能环保的绿色光源。半 导体发光二极管(light-emitting diodes，LED)是最有可能替代传统光源的新 一代固态光源。LED照明具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、 结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好的特点，因此 被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，或称为21世 纪绿色光源。

为使LED进入日常照明领域，人们需要白色光源。实现白光LED有多种 途径，考虑到可行性、适用性等因素，最常用的方法是荧光粉组合LED。一 个短波发射的LED被用来激发长波发射的荧光粉，LED的短波长光和荧光 粉发射的长波长光混合而形成白色光。这种方式开发较早、成本低、是目前 的主流方式。其中，蓝光LED芯片加YAG:Ce黄色荧光粉的方式已商业化。 该方式工艺简单，成本较低，黄色荧光粉YAG:Ce目前已经大量生产，但该 技术被日本Nichia公司垄断，且其显色性较差。同时，黄色荧光粉发光效率 还不够高，有自吸收效应，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。此外， 紫外LED芯片加能被紫外光激发的红、绿、蓝荧光粉的方式被认为是较理想 的方式。其优点是白点仅取决于荧光粉(对LED芯片性能变化的容忍性高)， 显色性好，能够得到高质量的白光。但该方式也存在荧光粉转换效率低的问 题。

如上所述，可看出白光LED的实现离不开高效率的红、绿、蓝三基色荧 光粉。各种荧光粉的出现极大的推动了白光LED的发展。尽管如此，在现有 的荧光粉体系中仍然存在一些问题，如转换效率低，红光和蓝光的亮度低等。 因此，寻找新的荧光材料体系对解决已有的问题和实现高亮度的白光LED至 关重要。目前转换效率较高的荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定 性差，光衰较大或者成本较高。如MGa₂S₄:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)，CaS:Eu²⁺， 和SrS:Eu²⁺等，它们极易吸湿潮解，其差的稳定性不能满足LED应用的要求。 因此，合成具有良好发光特性、化学性质稳定、成本低的新型LED用荧光粉 迫在眉睫。

在寻找新型荧光粉的过程中，选择合适的基质材料至关重要。其必须满足 以下要求：(1)具有良好的化学稳定性。(2)合适的禁带宽度和晶体结构以及低 的生产成本。

综上所述，寻找良好的基质材料进而制备发光性能优异的LED用荧光材 料具有重大的科学和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一系列可用于白光LED的锑酸盐荧光材料及其制 备方法。所提供的荧光材料将发光元件的紫外光转换为高强度的可见光。本 发明的构思为：

1、基质材料阴离子的选择：作为荧光粉基质的阴离子需满足的要求是其 必须具有透光性，锑酸根阴离子能满足此要求。因此锑酸盐可作为潜在的发光 基质材料；锑酸盐种类繁多，如PbSb₂O₆构型的锑酸盐MSb₂O₆(M＝Ca，Sr，Ba， Cd等)、LnGeSbO6(Ln＝Sc、Y和稀土元素)，金红石结构的MSb₂O₆(M＝Mg， Zn等)，双钙钛矿结构的Ba₂LnSbO6(Ln＝Sc、Y和稀土元素)，Ca₂LnSbO6(Ln ＝Sc、Y和稀土元素)，氟铝镁钠石结构的MSb₂O₇(M＝Ca，Sr)、NaLnSb₂O₇(Ln ＝Sc、Y和稀土元素)、SrCdSb₂O₇，变形氟铝镁钠石结构的Ca₂Ln₃Sb₃O₁₄(Ln ＝Sc、Y和稀土元素)等等。这些都保证了可供选择的锑酸盐基质材料的多样 性。