[发明专利]黄光余辉材料及其制备方法和使用它的LED照明装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄光余辉材料及其制备方法和使用它的LED照明装置。更具体的说，涉及一种三价Ce为发光离子，B、Na、P为缺陷中心的黄光余辉材料，以及使用这种余辉发光材料的直流和/或交流LED照明装置。

背景技术

余辉现象的产生是由于材料中存在缺陷能级所导致，在激发阶段，缺陷能级捕获空穴或电子，当激发完成后，这些电子和空穴在室温下由于热运动而缓慢释放，电子和空穴结合放出能量，从而产生余辉现象。当材料受热时，缺陷能级中的电子和/或空穴会加速释放，使材料发射明亮的热释光。目前报道较多的是发绿光的长余辉材料，但黄光余辉材料报道较少。CN1324109C发明了不含稀土激活剂的三价钛激活的Y₂O₂S黄光余辉材料及制备方法，CN100491497C发明了一种Eu²⁺激活的碱土硅酸盐长余辉发光材料。在对稀土长余辉发光材料系统研究的基础上，我们提出并验证了这样一种研发余辉发光材料的观点：对某种不具有余辉性能但发光性能优秀的发光材料可通过有目的引入缺陷中心的方法，在材料中创造具有合适深度的缺陷能级，使其能够有效的存储外界光能，然后此被存储的能量在外界热激励作用下持续释放并传递给发光离子，从而产生余辉现象。现已报道的绝大多数余辉发光粉也都是通过在材料中加入共激活离子形成缺陷中心来使得材料具有良好得余辉性能，如中国专利CN1152114C，CN1151988C，200610172187.9。

1967年《Appl.Phys.Lett.》第11卷第53页报道了发光材料Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，该材料具有黄色发光，最强发光波长在550纳米，寿命小于100纳秒。1997年《Appl.Phys.A》第64期417页报道了利用Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺的黄色发光和蓝光氮化镓实现了LED白光发射。没有报道Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺具有余辉发光现象。

目前LED用于照明、显示和背光源等领域，并以其节能、耐用、无污染等优点作为最有希望的下一代照明方式而引起广泛的重视。实现白光LED有多种方案，其中采用蓝光LED芯片和黄色荧光粉组合来实现白光发射，是当前制备白光LED最为成熟的技术方案。但在实际应用中，随着工作中器件温度的升高，蓝光LED芯片和荧光粉的发光强度都会下降，而且荧光粉的发光强度下降更为显著，这就影响了LED的使用。传统LED都用直流电做为驱动能源，然而目前不论是家庭、工商业或公共用电，大多以交流电的方式提供，因此在使用LED作为照明等用途时必须附带整流变压器将交流/直流转换，才能确保LED的正常运作。但在交流/直流转换的过程中，有高达15～30％的电力耗损，同时转换设备成本也很可观，在安装上也费工费时，效率不高。中国专利CN100464111C公布了一种利用利用不同发光颜色的LED芯片并联在交流电源中的交流LED灯，主要描述不同颜色的LED芯片在一起构成白光，及其具体电路，如红、绿和蓝色发光芯片，而没有涉及发光粉。美国专利US 7,489,086，B2公布了一种交流LED驱动装置及使用它的照明器件该专利也着重于电路的组成，而发光粉仍然是使用传统Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺发光粉。目前为止未见从发光材料的角度实现交流LED的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的黄光余辉材料，为余辉材料领域尤其LED技术领域提供了一种新的选择。

本发明提供的黄光余辉材料的化学组成为：

aY₂O₃·bAl₂O₃·cSiO₂:mCe·nB·xNa·yP

其中，a，b，c，m，n，x，y为系数，1≤a≤2，2≤b≤3，0.001≤c≤1，0.0001≤m≤0.6，0.0001≤n≤0.5，0.0001≤x≤0.2，0.0001≤y≤0.5。

本发明黄光余辉材料是以三价Ce为发光离子，B、Na、P为缺陷中心。本发明材料用紫外光和可见光激发后，发射明亮的黄色余辉。