[发明专利]一种白光LED用碱土卤硼酸盐红色荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及白光LED用红色荧光材料及其制备方法。具体地，本发明涉 及适于发出400nm左右蓝紫光的GAN基芯片用碱土卤硼酸盐红色荧光材料及 其制备方法。

背景技术

GaN基发光二极管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、反应速度快、环保和可平面封装、易开 发成微型化产品等优点，可广泛用于各种照明设施，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。

目前，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。

现在世界各国研究比较活跃的还是单个LED芯片和荧光粉组合发光的类 型。其中，已产业化的白光LED主要由蓝光LED芯片和荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(简称为YAG:Ce)组成，即“蓝光LED+YAG:Ce”白光方案。其主要制备技 术是：将荧光粉与胶体以一定的比例混合配成浆液；然后通过覆涂或点胶方式， 直接或间接地将浆液涂在蓝光LED晶粒表面；最后，在一定温度下固化成型。 这种技术方案产生白光的原理是：当LED晶粒发出的蓝光通过树脂时，部分 蓝光被光路中的YAG:Ce荧光粉颗粒吸收并转换为黄色可见光，另一部分蓝 光则由于光路中没有YAG:Ce荧光粉颗粒，故直接通过树脂未发生荧光转换， 最终未被转换的蓝光和转换后的黄光通过混合产生白光。然而，这种技术由于 白光LED器件光谱能量分布缺乏红色长波可见光部分，导致其显色指数较低， 这种白光是一种冷白光，从而影响了白光的质量。

此外，如上所述，白光还可以通过红(Y₂O₃S:Eu³⁺)、绿(ZnS:Cu⁺，Al³⁺)、 蓝(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺)三基色荧光粉来合成。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的发红色光的荧光粉则非 常少，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：“对于灯用红色荧光粉来说， 目前全世界只有一种荧光粉可以使用，它就是Y₂O₃:Eu³⁺”。而且，该稀土荧光 粉以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⁺作为红粉，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，目前需要一种能够适用于近紫外光激发光转换型LED用高亮度的、 化学稳定性好的稀土红色荧光粉。

发明内容

本发明所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 于发400nm左右蓝紫光的GAN基芯片用碱土卤硼酸盐红色荧光材料。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种制备上述碱土卤硼酸盐红色 荧光材料的方法。

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 及烧结温度等因素，解决了上述技术问题。具体方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种碱土卤硼酸盐荧光材料，其是白光LED 用碱土卤硼硅酸盐红色荧光材料，所述碱土卤硼酸盐红色荧光材料的化学组成 式为：

Ba_1-zCa_1+z-2xBO₃F:xEu³⁺:xM^I