[发明专利]一种在紫外光激发下发暖白光的荧光粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种在紫外光激发下发暖白光的荧光粉及其制备方法。所述荧光粉的表达通式为Tb₃Al_5(1‑x)O₁₂:xMn⁴⁺，激活离子为Mn⁴⁺，其中0.01at％≤x≤5at％。制备方法为：将原料在去离子水中溶解，搅拌混合均匀，搅拌混合5～30分钟；加入碱性溶液，得到前驱体固体样品；将前驱体固体样品过滤出，溶解于醇溶剂中，转移至反应釜中，在180～280℃条件下保温2～12小时；样品过滤，在50～100℃条件下烘干2～12小时，再研磨，得到在紫外光激发下发暖白光的荧光粉。本发明使用过程中不会释放任何有毒、有害物质，制备工艺简单、制备过程无任何污染，可直接在空气中制备合成。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种无机固体发光材料，具体来说是一种用于显示、白光LED照明领域的Mn⁴⁺掺杂石榴石结构铽铝酸盐在紫外光激发下发暖白光荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管(Light Emitting Diode：LED)具有高效、节能、长寿命、易维护、响应快、体积小、全固化、冷光源(不发热)、绿色环保等优点，是近年来最具有发展前景的高新技术领域之一，拥有巨大的市场规模，被誉为继白炽灯、荧光灯、节能灯之后的第四代照明光源，国家继863、973计划项目立项给予支持后专门推出“半导体照明工程”计划，以突破白光LED关键技术，掌握自主知识产权，实现产业化。

目前，商业化的白光LED的实现主要有两种方案，一种是蓝色芯片激发黄色荧光粉，剩余蓝光与黄光复合发出白光，但由于其光谱中缺少红光成分，导致了器件所发的光为冷白光，对人眼的刺激很大，并且这种光具有显色指数低，色温高的缺点。于是为解决这种缺陷，科学研究者们在其中加入红光荧光粉以调控其光谱。为此，一些稀土掺杂，如Eu²⁺掺杂的氮化物、氮氧化物、硅酸盐、铝酸盐等红色荧光材料被相继报道。其中氮化物或氮氧化物具有格外优异的光谱性质，量子效率超过70％，被认为是最具潜力的荧光粉。但合成这些材料通常需要比较苛刻的条件，例如Eu²⁺掺杂β-SiAlON需要在1900℃，10个大气压氮气氛围下合成。这种高温高压对设备的要求很高。并且激活离子是价格较高的稀土离子，导致生产成本高昂。同时，氮化物红粉还存在宽带发射、流明效率偏低、互吸收等问题，制约了氮化物基质红粉在白光LED领域的实际应用。此外，氟化物荧光粉在化学和物理稳定性方面具有巨大的缺点，潮湿的环境对氟化物荧光粉有着很大的影响，从而限制了其在暖白光LED中的使用。

另一种是紫外激发红绿蓝三基色荧光粉实现白光LED，虽然该方法中红光荧光粉的加入有效地改善了显色指数，但同时也带来了一些新的问题，如多相荧光粉混合会出现颜色再吸收、配比难以调控以及光衰不一致的问题，这些均会对发光效率和色彩还原性造成很大的影响，使其难以满足高性能器件的实际应用需求。单一基质白光荧光粉在一定程度上能够克服上述问题，单一基质白光荧光粉作为新型荧光粉材料，由于颜色稳定，色彩还原性好等优点已成为研究热点，因此研制适合紫外激发的高效单一基质白光荧光粉具有十分重要的意义。