[发明专利]一种紫光激发的可调光荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及该发明公开了一种紫光激发的可调光荧光材料及其制备方法。

背景技术

自1993年率先在蓝色GaN-LED技术上突破，继而白色LED推向市场，引起了业内外人士极大的关注。因为，与传统照明光源相比，白光LED有许多优点，体积小、能耗少、响应快、寿命长、无污染等，因此被喻为第四代照明光源。目前传统商业化的蓝光LED芯片发射波长在460nm左右，由于其发射波长较长，不可避免地存在着能量较低、光谱覆盖范围不够宽、显色性较差等缺点。YAG:Ce荧光粉作为最为常用的商业蓝光激发LED荧光粉由于生产时需要使用大量稀土，导致其成本高昂，并且发射光谱中缺少红光成分，与蓝光LED芯片匹配后显色指数较低等，这些缺点极大的限制了蓝光激发LED的应用。

针对如上问题，人们正在把目光投向于波长较短的紫光LED芯片。紫光LED芯片由于其自身发射波长为400～450nm，以典型的420nm紫光激发LED芯片为例，在相同条件下其能量比蓝光LED芯片高出20％，这就意味着与相应荧光粉匹配后可获得高效的白光发射；另一方面，由于紫光LED芯片发射波长较短，与荧光粉匹配后光谱的覆盖的范围更宽，可获得比蓝光激发LED更好的显色性。理论计算可知，与420nm紫光LED芯片匹配最佳的荧光粉发射光谱峰位应为发射主峰在555nm附近的宽带峰，匹配后可获得色温较低的暖白光。

但是，目前能够满足这一要求的荧光粉非常少，一方面以传统蓝光激发荧光粉直接与紫光LED芯片结合，激发匹配问题导致其发光效率极其低下；另一方面，市场上尚未出现能与紫光LED芯片有良好匹配的商业荧光粉。因此，目前LED研发方向为探寻可被紫光LED芯片395nm～450nm有效激发的暖白光荧光粉。硅酸三锶体系作为一种新型荧光基质，具有很高的化学和热稳定性、显色性以及良好的温度猝灭效应。目前Sr_3-xSiO₅:Ce_x³⁺荧光体由于其发射光谱在530nm，缺少红光成分，造成其与420nm紫光LED匹配后色温偏高；其次，由于Ce³⁺对Sr²⁺取代造成荧光强度的不足，限制了实际的应用。

本专利中，针对如上问题，使用B³⁺、Al³⁺、Ga³⁺与Eu²⁺对Sr_3-xSiO₅:Ce_x³⁺进行改性，使其发射强度有了明显的提升并且使其显色性得到了极大的改善。该荧光体可适用于日光色LED及暖白光LED照明多种用途，同时也有可能作为液晶显示器背光源用荧光粉，填补了这一领域的空白。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种安全无毒，化学性质稳定、易长期保存、荧光性能稳定、可调光的紫光激发黄光发射的荧光材料，并提供一种成本低廉、工艺简捷，节能环保又易于工业化生产的制备方法。

为达到上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种紫光激发的可调光荧光材料，其特征在于，其化学表达式如下：Sr_3-(x+y)M_zSi_1-zO₅:Ce_x³⁺，Eu_y²⁺，其中M为B³⁺、Al³⁺和Ga³⁺中的一种或两种，0≤x≤0.1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1。

该荧光材料在400nm～450nm的区间有很强的激发，在发射峰主峰为在530nm～580nm的范围有很强的发射，且发射光谱峰位可从530nm调节至580nm。与420nm紫光LED芯片匹配后，色温可从8500K调节至3700K，可制成冷白光至暖白光多种白光LED。

上述紫光激发的可调光荧光材料的制备方法，具体步骤如下：

1)按照Sr_3-(x+y)M_zSi_1-zO₅:Ce_x³⁺，Eu_y²⁺中除氧以外各元素的化学计量比称取锶盐，二氧化硅，铝的化合物，镓的化合物，铈的化合物和铕的化合物；

2)在室温条件下将上述原料研磨混合均匀；