[发明专利]一种LED红色荧光材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法，具体地说是一种LED红色荧光材料及其制备方法。

二、背景技术

发光二极管((Light-emitting diodes，LED)被称为继白炽灯、卤钨灯和荧光灯之后的第四代绿色照明光源。相较于白炽灯和荧光灯，LED具有耗电量低、能量转换效率高(不受白炽灯和荧光灯能量转化效率的限制)、热辐射少(降低温室效应)和对环境友好(无汞污染)的显著优点。此外，LED体积小、抗震性好，易于实现与其它节能设备的应用组合。目前，LED已成功应用于汽车照明、交通信号指示、景观装饰、户外大屏幕显示屏、以及显示器背光源等方面，应用领域涉及现代信息、家电、照明、交通、汽车、显示、数码影像器材以及生物医疗等众多领域。其中，最成功的应用在于显示器背光源，包括液晶电视机、计算机、手机和多媒体播放器，以及IPAD、Iphone、Mp5等各式最新高科技产品。然而在家用照明方面，现阶段白光LED在发展上仍需克服散热、亮度不足以及价格偏高等问题。预期未来白光LED将可望取代传统照明产品，成为全球照明市场的新主流。

从芯片角度，可以把白光LED制造方法分为两大类。一种是利用红、绿、蓝三色芯片混合形成白光的多芯片技术，另一种是在LED芯片上涂覆荧光粉的单芯片技术。由于多芯片技术存在绿光芯片发光效率低(所谓的绿光窗口问题)，以及红、绿、蓝三色芯片随温度升高的热猝灭不一致导致使用过程随设备温度升高而发生色偏和驱动控制电路复杂等诸多问题，可以预期在未来相当长一段时间内，单芯片技术依然是白光LED封装的主流。

对于家用照明，发射光谱越宽则越容易获得较高色阶、色域、色饱和度以及显色指数；而对于背光源，LED芯片或荧光粉的发射光谱中心位置必须与红、绿、蓝滤光片的中心位置相一致。目前商业化的白光LED，大多数是采用蓝光芯片配合(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂:Ce³⁺(YAG)黄色荧光粉封装而成。这种YAG基白光LED最突出的优点是发光效率高，但显色指数低。为了提高显色性，可以向YAG基白光LED中添加红色荧光粉，但这种产品不适于背光源的应用。对于背光源应用，最好采用蓝光LED芯片配合绿色和红色荧光粉或者采用近紫外LED芯片激发红绿蓝三基色荧光粉的方式进行封装。无论是用于显示器背光源还是家用照明，都要求白光LED具有很好的显色性。特别照明新标准的实施，要求白光LED所含光谱成分显色指数R9必须大于零，这意味着白光LED中必须使用红色荧光材料。

对于应用于白光LED的红色荧光材料(简称LED红色荧光材料)，早期采用MS:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)以及ReO₂S:Eu³⁺(R＝La，Y)。这些硫化物荧光粉在LED发射的蓝光或近紫外光激发下虽然尚能有效发光，但是在空气中不能稳定存在，且硫化物易与含银LED支架发生反应，造成LED老化发黑，进而对LED发光产生致命影响。目前常用LED红色荧光材料为M₂Si₅N₈:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)和MSiAlN₃:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)。氮化物体系LED红色荧光材料发光效率高且热稳定性好，但合成条件苛刻，通常需要1700-2100℃高温以及高压氮气环境，合成设备价格高昂，工艺复杂，而且合成时所采用的Ca/Sr/Ba高纯金属或金属氮化物价格非常昂贵，由此导致氮化物体系LED红色荧光材料售价高达50-60万元/公斤，远高于黄金价格。

三、发明内容

本发明旨在提供一种发光效率高、稳定性高、价格低廉、制备方法简单的LED红色荧光材料及其制备方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明LED红色荧光材料的特点在于所述红色荧光材料的组成由以下通式(1)表达：

(M_1-rMn_r)_sAl_tO_s+1.5t…………………………………(1)

其中0＜r≤1.0；1≤s≤12；2≤t≤32；

通式(1)中的M为Sr、Ba、Ca、Mg、Zn中的一种或几种；

当通式(1)中s＝1时，通式(1)简化为通式(2)：