[发明专利]一种硅酸盐荧光材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光材料，特别涉及一种硅酸盐荧光材料。

背景技术

荧光材料转换的白光LED（White Light Emitting Diode，WLED）作为一种新型的固体光源，以其节能、绿色环保、寿命长且体积小等诸多优点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景。其中，高效的荧光材料，能够将芯片的紫外/蓝光有效地转化为可见光，进而通过多种颜色的混合实现白光发射。

US5998925、US6998771采用蓝光激发的铈掺杂钇铝石榴石荧光材料（Y₃Al₅O₁₂:Ce, (Y,Gd)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce，即YAG:Ce），通过该荧光材料发出的黄光与芯片发出的蓝光复合发出白光。但是，该荧光材料的发射主峰在540nm左右，光谱中缺少红色成分。因此，造成白光LED的色温偏高，显色指数较低。

US6351069涉及一种硫化物红色荧光材料，该材料可作为红色成分加入到白光LED中，用来降低色温，提高显色指数。但是，该硫化物荧光材料的发光亮度较低，进而降低了白光LED的流明效率；同时，硫化物的化学稳定性和耐老化性能较差，容易污染芯片，缩短LED的使用寿命。

美国专利US20110163344、US20110149550给出了一系列在紫外-蓝光下可以有效激发的稀土激活的氮化物、氮氧化物荧光材料，它们可发射从蓝光到红光的多种可见光，但该荧光材料需要在高温高压的条件下合成，制造成本较高。

US20060028122涉及的正硅酸盐荧光材料激发范围在280~490nm，发射光谱在460~590nm，发射光谱在绿光到黄光范围，缺乏红光，同时发光强度也比较低。

CN101077973B中涉及多种硅酸盐荧光材料，发射光谱涵盖蓝光到红光的范围，但其中硅酸盐红色荧光材料的发光强度较低，同时该专利也没有考虑荧光材料的热稳定性。

发明内容

本发明提供一种硅酸盐荧光材料，在230~500nm的紫外-可见光区域的激发下，发射范围510~680nm的橙/红色光，具有较高的发光效率，同时具有优良的化学稳定性和热稳定性。

本发明的硅酸盐荧光材料的化学组成表示为：M_3-x-ySi_1-zN_zO_5+a:xEu,yLn；其中：M为Sr，Ba，Ca，Mg，Cu或Zn中的一种或多种元素的组合，N为Al，B，Ge或Ti中的一种或几种元素的组合，Ln为Ce，Nd，Sm，Dy，Ho，Er，Y或Sc中的一种或几种元素的组合，x，y，z，5+a为摩尔系数，其中0.001≤x≤0.1，0≤y≤0.05，0≤z≤0.5，0≤a≤0.05。

本发明中的硅酸盐荧光材料，可以被230~500nm范围内的激发光源有效激发，发射出510~680nm的黄/红光。

本发明中，Eu离子的发射主峰受晶体结构及晶体场环境的影响非常明显。因此，通过调整硅酸盐荧光材料中阳离子的含量和组成，以及Eu离子本身浓度的变化均能够使发射波长发生变化，可以从橙黄变化到深红；通过Ln离子的掺杂，能够提高Eu离子对激发光能量的吸收，进而获得较高的发光强度；另外，通过Cu离子的掺杂以及调整硅氧比，能够改善硅酸盐荧光材料的热稳定性。

附图说明

图1 实施例1的发射和激发光谱。

图2 实施例3的发射和激发光谱。

图3 实施例13与实施例1的发光强度对比。

图4 实施例1在不同温度下的发光强度变化曲线。

图5 实施例19在不同温度下的发光强度变化曲线。

具体实施方式

本发明中所用原料，M、Ln、Eu选用的是该元素的氧化物、碳酸盐、硝酸盐或草酸盐；Si选用的是SiO₂或硅酸；N选用的是Al、B、Ge或Ti的氧化物。

本发明的硅酸盐荧光材料的合成方法是按摩尔比称取各原料，混合均匀后，将置于氧化铝坩埚中，在通有75%氢气和25%氮气的还原气氛中，于1500℃烧结2~4小时，经冷却，粉碎，过筛，即可获得所述的荧光材料。

按照GB/T23595.1-2009、GB/T23595.2-2009、GB/T23595.3- 2009、GB/T23595.4-2009测试本发明荧光材料的激发光谱、发射光谱、相对亮度和色品坐标。