[发明专利]一种宽谱激发荧光材料及其合成方法以及使用其的发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光材料，特别涉及包括采用半导体发光元件(LED)在内的白光系及多色系发光装置用的荧光材料，同时涉及阴极射线管(CRT)、等离子显示板(PDP)、场效应管(FED)、电致发光(EL)、荧光显示管等显示装置以及荧光灯等照明单元中使用的荧光材料，其可以被作为激发光源的发射光谱在240～530nm的紫外——绿光区域的发光元件激发，吸收激发光源的至少一部分发射光，发出420～700nm范围内，至少有一个以上峰值在430～680nm范围内的发射光谱，属于光电子和照明技术领域。

背景技术

显示和照明技术的发展给人类的生活带来巨大的改变，尤其是白光LED的出现，是LED从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。白光LED最接近日光，更能较好反映照射物体的真实颜色。由于它还具有无污染、长寿命、耐震动和抗冲击的鲜明特点，从技术角度看，白光LED无疑是LED最尖端的技术，将成为21世纪的新一代光源——第四代电光源，白光LED的应用市场将非常广泛。

目前在现有技术领域，实现照明和显示的方式，以通过紫外芯片或蓝光芯片激发荧光材料的方法或者低压汞放电产生紫外线激发荧光粉的方法为主。但是，由于受到荧光材料的限制，这些方法都存在一定的局限性。

如专利US 5998925、US 6998771、ZL 00801494.9中，都是利用蓝光芯片激发铈激活的稀土石榴石荧光材料(如Y3A15012:Ce，(Y，Gd)3(A1，Ga)5012:Ce，简称YAG；或Tb—石榴石，简称TAG)，通过蓝光芯片激发荧光材料发出黄光与部分蓝色芯片的蓝光复合出白光。这种方法中，所使用的荧光材料在白光LED的应用和性能方面具有很大的局限性。首先，这种荧光材料的激发范围在420～490nm的范围内，最有效的激发在370～470nm的范围内，对于紫外光区域和可见光的短波长侧区域及绿光区域不激发；其次，这种稀土石榴石结构的荧光粉的发射光谱最大只能到540nm左右，缺少红色成分，造成白光LED的显色指数较低。

如专利 US 6649946、USPA 20040135504、CN 1522291A、CN 1705732A、CN1596292A、CN 1596478A、US 6680569中，所涉及的是UV—蓝光区域可以有效激发的稀土激活的氮化物或氮氧化物荧光材料。这种方法的荧光材料的有效激发波长范围有所增加，发射范围也可以从绿光到红光，但是这种荧光材料的发光亮度较低，而且制造成本较高，作为实用化的LED荧光粉使用还有很大的局限性。

如专利USPA 6351069中所涉及的是硫化物红色荧光材料，这种荧光材料可以作为补色成分加入到白光LED中，用以弥补显色指数，降低色温。但是，硫化物荧光材料的发光亮度低，虽然提高显色指数，却降低LED的流明效率；而且，其化学稳定性和耐老化性能差，并腐蚀芯片，缩短了LED的使用寿命。

实际上，在现有其它已经授权或者正在申请的专利所阐述的各类荧光材料中，铝酸盐类荧光材料的激发光谱很难实现在可见光区的有效激发；而硅酸盐类或者卤硅酸盐类荧光材料则在热稳定方面性能稍差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种荧光材料，具有激发范围宽(240～530nm)，发射范围宽(430～680nm)，光转换效率高，耐老化性能优异的荧光材料；本发明的另一个目的是提供一种荧光材料的制造方法；本发明的另一个目的是提供一种含有本发明所述的荧光材料的发光装置，特别涉及白光LED。

本发明的荧光材料的主要化学组成可用式(1)表示：

aMO·bA₂O₃·cSiO₂·dR:xEu·yLn·zLv·δLm   (1)