[发明专利]一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于照明和显示领域中的白光发光二极管（LED）用荧光粉技术领域，更具体地涉及一种白光LED用红色荧光粉Zn₂V₂O₇ : Eu³⁺, Bi³⁺的合成及其制备方法和应用。

背景技术

LED（是Light Emitting Diode的缩写）是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。与传统的白炽灯、荧光灯相比，白光LED 具有效率高、寿命长、体积小、响应快速、无污染、节能等优点，被称为“第四代照明光源”，因而在照明和显示领域具有巨大的应用前景。目前，实现白光的主流方法是用蓝光LED 芯片和可被蓝光有效激发的、发黄光的荧光粉YAG : Ce³⁺ 结合，得到白光。但这种类型的白光LED 的发光颜色受输入电流和荧光粉涂层均匀性的影响很大，YAG : Ce³⁺的发光强度随环境温度的升高而降低，而且还存在着显色指数低、色温高和发光效率低等缺陷。为解决上述问题，人们已开始尝试采用紫外－近紫外（350～410 nm）InGaN 管芯激发三基色荧光粉来实现白光LED。该方法是将若干种荧光粉涂敷在能产生紫外－近紫外光的LED 管芯上，管芯激发荧光粉形成红、绿、蓝发射，三色光相叠加得到白光。这类白光LED 的颜色只由荧光粉决定，且其颜色稳定、显色指数高，被认为是新一代白光LED的主导。但目前存在的问题是，现有的红色荧光粉一般都不适于350～410 nm 波段的激发，存在能量损耗大、光转换效率不高等缺陷。因此，研制适用于紫外－近紫外（350～410 nm）LED管芯有效激发的新型的红色荧光材料，具有重要的实际意义和理论价值。

钒是一种典型的多价态过渡金属元素，它可形成多种不同类型的多元钒氧化物即钒酸盐。钒酸盐在结构上具有一定的独特性，并且结晶性能好、可见光透过率优良，是很好的发光基质材料。钒酸盐发光材料具有合成温度较低、化学稳定性和热稳定性良好等特点，因而在白光LED、显示显像设备、高压汞灯、X 射线增感屏以及激光材料等众多领域得到广泛的应用。因此，研制以钒酸盐为基质的白光LED用荧光材料已引起了人们越来越多的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种白光LED用红色荧光粉Zn₂V₂O₇ : Eu³⁺, Bi³⁺及其制备方法和应用。本发明针对YAG : Ce^3 + 的发光强度随环境温度的升高而降低，且存在着显色指数低、色温高和发光效率低等不足，以及现有的红色荧光粉一般都不适于350～410 nm 波段的光激发等问题，通过在钒酸盐基质材料中掺杂Bi³⁺和Eu³⁺，从而获得合成温度低、化学性能稳定和发光效率高、能被紫外-近紫外波段（250～400 nm）LED管芯高效激发的荧光粉，用于制备白光LED和红色LED。所述荧光粉合成温度低，制备方法简单易行，大规模推广应用具有显著的经济效益和社会效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种白光LED用红色荧光粉是Zn₂V₂O₇：Eu³⁺, Bi³⁺。所述的荧光粉是以ZnO和V₂O₅为原料，以Eu₂O₃为激活剂、Bi₂O₃为敏化剂，采用高温固相法制备得到的。包括以下步骤：（1）按摩尔比ZnO：V₂O₅＝2：1，准确称取原料、激活剂及敏化剂，放在研钵中研磨0.5~1h后，混合均匀后压片，在300℃下预煅烧2～3h；（2）把步骤（1）的物料在空气气氛中600～900℃下煅烧5～8h，即得所述的白光LED用红色荧光粉。Eu³⁺的摩尔含量为0.02～0.10，Bi³⁺的摩尔含量为0.06～0.12。

所述的荧光粉基质晶体结构稳定、化学稳定性和热稳定性良好，能被250～400 nm的紫外－近紫外光有效激发，与紫外－近紫外InGaN芯片发射的光谱相匹配，且发光强度强、荧光效率高，可用于制备白光LED和红色LED。