[发明专利]稳定红色荧光材料及其制备方法、增强发光效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及白光LED用稳定红色荧光材料及其制备方法、增强发光效率的方法。具体地，本发明涉及适于在蓝光、紫外和近紫外光区激发出580～630nm红光的白光LED用硼酸盐红色荧光材料及其制备方法，以及使用该硼酸盐红色荧光材料增强白光LED发光效率的方法。

背景技术

发光二极管LED(light-emitting diode)是一种新型器件，具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长和反应速度快等特点，且易开发成微型化产品等，可广泛用于各种照明设施或显示面板，包括室内用红绿灯、交通指示灯、路灯、汽车用尾灯、户外用超大屏幕、显示屏和广告板等，还可以作为各种仪器仪表的指示灯。在全球资源短缺的背景下，LED光源必将成为21世纪的新一代光源，对节能、环保、改善人们生活质量等方面都具有重大的意义。

目前，白光LED实现发出白光的主要方案有：在蓝光LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，蓝光和黄光混合形成白光；或者是在蓝光LED芯片上涂敷被蓝光激发而发出绿光和红光的荧光粉，红光、蓝光、绿光混合形成白光；或者是近紫外光和蓝光LED芯片上涂敷高效的三基色荧光粉而制成白光LED。目前发射绿色光和蓝色光的LED用荧光粉已经趋于成熟，但是可用于白光LED的发红色光的荧光材料则非常少，因此，用于白光LED的红色荧光材料的选择范围比较有限。而且可用于400nm紫色光(UV)激发的红色荧光材料等在激发波长上无法与UV-LED匹配，并且随着温度的增高，各色荧光材料尤其是红色荧光材料的稳定性下降，直接影响着白光LED的发光效率。正如菲利普研究实验室的研究人员T.Welker等人(Journal of Luminescence，1991年48-49卷49-56页)所说“对于LED灯用红色荧光粉来说，目前全世界只有一种荧光材料可以使用，它就是Y₂O₃:Eu³⁺”。而且，该稀土荧光材料以Y₂O₃作基质材料，因此价格较高，一直是三基色粉中价格最高的荧光粉。近些年虽然也有用Y₂O₃S:Eu³⁺作为红色荧光材料，但由于硫化物化学性质不稳定等固有的缺陷，导致其在应用上仍然受到限制。

因此，目前非常需要一种能够适用于蓝光、紫外和近紫外光激发、且具有高稳定性的白光LED用新型红色荧光材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发光效率高、化学稳定性好，且适于在蓝光、紫外和近紫外光区激发的白光LED用硼酸盐红色荧光材料。

进一步地，本发明要解决的问题是提供一种制备上述硼酸盐红色荧光材料的方法。

进一步地，本发明要解决的问题是，增强白光LED的发光效率的方法。

本发明的发明人进行深入、详细地研究，通过控制化学组成、原料配比以及烧成温度等因素，使制得的荧光材料化学品相稳定，进而影响荧光强度和随温度变化的稳定性，从而解决了上述技术问题。具体方案如下：

根据本发明的一种实施方式，提供一种白光LED用硼酸盐红色荧光材料，所述硼酸盐红色荧光材料的化学组成式为：

Na₃Ca_1-xB₅O₁₀:xEu³⁺

其中，Na₃Ca_1-xB₅O₁₀为基质，Eu³⁺是掺入的稀土离子，x是掺入的稀土离子Eu⁺的摩尔数量，0.005≤x≤0.3。

根据本发明进一步优选的实施方式，提供一种包括电荷补偿离子M⁺的硼酸盐红色荧光材料，其化学组成式为：

Na₃Ca_1-2xB₅O₁₀:xEu³⁺，xM⁺

其中M⁺为一价碱金属离子Li⁺、Na⁺和K⁺中的一种或多种，x是掺入的稀土离子Eu³⁺或电荷补偿离子M⁺的摩尔数量，0.01≤x≤0.2。