[发明专利]一种磷酸盐及以其为基质的荧光粉的合成与应用

说明书

本发明涉及一种磷酸盐及以其为基质的荧光粉的合成及其应用。所涉及的磷酸盐化学式为Ba₃CaK(PO₄)_3；所涉及的Eu²⁺、Mn²⁺双掺杂的磷酸盐荧光粉的化学通式为(Ba_1‑xEu_x)₃Ca_1‑yMn_yK(PO₄)₃，其中x、y分别为Eu²⁺、Mn²⁺的摩尔百分掺杂量,0x≤10％,0≤y≤20％。本发明荧光粉在240～450nm光区有强的宽谱吸收，且呈现出宽谱带400～780nm的全色光发射，与植物光合作用的响应光谱匹配理想。而且，本发明荧光粉与365nm近紫外芯片组装，可得到高显色指数、低色温的白光LED器件，不仅可用于植物生长灯，也可用于白光LED照明器件。

技术领域

本发明属于物理学中的固体发光材料技术领域，具体涉及Eu²⁺、Mn²⁺双掺杂的磷酸盐Ba₃CaK(PO₄)₃荧光粉及其应用。

背景技术

荧光粉在日常生活中有广泛的应用，它主要是由基质和激活剂组成。其中荧光粉的基质不但决定着其光学性能，而且也决定着其物理化学特性。由于磷酸盐具有良好的物理化学稳定性和较低的合成温度，而且容易合成；其种类繁多，可以包含多种或一种一价、二价和三价金属离子，为传统的过渡金属或稀土激活剂提供了必要的格位，是常见的荧光粉基质。此类荧光粉被广泛应用于等离子体显示，场发射显示，阴极射线发射及白炽灯、节能灯和发光二极管。

发明内容

本发明的目的之一在于磷酸盐化合物Ba₃CaK(PO₄)₃的合成。该磷酸盐可用作荧光粉基质材料。

本发明的目的之二在于提供一种化学稳定性高、光学性能良好，能与近紫外LED芯片相匹配的Eu²⁺、Mn²⁺双掺杂的磷酸盐荧光粉。

本发明提供Eu²⁺、Mn²⁺双掺的磷酸盐基荧光粉的化学通式为：(Ba_1-xEu_x)₃Ca_1-yMn_yK(PO₄)₃，其中x、y分别为Eu²⁺、Mn²⁺的摩尔百分掺杂量，且0x≤10％,0≤y≤20％。该材料的激发光谱为240～450nm的宽谱，发射光谱为400～780nm的全色光宽谱。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明是一种新型磷酸盐，由于其结构中包含五种阳离子格位，掺杂离子进入不同格位，可以合成具有多色光发射的荧光粉。

传统室外农业受到地球气候、日照雨水的限制，且病虫害威胁使其对农药产生了依赖。而温室种植和环境可控的室内种植作为一种环保节能且可持续发展的生产途径，受到了越来越多的重视，也给人们的日常生活带来了极大的便利。光质(包括光强和光谱成份)在调节植物生长发育方面至关重要，提供充分和适当波长的光去补充温室中自然光的不足是室内植物达到最佳的生长状态所必须的。研究表明，植物的光感受器支配着许多与光环境相关的植物新陈代谢以及生长发育过程，响应光谱范围主要集中在400～500nm的蓝光、600～680nm的红光和680～780nm的深红光。而传统的照明光源，如白炽灯，钠灯的发射光谱与植物生长所需的光谱匹配度不高，而LED照明光源，通过改变其中的荧光粉成份来调节其发射光谱，可实现与植物生长所需的吸收光谱匹配。本发明提供的Eu²⁺、Mn²⁺激活的磷酸盐单一基质荧光粉不但在近紫外光激发下能发出宽谱带的全色光，而且与植物光合作用的响应光谱匹配良好。