[发明专利]钒酸盐石榴石型荧光材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒酸盐石榴石型宽带发射荧光材料及其制备方法和用途，属于钒酸盐无 机发光材料领域。

背景技术

随着蓝光和近紫外InGaN LED发光二极管的问世，能将450～470nm蓝光转换为宽带黄光 发射的钇铝石榴石YAG:Ce³⁺荧光材料受到人们的广泛关注。由于它所发出的黄光能与450～ 470nm的蓝光复合获得色温较高的冷白光，因此，钇铝石榴石YAG:Ce³⁺成为目前白光发光二 极管的基础荧光材料。其显著缺点在于与蓝光复合后所获得的白光色温较高、显色指数较低 。后来，为了提高蓝光LED-黄光钇铝石榴石YAG:Ce³⁺复合白光发射系统的显色性并获得色温 更低的白光，人们陆续对钇铝石榴石YAG:Ce³⁺荧光材料进行了各种改进，如引入Pr³⁺离子， 是利用Pr³⁺离子能发射620nm左右的红光，它可与上述白光发射系统复合从而提高其显色性 。另一方面，由于合成钇铝石榴石YAG:Ce³⁺原料中稀土Y元素的大量使用使其生产成本过高 ，而苛刻的合成条件(固相法需在1500℃左右的高温和还原气氛中进行)又使其能耗高，工 艺过程较复杂在一定程度上限制了该荧光材料的大规模应用。因此，研发一种价格低廉、物 理化学性能稳定、合成工艺简单、发射光谱覆盖整个可见光区的荧光材料成为新型发光材料 及下一代固体发光材料发展的新方向。

LED实现白光有多种方式，而开发较早、已实现产业化的方式是在LED芯片上涂敷荧光粉 ，实现白光发射。LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此 严重地影响白光LED在照明领域的应用。

具体来说，第一种方法是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出 的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的 一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce³⁺离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难 以满足低色温照明的要求。同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善 。

第二种实现方法是蓝色LED芯片上涂敷绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光 粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好。但是，这种方法所用荧光粉的有效转换效 率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。

第三种实现方法是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉，利用该 芯片发射的长波紫外光(370nm～380nm)或紫光(380nm～400nm)来激发荧光粉而实现白光发射 。该方法显色性更好，但同样存在和第二种方法相似的问题，且目前转换效率较高的红色和 绿色荧光粉多为硫化物体系。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光 衰的白光LED用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。