[发明专利]LED用单一基质白光荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉及其制备方法，特别是一种用于近紫外激发的白光LED的单一基质白光荧光粉及其制备方法。

背景技术

发光二极管（LED，Light Emitting Diode）是一种新型的发光器件，它不仅具有耗电量少、寿命长、工作电压低、环保、安全、响应快、可靠性高、维护少、体积小、重量轻等优点，而且能够发出蓝光、绿光、紫光或深紫外光，使LED产生白光成为现实，是各国重点发展的高新技术之一。

目前光转换型白光LED的实现途径主要有以下三种：①蓝光芯片+黄色荧光粉：以蓝光LED芯片为基础光源，激发黄色荧光粉，利用透镜原理将互补的黄光与蓝光混合得到白光。这种方法结构简单，制作工艺要求较低，但得到的白光LED发光颜色会随驱动电压和荧光粉涂层厚度变化，而且由于缺少红光成分，不容易实现低色温白光，色彩还原性差，显色指数低。②蓝光芯片+绿色和红色荧光粉，以蓝光LED芯片为基础光源，同时激发红色、绿色两种荧光粉，并与未吸收的蓝光混合得到白光。这种方式增加了绿光和红光的成分，因此有效提高了色彩还原性和显色指数，但是仍然存在发光颜色会随驱动电压和荧光粉涂层厚度变化的缺点，此外，目前能与蓝光LED芯片相匹配的荧光粉还很少。③近紫外芯片+RGB荧光粉：以高亮度近紫外LED芯片激发红、绿、蓝三种荧光粉，产生三基色光发射，复合得到白光。此方法得到的白光LED发光颜色仅由荧光粉配比决定，更容易实现发光颜色稳定的白光，其发光效率和显色指数都比蓝光芯片+黄色荧光粉好很多。但是由于混合了多种荧光粉，混合物间存在颜色再吸收、能量损耗、配比调控及老化速率不同的问题，导致流明效率和色彩还原性能受到较大影响，同时也增加了成本。如能采用近紫外LED芯片，激发具有红、绿、蓝三个发射峰的单一基质荧光粉，该方法即可克服蓝光芯片+黄色荧光粉的色彩还原性差，显色指数低的不足，同时由于只存在单一基质，又能解决近紫外芯片+RGB荧光粉的混合物间颜色再吸收、能量损耗、配比调控及老化速率不同等问题。

可用于近紫外激发的单一基质白光荧光粉目前有多格位型和能量传递型两大类。例如，Zhan-Chao Wu等（Journal of Alloys and Compounds,2010,498:139-142）报道的BaSrMg(PO₄)₂:Eu²⁺就属于多格位型单基质荧光粉，这类荧光粉的发射光谱由蓝光和黄光混合形成白光，因只有一种激活剂,其颜色调配较为困难。Chongfeng Guo等（Optics&Laser Technology,2011,43:1351-1354）报道的NaSr₄(BO₃)₃:Ce³⁺,Tb³⁺,和Ki Hyuk Kwon等(Inorg.Chem.2009,48：11525-11532)报道的Ca_6-x-yMg_x-z(PO₄)₄:Eu_y²⁺,Mn_z²⁺,以及申请号200910272541.9的中国专利公开的Sr_2-mMg_3-nP₄O₁₅:Eu_m²⁺,Mn_n²⁺等能量传递型单基质荧光粉只有蓝色、红色两个发光中心，封装形成的LED显色性不高；三激活剂的单基质荧光粉，目前有报道的不多，Guogang Li等(ACS Appl.Mater.Interfaces,2012,4:296-305)报道的Ca₄Y₆(SiO₄)₆O:Ce³⁺/Mn²⁺/Tb³⁺荧光粉，和Wei Lü等(Inorg.Chem.2011.50.7846-7851)报道的BaMg₂Al₆Si₉O₃₀:Eu²⁺,Tb³⁺,Mn²⁺荧光粉，Xi Chen等（Journal of Luminescence,2011,131:2697-2702）报道的Sr_1.5Ca_0.5SiO₄:Eu³⁺,Tb³⁺,Eu²⁺荧光粉，这类单基质荧光粉显色指数高，但其多为硅酸盐硼酸盐基质,其合成方法多局限于固相烧结法，制备温度较高，形貌不均匀，荧光粉粒径较大，需要多次球磨，而球磨会降低荧光粉的发光强度；申请号201210110827.9的中国专利公开的一种近紫外激发白光LED的单一基质白光荧光粉，其化学表达式为：NM_1-x-y-zPO4:xR,yG,zB，其中N选自由Li,Na,K所组成的组中的至少一种;M选自由Mg,Ca,Sr,Ba,Zn所组成的组中的至少一种;R选自由Mn,Sm所组成的组中的至少一种;G为Tb;B选自由Ce,Eu所组成的组中的至少一种，并且0<x<0.25,0<y<0.25,0<z<0.25，其采用溶胶凝胶法，制造工艺比较复杂，制备周期比较长。