[发明专利]一种硼铝酸盐基蓝色荧光粉、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机发光材料，特别涉及一种被紫外光激发的荧光粉、制备方法及其应用，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

高亮度GaN蓝色发光二极管的成功研发以及由此实现的白光LED 被誉为继爱迪生发明白炽灯以来最大的光源革命。因其具有的光电效率高、寿命长、体积小、功率低、固态节能及绿色环保等优点，白光LED产品正吸引着越来越多的关注。节能照明是低碳经济的主体内容之一。而稀土荧光材料是节能灯和白光LED 灯具中的关键材料，它对于改善该类LED的发光效率、使用寿命、色温、显色指数等性能指标具有重要的意义。

目前，利用LED技术实现白光的方法主要有三种：三基色LED直接混色法、紫外转换法和蓝光芯片加黄色荧光粉的方法。其中，三基色LED直接混色法是直接将发射红、绿、蓝波长的三基色芯片组合封装在一起，形成多芯片型白光LED，通过空间混色的原理，按照适当的比例进行匹配，使得三种颜色的光混合成白光。但是这种方法的弱点是它的安装结构比较复杂，各色LED的驱动电压、发光效率、配光特性不同，需要通过电流调节红、绿、蓝三基色的强度，电路实现上较复杂。蓝光芯片加黄色荧光粉的方法是将GaN基LED芯片所发出的蓝光（约450纳米）来激发稀土荧光粉YAG(Y₃Al₅O₁₂):Ce³⁺发出黄光,从而形成白光。不过，因其缺少红光部分辐射，产品存在显色指数低，色彩还原性差等缺点，在高端照明领域的大范围应用和推广受到限制。而紫外转换法逐渐成为当今的主流，因其能够为荧光粉提供更高的激发能量，通过荧光粉实现波长转换发出可见光。紫外LED与三基色荧光粉的组合，其显色性最好，荧光材料发光效率较低。因此开发新型高效的、热稳定性好的红色、绿色和蓝色荧光粉是提高白光LED发光质量的关键。

目前，可用于被紫外LED激发用的蓝色荧光粉还不多。其中用的较多的蓝色荧光粉通常采用二价铕离子（Eu²⁺）作为发光中心，主要以高温固相法为主。如商用的蓝色荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，由于其发光效率低，蓝光易于被红色和绿色荧光粉吸收等，影响紫外-近紫外激发的三基色荧光粉发光性能，从而使白光LED性能降低；中国发明专利CN101497791A公开了一种稀土铝酸盐蓝色荧光粉及其制备方法与应用，其化学式为Mg_1-x-ySr_yAl₂O₄:Eu_x（式中x为铕原子的摩尔数，y为锶原子的摩尔数，0.005≤x≤0.10，0.01≤y≤0.14），荧光光谱测试其发射主峰为463纳米，激发中心波长为330纳米，发出蓝光，但是该过程涉及原料的预处理、配料、烧结、洗涤等，制备相对较复杂；中国发明专利CN1605612A 公开了一种稀土硼酸盐蓝色荧光粉及其制备方法，其分子式为(EuO)_m(MO)_n(B₂O₃)_p(MX₂)_q（其中M为Mg、Ca、Sr和Ba的一种或其混合，X为Cl和Br和I的一种或其混合；m，n，q≥0），该荧光粉能被紫外线激发，发射光谱主峰在430～460纳米之间，发出较高强度的蓝光，但是该荧光粉组分较多，最终的产物会存在一定量的杂相，还涉及到喷雾干燥等操作，不利于实际生产；又如中国发明专利CN1190115A公开了BaMgAl₁₄O₂₃:Eu蓝色荧光粉的制备方法，是把碳粉直接覆盖到原材料上，这种制备方法由于碳粉是直接与原材料接触，造成荧光粉部分碳污染，从而造成原材料在制备过程中的浪费。因此，这种制备方法不能很好地满足实际生产的需要。二价的铕离子不容易还原充分，所以这也限制了其作为蓝色荧光粉的发光中心。

硼铝酸盐体系提供的基质材料，易于实现稀土离子的三价还原，且三价稀土离子在该基质中能稳定存在，同时还具有原料来源丰富，合成工艺适应性广泛等优点，寻找在紫外波段被有效激发的高亮蓝色硼铝酸盐体系荧光粉，有望用在白光LED领域。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有性能稳定、发光强度高，制造工艺简单、无污染、成本低的硼铝酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法，它能被紫外光LED激发，应用于白光LED 照明器件。