[发明专利]黄色荧光粉及其制备方法和使用该荧光粉的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄色荧光粉，本发明还涉及该荧光粉的制备方法和该荧光粉制成的发光器件，为无机发光材料技术领域。

背景技术

LED(Light emitting diode)是一种能将电能转化为光能的半导体器件。由于白光LED具有高效、节能、环保、结构坚固、使用寿命长及响应时间短等优点，目前已广泛应用于指示、背光源及照明领域。常见的白光LED多依靠荧光粉转换实现白光输出，较为普遍的方式包括以下两种：

①三基色荧光粉转换LED。利用紫外光(UV)LED激发一组可被紫外光有效激发而发出红、绿、蓝三种颜色的荧光粉。该白光LED的特点为光源器件中光谱的可见光部分完全由荧光粉产生。不过，此类白光LED的电光转化效率较低；精确地混合粉体较困难；封装材料在紫外光照射下容易老化，寿命较短；存在紫外线泄露的隐患；高效的、能发出紫外线的LED芯片不易制备。

②蓝光芯片激发黄色荧光粉。该类型的白光LED中，芯片发出的蓝色光激发了黄色荧光粉得到黄色光，未被吸收的蓝光和黄光复合得到白光。该类型的白光LED是实用化程度最普遍的白光LED，所使用的黄色荧光粉的主要成分为YAG:Ce(Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺)。

YAG:Ce的发光性质早在1967年出版的非专利文献一《彩电飞点阴极射线管用黄色荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺》(A new phosphor for flying spot cathode ray tubes for color television:yellow emitting Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，Applied Physics Letters，Volume11，Issue2，1967)一文里已有报道。1996年，日亚化学公司申请了使用YAG:Ce黄色荧光粉结合蓝光芯片获得白光的美国专利US5998925,之后日亚化学公司在美国专利US6069440专利中，公开了通过Gd、Sm及Lu等稀土元素部分取代Y，或使用Ga部分取代Al，可使得YAG:Ce的发射光谱在530-570nm之间变化。非专利文献二《Ca和Si共掺杂对Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺结构和发光性能的影响》(Effect of the Co-substitution of Ca²⁺and Si⁴⁺on the Structure and Luminescence Properties of Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，Advanced Materials Research，Vol.233-235，2011)中报道了采用Ca与Si共掺杂可实现对YAG:Ce发射光谱的调控，但其发光强度明显下降；非专利文献三《Si取代对Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺温度特性的影响》(Influence of Si⁴⁺substitution on the temperature-dependent characteristics of Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，Chinese.Physics.B，Vol.20，2011)报道了使用Si取代Al后，可使YAG:Ce的发射光谱向蓝光方向移动，但Si单独取代Al会造成化学式的电荷不平衡，使得荧光粉的结构中产生大量用来平衡电荷的缺陷，最终使得YAG:Ce的发光强度明显降低；非专利文献四《喷雾热解法制备的Y₃Al_5-2y(Mg,Si)_yO₁₂:Ce³⁺的发光性质》(Luminescence Characteristics of Y₃Al_5-2y(Mg,Si)_yO₁₂:Ce³⁺ Phosphor Prepared by Spray Pyrolysis，Journal of The Electrochemical Society，Vol.157，2010)一文中指出，当Mg和Si同时取代Al时，可使得YAG:Ce的发射光谱向红光方向移动；非专利文献五《Sr²⁺对白光LED用荧光粉YAG:Ce³⁺的增红研究》(发光学报，2011年11期)报道了Sr取代Y，可使得YAG:Ce的发射光谱向红光方向移动，但Sr单独取代Y会造成化学式的电荷不平衡，使得荧光粉的结构中产生大量用来平衡电荷的缺陷，最终使得YAG:Ce的发光强度明显降低。