[发明专利]稀土激活单一相硅酸盐白光发射荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，特别涉及一种稀土激活单一相硅酸盐白光发射荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED具有低电压、低能耗、长寿命、高可靠性、易维护等优点，符合绿色照明工程节能与环保的要求。因此，各国政府、照明企业和公司注入极大的资金、人力和物力去研究和开发白光LED光源。

采用荧光粉与LED芯片有机结合实现白光，可以通过改变荧光粉的发射波长、荧光粉厚度等调节白光LED的色度、色温等,因此被广泛应用，发展迅速。开发出一种低成本、能耗小、发光效率高的新型白光LED用荧光粉是目前LED行业面临的首要问题。目前，利用荧光粉实现白光LED的方法主要有以下三种：(1)在蓝光LED芯片上涂敷可被蓝光有效激发的黄光荧光粉合成白光。该方法具有驱动电路设计简易、生产容易、耗电量低等优点。缺点是：白光LED的发光颜色受输入电流和荧光粉涂层厚度的影响很大，并且荧光粉的发光强度随环境温度的升高而降低；其次，获得的光谱不够宽、并且存在蓝色背景光等问题。第三，目前可被蓝光激发发射可见光的荧光粉的品种并不多。(2)在紫外光LED芯片上涂敷可被紫外光有效激发的红、绿、蓝三种荧光粉，红、绿、蓝三基色光混合而发白光。随着LED芯片的不断创新，LED芯片的激发波长不断向短波方向发展，于是开发出一种新型的，适合短波LED用荧光粉更加具有创新性、前瞻性及实用价值。与第一种方案相比，这一方案具有许多优点：(a) 由于紫外光的能量比蓝光要高，制备出的白光LED的光效可进一步提高；(b) 由于光谱范围更宽，显色指数提高；(c) 可根据需要制备出不同色温或不同颜色的LED产品；(d) 近紫外光不可见，不存在背景光等。(e) 可供选择的荧光粉体范围更广。但其缺点是：(a)发光效率比蓝光组合方式低一些； (b) 三基色荧光粉混合后往往存在相互间颜色再吸收和配比调控问题，使流明效率和色彩还原性仍然受到很大影响。(3)在紫外光LED芯片上涂敷可被紫外光激发的单一基质白光荧光粉合成白光，即在同一种荧光粉中同时发射出黄光和蓝光或红、绿、蓝三基色光，从而合成白光。该方法不仅具有第二种方法的优点，而且可克服荧光粉混合而造成的流明效率低和色彩还原性差的问题，是近年来开发并较为有潜力的一种制备白光LED的方法。2004年，韩国J. S.Kim等首次报道了Eu²⁺，Mn²⁺共掺(Ba, Sr)₃MgSi₂O₈单一基质全色荧光粉制备白光LED，当前，韩国与台湾在该领域的研究较多，但是，发光离子的选择多集中在Eu²⁺和Mn²⁺两种稀土离子，制备方法主要是高温固相法。国内在LED用荧光粉方面的研究仍然以红、绿、蓝三基色荧光粉为主，但近几年也开展了一些关于单一基质白光荧光粉的制备研究。如：2007年，河北大学杨志平等采用固相法在较低温度850℃合成了Ca₂SiO₃Cl₂:Eu²⁺, Mn²⁺白光荧光粉。Ce³⁺和Tb³⁺两种稀土离子共掺常用来合成白光荧光粉尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提出稀土激活单一相硅酸盐白光发射荧光粉及其制备方法的技术方案。本发明是用稀土Ce³⁺和Tb³⁺共激活的单一相硅酸盐白光发射荧光粉及其制备方法，本发明的荧光粉可在近紫外光激发下，由Ce³⁺和Tb³⁺产生的特征紫、蓝、绿和黄光合成白光发射，制备方法简便易行。

本发明的技术解决方案如下：稀土激活单一相硅酸盐白光发射荧光粉，其特征在于，化学组成为：Ca_n-x-yMgSi₂O_n+5：x Ce³⁺, y Tb³⁺，其中，1≤n ≤3，0.01≤x ≤0.03，0.05≤y ≤0.15。

所述的稀土激活剂是Ce³⁺和Tb³⁺。

稀土激活单一相硅酸盐白光发射荧光粉，该系列荧光粉的原料及配比如下：

Ce(NO₃)₃·6H₂O    纯度99.99%             摩尔比x，x = 0.01~0.03