[发明专利]一种近紫外光激发白光LED用ZnO基荧光粉材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近紫外光激发白光LED用ZnO基荧光粉材料及其制备方法。属于照明技术领域，尤其涉及白光LED照明领域。

背景技术

随着现代社会经济的发展，能源消耗和环境污染的问题日益严重，节能环保的照明方式越来越受到各国政府和业界的关注。白光LED由于具有体积小、能耗少、寿命长，无污染等显著优点，被业内人士誉为第四代照明技术，将在未来十年内成为全球最主要的照明方式。2010年，我国的LED照明及相关产业产值已达1500亿元，由于今后我国将逐步禁止生产和销售白炽灯，因此LED照明将具有更加广阔的市场空间。

目前，实现白光LED照明主要有以下三种形式：一种是将红、绿、蓝三基色的LED芯片组合在一起实现白光，但是由于不同的LED芯片随温度升高时发光亮度下降的程度差别非常大，这样就容易造成混合得到的白光色坐标的漂移。二是采用GaN基蓝色LED芯片激发黄色的荧光粉，由芯片发射的蓝光和荧光粉所发射的黄光组合得到白光，这种方法由于缺少红色光成分，光的显色指数较低。三是利用近紫外LED芯片激发三基色荧光粉得到白光，这是一种最理想的白光LED技术，可以具有高的显色指数和发光效率，但是缺乏能被近紫外、蓝紫光有效激发的荧光粉。因此，开发能被近紫外光有效激发的白光LED用荧光粉成为一项紧迫的任务，具有广阔的应用前景。

氧化锌的禁带宽度为3.37eV，其在380nm左右的近紫外光区域有着强烈的吸收，是一种很有应用前景的近紫外光激发白光LED用荧光粉材料。纯ZnO粉末可以产生很强的绿光，是一种高效的商用绿色荧光粉。近年来，不同的研究者相继在ZnO材料中发现了黄光和蓝光等绿光以外的发光峰，这大大拓宽了ZnO在发光材料中的应用范围。另一方面，由于在近紫外光区域有着很强的吸收以及其良好的热和化学稳定性，氧化锌也是一种很好的基质材料，Tb³⁺、Eu³⁺等稀土元素掺杂的ZnO近年来受到人们的广泛关注。一些研究小组在稀土Eu掺杂的ZnO纳米材料中发现了较强的Eu³⁺离子的红色特征发射峰。这说明，结合ZnO基质自身深能级的蓝、绿色发光和Eu³⁺离子的红色特征发光，是获得白光的一种可能途径。但这种白光LED用高亮度ZnO基白色荧光粉的研究和应用还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种近紫外光激发白光LED用ZnO基荧光粉材料及其制备方法，本发明的荧光粉材料在近紫外区域有着很强的吸收，发射光谱为一几乎覆盖整个可见光区的宽带白光。具有发光效率高，制备方法简单，量产成本低，经济效益好，可以配合近紫外光LED芯片实现白光LED照明的特点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种近紫外光激发白光LED用ZnO基荧光粉材料，以ZnO(纯度：99.99％)、Eu₂O₃(纯度：99.9％)及Ga₂O₃(纯度：99.99％)粉末为原料，其原料的质量比为：0.001≤Ga₂O₃/ZnO≤0.058；0.002≤Eu₂O₃/ZnO≤0.216，形成以镓(Ga)和铕(Eu)掺杂ZnO的荧光粉材料，其分子式为Zn_1-x-yGa_xEu_yO，其中Ga及Eu的掺杂含量范围分别为：0.001≤x≤0.05，0.001≤y≤0.1。

所述的ZnO、Eu₂O₃及Ga₂O₃粉末原料的质量比优选为：Ga₂O₃/ZnO＝0.023；Eu₂O₃/ZnO＝0.108，其中Ga及Eu的掺杂含量范围分别为：x＝0.02，y＝0.05。