[发明专利]蓝紫光芯片激发的660纳米红光荧光材料及喷雾生产法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体光电材料技术领域，特别是一种蓝紫光芯片激发的660纳米红光荧光材料及喷雾生产法。

【背景技术】

固态照明技术领域的白光LED主要是采用蓝光LED芯片与蓝光激发荧光粉YAG:Ce产生黄绿光的荧光粉转光形式来形成白光，由于光谱中缺乏红光，导致封装的LED器件产品色温高、显色指数不到80。为了克服这些缺点，获得色温低和显色性高的暖白光，一种方案是在InGaN蓝光二极管阵列中补充AlGaInP红光二极管，该红光二极管发射波长在610纳米至630纳米范围，由于蓝光LED和红光LED的正向驱动电压以及发光的不一致，导致发光颜色漂移，要采用复杂的补偿电路解决这一问题；另一种方案是在InGaN芯片封装中的YAG:Ce³⁺荧光粉中配入CaAlSiN₃:Eu²⁺一类的红光荧光粉，该红光荧光粉制备条件苛刻，成本高，封装时由于YAG:Ce³⁺与CaAlSiN₃:Eu²⁺由于密度、大小的差异，导致发光不均匀。

采用蓝紫光的InGaN芯片激发的红光材料是一个获得低色温、高显色性的重要技术，稀土离子掺杂的含镁硅酸盐，化学式为(Ba，Sr，Ca)₃MgSi₂O₈:Eu²⁺，Mn²⁺的荧光体，在近紫外激发下具有红光发射特征，波长峰值位于610纳米至660纳米，并同时发射430至450纳米的蓝光，具有优良的光色性质；同时，在单一芯片和发光模组的封装技术中，把发光颗粒混入到光学硅胶或者是其他透明介质生产发光体和远程荧光体时，发光颗粒原则上要在保证亮度前提下要尽可能地小到几个微米到十几个微米范围。

高温固相合成法是制备发光颗粒的传统方法，存在的主要缺点是：1)加入的颗粒原料大小不等，组分不容易混合均匀；2)原料和灼烧产物通常都需要球磨，过程中容易引入杂质，例如铁；3)灼烧温度较高，产物除主晶相外，往往还存在少量中间相；4)产物颗粒粗，粒径大且力度分布不均匀，很难形成规则形貌的荧光颗粒，不便于封装；5)较高温度的灼烧和球磨过程能量消耗高，噪音大。

湿化学合成法也是广为采用的一类低温制备发光材料的方法，存在的缺点是各组分共沉淀技术条件，如pH、浓度等不容易控制，制备时间长、工序多、洗涤和过滤工序产生废水，干燥和高温灼烧容易导致颗粒团聚，生产周期长而且对环境污染严重，不适合大规模工业化生产。采用尿素为燃料的聚合物溶胶燃烧合成法同样也存在一些问题如颗粒容易无定形，形成团聚体，燃烧过程释放出水蒸汽和大量有害气体。

喷雾-热解法采用含有稀土离子的可溶盐溶液或者是复合硅溶胶作为原料，在发光材料制备上具有显著优势：各组分在离子、分子尺度水平上得到均匀混合，本质上是一种用空气或超声波形成液滴气溶胶的气相合成技术，水分在雾化过程中快速蒸发，能显著克服现有固相合成法的组分均匀性、液相合成法的洗涤过滤工序以及燃烧法的团聚现象，能够控制荧光粉颗粒的尺寸，组分均一，无过滤、洗涤、干燥、粉碎等过程保证的颗粒的形貌结构，适应于大规模工业化生产。

【发明内容】

本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种蓝紫光芯片激发的660纳米红光荧光材料及喷雾生产法，采用稀土离子复合溶胶的气溶胶技术，用廉价的硅源，经过胶溶与各组分在分子尺度和纳米尺度水平形成均匀溶胶，再用气溶胶-热处理两步法制备出发光材料，克服固相合成法、湿化学共沉淀方法以及溶胶燃烧合成法的不足，同时能够精确控制荧光颗粒的大小。

本发明的技术方案：

一种蓝紫光芯片激发的660纳米红光荧光材料，为稀土离子掺杂的含镁硅酸盐，其化学式为Ba_1.14Sr_1.7MgSi₂O₈:0.06Eu²⁺，0.1Mn²⁺，其中掺杂的Eu²⁺和Mn²⁺为发光中心，采用溶胶喷雾法制备，荧光体颗粒大小为5-15微米，发射峰的峰位分别在430纳米处和660纳米处。

所述掺杂Eu²⁺和Mn²⁺的质量百分比浓度分别为6％和10％。

一种所述蓝紫光芯片激发的660纳米红光荧光材料的喷雾生产法，包括以下步骤：