[发明专利]一种氮氧化合物发光材料、其制备方法以及由其制成的照明光源

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种氮化合物发光材料、其制备方法以及由其制成的照明光源。

背景技术

GaN基发光二极管LED(Light-Emitting Diode)是一种被誉为21世纪固态照明的新型发光器件，具有体积小、省电、寿命长、不含污染环境的汞、高效率、低维修等优点，可广泛用于各种照明设施上，包括室内照明、交通信号/指示灯、汽车尾灯/前照灯、户外用超大型屏幕、显示屏和广告屏等，有取代目前使用的各式灯泡和荧光灯的趋势。这种新型的绿色光源必将成为新一代照明系统，对节能、环保、提高人们的生活质量等方面具有广泛而深远的意义。白光LED的制造技术主要包括：(1)三种单色LED(蓝、绿、红)的组合；(2)蓝光LED+黄色荧光粉；(3)紫外LED+红绿蓝三色荧光粉。但是，可被蓝光LED有效激发的无机发光材料很少。目前，主要以钇铝石榴石YAG:Ce荧光材料与蓝光LED结合通过补色原理得到白光。但是，由于YAG发出的光色偏黄绿，只能得到色温较高的冷色调白光，而且其显色指数有待于进一步提高。为了获得不同色温的白光(从冷色调到暖色调)以及更高的显色指数，需要添加绿色、黄色或红色荧光粉。

目前，能被蓝光(420-480nm)激发的绿色荧光粉主要以掺杂两价铕的硫化物为主。如(Ca，Sr，Ba)GaS₄:Eu²⁺。但是，硫化物荧光粉的化学性和热稳定性很差，易与空气中的水份发生反应，受热易分解，而且在生产过程中有废气排出，污染环境。最近，由SiN₄基本单元构成的氮化物作为荧光粉的基材受到了广泛的关注。由于较强的共价键性和较大的晶体场分裂，该类化合物在稀土元素如二价铕的掺杂下能在较长的波长发光，如黄色、橙色和红色。通过进行对基质材料的选择和对配位场或晶体场的设计等改变发光中心原子的周围环境，进而达到调整发光性能和开发新型荧光粉的目的。本发明报道了一种能够在紫外-蓝光的激发下发射黄色光、红色光的氮氧化物荧光粉。同时本发明也报道了用氮氧化物荧光粉配合蓝光LED所制备的白光LED电光源。

发明内容

本发明针对上述领域的缺陷，提供一种化学性质稳定、发光性能优异，能被紫外LED或蓝光LED激发的白光LED用氮氧化物的黄色、红色发光材料；其激发波长在200-500nm之间，发光波长在500-750nm之间。

本发明的另一目的是提供一种制造该发光材料的方法，该制造方法简单、易于操作、易于量产、无污染、成本低。该制造方法可以制备高发光强度、颗粒均匀、粒径在10μm以下的微细荧光粉。

本发明的再一目的是提供一种由该发光材料所制成的白光LED照明光源。

一种氮氧化合物发光材料，其化学式为：M_1-yA_4-xZ_1+xO_xN_7-x:R_y，其中，M为碱金属、碱土金属、稀土金属、过渡金属中的一种或几种；A为Si，Ge，B，Al中的一种或者几种且包含Si；Z为Al，Ga，In元素中的一种或者几种且包含Al；R为发光中心元素Eu，Ce，Tb，Yb，Sm，Pr，Dy中一种或几种；0≤x＜0.5；0＜y＜1.0。

优选地，M为下列物质中的一种或几种：Li，Mg，Ca，Sr，Ba，Bi，Mn，Zn，La，Gd，Lu或Y；

更优选，M为下列物质中的一种或几种：Li，Mg，Ca，Zn，Sr，Ba，Bi或Y，且至少含有Sr，

Sr元素的含量大于0.8，A为Si；Z为Al；R为Eu、Ce以及Eu和Ce。

优选：0≤x≤0.15，0＜y≤0.1。

更优选：0≤x≤0.1，0.05≤y≤0.1。

上述氮氧化合物发光材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)用含M的氧化物、氮化物、硝酸盐或碳酸盐，含A的氮化物或氧化物，含Z的氮化物或氧化物，以及含R元素的氮化物、氧化物或硝酸盐为原料，研磨混合均匀，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物在惰性气体保护下用气压烧结法或固相反应法进行高温焙烧，得到焙烧产物；

(3)将步骤(2)得到的焙烧产物再经粉碎、除杂、烘干、分级，即制得氮氧化合物发光材料。

可选地，所述气压烧结法中惰性气体为氮气，氮气压力为1-200个大气压。