[发明专利]一种基于蓝光激发的白光LED用荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光材料，特别涉及一种基于蓝光激发的发射光谱可调的白光LED用荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED(Light Emitting Diode)具有无毒、寿命超长(10万小时)、高效节能、全固态、抗震性及安全性好等诸多优点，可广泛用于各种照明设施上，是一种环保、节能的绿色照明光源，因此被普遍认为是21世纪替代传统照明器件的新光源。

目前，实现白光LED普遍采取的是在蓝色LED芯片上涂敷高效的可被蓝光激发而发射黄光的荧光粉，其原理是蓝光LED激发荧光材料产生与蓝光互补的黄光，再利用透镜原理将蓝光、黄光予以混合，使人眼产生白光的视觉。此种荧光粉主要是YAG钇铝石榴石，其化学式为Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(美国专利5,998,925和欧洲专利862,794)。这种荧光粉制作的白光LED具有很高的流明效率，但是由于发射光谱的红光成分较少而使其显色指数偏低，色温偏高。这就降低了白光LED在低色温、暖白光照明领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于蓝光激发的发射光谱可调的白光LED用荧光粉及其制备方法，其发光强度高，激发波长宽，发射波长范围广，化学稳定性好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明基于蓝光激发的白光LED用荧光粉，具有以下化学式：Ca_3(1-x)Sc_2(1-y)Si₃O₁₂:3xCe³⁺，2yMn²⁺，其中，x、y为摩尔分数，0.0001≤x≤0.1，0.001≤y≤0.5。

本发明荧光粉是通过稀土元素Ce³⁺和过渡族金属元素Mn²⁺共掺，使该荧光粉在蓝光激发下，利用Ce³⁺的绿光发射对Mn²⁺的黄光和红光发射的敏化作用，通过Ce³⁺离子向Mn²⁺离子的能量传递，实现Ce³⁺和Mn²⁺发光中心的共同有效发光。其发射波长可以通过调节Ce³⁺和Mn²⁺的比例，使该荧光粉可以在420～480nm的蓝光激发下，发射出波长范围在460～620nm的黄绿光和波长范围在650～750nm的红光。同时，该荧光粉可以由绿色荧光粉过渡到黄色荧光粉。

本发明基于蓝光激发的荧光粉的制备方法如下：

1)按化学剂量比称取钙、钪、硅、铈和锰的氧化物或碳酸盐，一起研磨混合均匀；

2)将上述步骤得到的混合物料置入刚玉坩埚或铂坩埚中，放入高温炉中，在一氧化碳或氢还原气氛条件下，在1200-1400℃加热3-5小时；

3)将上述步骤得到的烧结体研磨后即得所述的荧光粉。

本发明的有益效果是：采用本发明方法合成的荧光粉可在420～480nm的蓝光激发下发出波长范围在460～620nm的黄绿光和波长范围在650～750nm的红光；通过调节Ce和Mn的比例，该荧光粉可以由绿色荧光粉过渡到黄色荧光粉；该荧光粉发光强度高，激发波长宽、发射波长范围广、化学稳定性好；由于该荧光粉在650～750nm的红光区域有较强的发射，因此将此荧光粉和蓝色LED相结合，可以制备出高亮度低色温的暖白光LED；本发明合成荧光粉的方法简单、无污染、易于操作。

附图说明

图1为本发明实施例3中荧光粉的发射光谱(λ_ex＝450nm)示意图。

图2为本发明实施例3中荧光粉的激发光谱(λ_em＝560nm)示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地描述：

实施例1

制备Ca_2.9997Sc_1.998Si₃O₁₂:0.0003Ce，0.002Mn(即当所述化学式中x＝0.0001，y＝0.001时)荧光粉。