[发明专利]一种光色可调荧光粉、荧光薄膜及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，具体公开了一种能被宽带紫外或蓝紫光激发、且 光色可调的荧光材料及制备方法。

背景技术

近年来，白光LEDs照明正经历着一场席卷全球的革命。半导体LED照明作 为第三代光源，发光效率是白炽灯的10倍，寿命是白炽灯的100倍。以其节能、 高可靠性、无汞等无以代替的优势，已经渗透进我们的生活，并将在一个不长的 时期内成为照明的主流。

目前白光LEDs的实现方案主要为蓝光或蓝紫光的芯片与黄光荧光体组合， 典型产品的参数和发光光谱如下：电流20mA，电压3.0～3.5V，亮度～1500mcd， 色温6400K～10000K，色坐标x＝0.298～0.315，y＝0.294～0.330，显色指数 Ra＝50～65。其组合的发射光谱中红色部分较少，故产品的显色指数低，不能实 现暖白光。高端白光LEDs至少要具备三基色，才能使发射光谱实现可见光区域 范围内的全覆盖。由于白光LEDs光效和显色性的原因，目前的应用主要集中在 LCD背光、便携式照明、信息显示。所以，白光LEDs具有很大的发展空间，也 面临严峻的技术挑战。

ZnO是重要的半导体材料，在大气中不容易被氧化，具有很高的化学和热稳 定性，激子束缚能大(激子束缚能为60meV，是ZnSe和GaN基材料的3倍)， 禁带宽度约为3.36eV，室温下不易被热激发，容易实现受激发射，允许激子高 温下复合，是制作与激子相关的光学器件中最有希望的材料。同时，ZnO晶体内 部的晶格缺陷或者是掺杂的杂质对它的电学和光学性质产生巨大的影响。ZnO晶 体内的晶格缺陷例如氧缺陷、锌缺陷、锌间隙、氧反替位等可以导致400～730nm 的可见发射。因此，ZnO掺杂制备白光LED用发光材料的研究引起了科学界的 高度重视。

由于镉、硫元素与锌和氧元素的电负性、晶体结构等几乎相同，镉、硫的掺 杂很可能造成ZnO的晶格缺陷，引起ZnO体系的光电性质发生明显的改变。但 是，镉的离子半径、稳定性与生长温度之间存在明显的差异，在ZnO的制备过程 中，镉的掺杂是很困难的。如何使用简单制备方法使镉元素能够有效共掺杂进入 氧化锌的晶格，得到宽带紫外或蓝紫光激发的光色可调荧光粉/薄膜，适应白光 LEDs照明及其它发光器件的需要是目前科技界亟需解决的一个难题。

本发明的目的就是要解决白光LEDs光效和显色性的难题，提出了一种新的 白光方案：蓝紫光LED+红绿黄三色荧光粉，发射光谱涵盖全部可见光区。通 过荧光粉比例的调整，使得LED的色温在2000～10000的范围内可调，实现高 显色性。同时通过荧光粉涂敷技术与制粉技术的匹配，使发光效率得到优化，实 现高亮度高显色指数发光。

发明内容

本发明旨在提供一种光色可调荧光粉，能被宽带紫外或蓝紫光激发。

发明第二个目的在于提供利用上述荧光粉制备的光色可调荧光薄膜。

本发明还提供了上述荧光粉和荧光薄膜的制备方法。

本发明的目的还在于将上述荧光粉和荧光薄膜应用于白光LEDs发光器件。

为达到上述发明目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种光色可调荧光粉，其组成通式为ZnCd_xO_(1+x):S_y，其中x、y和z均为 摩尔数，x＝0.01～1，y＝0.0001～0.01。这种荧光粉可在宽带紫外或蓝紫光下激 发。

上述宽带紫外或蓝紫光激发的光色可调荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

1)将镉源与锌源在室温下进行研磨15～30分钟，即得前驱物，其中：锌源 中锌元素与镉源中镉元素的摩尔比为1∶(0.01～1)；

2)将上述前驱物在空气的条件下，于650～850℃烧结1～4小时。

将所得到的烧结物进行研磨、洗涤，干燥。

所述镉源选自氯化镉、氯化镉、硫化镉、氧化镉、硫酸镉、硫化镉与助熔剂 的混合物、氧化镉与助熔剂的混合物或硫酸镉与助熔剂的混合物；优选氯化镉。 其中，助熔剂优选氯化铵，氯化铵与硫化镉、氧化镉或硫酸镉的摩尔比为(1～3)∶1。

所述锌源可选用硫化锌，或单质硫与氧化锌的混合物，或单质硫与醋酸锌的 混合物，其中：单质硫与氧化锌或醋酸锌的摩尔比为1∶0.8～1.2。

所得产物中锌元素和镉元素的摩尔比由锌源中锌元素与镉源中镉元素摩尔比 确定。