[发明专利]固体白光光源用荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于照明技术领域用荧光材料，尤其是固体白光光源用荧光材料及其制备方法。

背景技术

一些荧光材料被蓝光激发后在黄橙色光谱区荧光，可以用作固体白光光源。白光装置(设备)的白色荧光是由激发荧光粉所产生的黄-橙色光与氮化铟镓荧光二极管最初产生的蓝光(440-480nm)辐射互相耦合而产生的。近年来，产生了高效的白色光源，荧光效率可达150流明/瓦，超过白炽灯10倍以及气体放电荧光灯的两倍。目前，固态白光光源技术的开发具有很好的前景。

这种类型设备的效率取决于所用荧光粉的组份，这些组份可以是硅酸盐、磷酸盐、氧化物、铝酸盐、氮化物和氧氮化物荧光粉或它们的混合物[C.Ronda发光：从理论到应用(Luminescence：From TheorytoApplication)，科学(Science)，2007，260p]。它们中最有效的是含有钇、钆等稀土元素氧化物，并由铈激活的石榴石结构铝酸盐，在文献中标称为-YAG:Ce。这些荧光粉的组成为化学计量分子式(Y+∑Ln)₃(∑Me³⁺)₅O₁₂，其中Ln＝钆、铈及镧系中一个或多个元素与它们的组合；Me³⁺为铝或铝与Ga，In，Sc中一个或多个元素的组合。这种情况下比值等于

钇-铝石榴石荧光性质形成之中起关键作用的结构元素为：

铈-是荧光激活元素，由其原子跃迁确定荧光的颜色，浓度决定荧光的亮度(相关功能也可由镨(Pr)、镱(Yb)完成)；

钆(Gd)，铽(Tb)，镧(La)，镥(Lu)，钐(Sm)保障荧光光谱波峰发生位移，其中Gd，Tb使波峰向长波方向移动，而La，Lu，Sm使波峰向短波方向移动(Ga、In和Sc也会起类似的作用)；

钕(Nd)，铕(Eu)，镝(Dy)，铒(Er)，钬(Ho)，铥(Tm)在系列专利中均被描述为起辅助作用，但该作用并没有量化的描述。

蓝光二极管固态光源用的橙黄色荧光粉光学参数表征如下：

-荧光光谱最大波峰(520-590纳米)；

-荧光带半峰宽110-125纳米；

-色温(T_c)通常在2500-9000K范围中变化；

-色坐标(x和y)；

-显色指数；

-荧光亮度，通常与标准相比较(通常与日亚公司生产的样品相比较)。

宽谱发橙黄光并由铈激活的钇铝石榴石荧光粉(Y，Ce)₃Al₅O₁₂的第一个制备专利于1967年4月29日由飞利浦公司的G.Blasse和A.Brile在美国等国家注册，其中美国专利为美国专利号3564322(美国分类号：313/468；国际分类号：C09K11/77)。上个世纪70年代发现了一个更复杂的结构(Y，Gd，Ce)₃Al₅O₁₂，也有类似的荧光性质，这在荧光材料的基础手册中有所描述[G.Blasse和B.C.Grabmaier，“Luminescent materials(发光材料)”，Springer-Verlag，柏林(1994)；S.Shionoya，Phosphor Handbook(荧光体手册)/Science(科学)，(1998)，921pp.]。

G.Blasse后又过了30年，在1998年至2008年期间，日本日亚公司取得了由氮化铟镓半导体异质结组成的装置的一系列专利，其荧光波长为450-470nm，是由铈激活钇铝石榴石结构的物质包覆荧光颗粒[1997年12月7日授予的美国专利号5998925(美国分类号：313/503；国际分类号：H01J001/62)；2000年5月20日授予的美国专利号6069440(美国分类号：313/486,489；国际分类号：H01L 033/00)；2003年8月19日授予的美国专利号6608332(美国分类号：257/98)；2003年8月19日授予的美国专利号6614179(美国分类号：353/512；国际分类号：H01L 33/00)；以及2008年4月22日授予的美国专利号7362048(美国分类号：313/512)]。