[发明专利]一种白光发射荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光发射荧光材料以及该材料的制备方法，属于发光材料技术领域。

技术背景

1993年日本首先在蓝色GaN发光二极管(LED)上获得技术突破，并于1996年实现白光LED，近几年正向第四个照明光源的发展阶段——以白光LED为主的半导体照明光源的方向发展。与传统照明光源相比，白光LED有许多优点，如：体积小、能耗少、响应快、寿命长、无污染等，因此被喻为第四代照明光源。白光LED的诸多优点，使其有着庞大的未来照明市场和显著节能前景。

目前，实现白光发射的技术途径主要有以下几种：

(1)红、绿、蓝三原色LED芯片或三原色LED管混合实现白光。前者为三芯片型，后者为三个发光管组装型。三芯片型发光材料主要有GaAsP、ALGaAs、GaP:Zn₂O等，发红光；ALGalnP/GaAs、ALGalnP/GaP等，发红光和橙光；GaP:N发绿光；lnGaN发蓝光。红、绿、蓝LED封装在一个包内，光效可达20lm/W，发光效率较高，显色性好。三原色LED混合，通过红、绿、蓝三原色光调整可控制色彩。但三芯片型三原色混合成本较高，并有红、绿、蓝LED芯片光衰不同而易产生变色现象等缺陷。

(2)蓝色LED芯片发出的蓝光激发黄绿荧光粉发光，使蓝光与黄、绿光混合发出白光。蓝光lnGaN单芯片激发YAG荧光粉，发出白光，光效可达15lm/W。这种方法发光，发光效率高，制备简单，温度稳定性高，显色性也好。但色彩随角度而变，光一致性差。显然，根据色度学原理，用蓝光激发红光、绿光荧光粉也可发出白光。

(3)紫外光或紫光LED激发三原色荧光粉，发出白光。显然也可选用两基色、四基色、五基色荧光粉，同样实现白光LED。这种方法的白光决定于荧光粉，易实现较高的显色性，白光制备方法也简便易行。但是有发光效率低，温度稳定性差，紫光容易遗漏等缺陷。

由上述情况可以看出，无论是采用补色的原理，还是三基色混合的原理，都存在着一定的弊端。此外，现有发光材料的制备多是通过固相烧结法实现的，此法烧结温度高(高于1300℃)，浪费能源，且存在发光中心在基质中分布不均匀的缺点。

发明内容

针对白光LED制造过程中发光效率降低，显色指数不稳定等弊端，本发明提供一种发光效率高，显色指数稳定的白光发射荧光材料，此荧光材料在近紫外光的激发下，其发射波长范围包含红、绿、蓝三种颜色，能够实现单一物相下的白光发射。同时提供一种该白光发射荧光材料的制备方法。

本发明的白光发射荧光材料的化学式是：

Ba₂LaZrO_5.5:Ce³⁺

上述白光发射荧光材料的制备方法包括以下步骤：

(1)按摩尔比200∶100∶100∶1-10取硝酸钡、硝酸镧、硝酸锆(Zr(NO₃)₄·5H₂O)和硝酸铈，一起溶于去离子水中；

(2)在上述溶液中加入相对四种硝酸盐摩尔总量2-5倍的尿素和1-3倍的-水柠檬酸，溶解后在100℃-180℃下加热搅拌10-50分钟；

(3)将上述溶液在500℃-900℃下烧结5-40分钟，将所得产物研磨后在1050℃-1150℃保温1小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材料Ba₂LaZrO_5.5:Ce³⁺。

本发明采用燃烧法制备的白光发射荧光材料Ba₂LaZrO_5.5:Ce³⁺，发射强度较高，物相均匀，产物粒度小，属纳米级，且化学稳定性好。另外，本发明得到的荧光材料无毒、无辐射，属于绿色环保型发光材料，且制备工艺简单、安全。由于此法是在液相中制备前驱体，各组分的含量可精确控制，反应组分可以在分子水平上混合均匀，合成温度相对较低，可节省能源。

具体实施方式

实施例1