[发明专利]一种硫代硼酸盐荧光体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域，具体来说涉及一种硫代硼酸盐荧光体，还涉及含有这种荧光体的发光元件、颜料及紫外线吸收剂。

背景技术

荧光体被应用于照明与显示的各个领域，尤其是随着半导体照明技术的发展，应用于白光LED中的荧光体受到了越来越广泛的关注。白光LED光电转换效率高、节能环保、使用寿命长、安全可靠，被公认为下一代绿色照明光源。当前实现白光LED主要有3种途径，第一种是通过红、绿和蓝色LED芯片组合形成白光，但是通过这种方法实现白光比较困难，因为要考虑到三个不同颜色芯片的驱动特性，电路设计上很复杂。第二种是运用量子效应，运用不同粒径尺寸的同一种半导体制备LED芯片以实现白光，这种方法实现的白光LED具有较高的效率，但是成本较高，同时技术上也不成熟。第三种是使用发紫外光或者蓝光的LED芯片加上荧光体来实现白光，这种方法是最简单易行，同时也是最成熟的方法。

LED作为新一代节能环保的绿色照明光源受到了世界各国的高度关注，利用紫外或蓝光LED激发荧光体而产生白光是目前白光LED发展的主流，荧光体的性能直接影响白光LED的亮度、色温、热稳定性及显色性等。随着白光LED向大功率方向的发展，LED的工作温度越来越高，当前大功率LED中芯片的工作温度可以达到180℃，这就要求应用于白光LED中的荧光体必须具备优异的温度猝灭特性。

目前白光LED中使用的荧光体主要是蓝光激发的YAG:Ce黄粉，它能有效吸收460nm附近的蓝光，受其激发而发射黄光，并与LED蓝光混合产生白光。但是由于YAG:Ce黄粉的发射光谱中缺乏红色和绿色光谱成分，用其制成的白光LED显色指数低，不能真实显示物体的颜色；同时YAG:Ce黄粉的温度猝灭特性并不优秀，在150℃时其发光强度为室温时发光强度的87％，200℃时则下降为74％，不能满足大功率白光LED的应用需求。

近几年新开发的LED用荧光体主要有硅酸盐荧光体、氮化物和氮氧化物荧光体以及在YAG基础上改良的LuAG荧光体。硅酸盐荧光体具有较宽的可调发射波长，发光效率也比较高，但现有硅酸盐荧光体温度特性较差，如Sr₃SiO₅:Eu²和Sr₂SiO₄:Eu²在150℃下的亮度比室温分别下降32％和62％，因而目前硅酸盐荧光体的实际应用并不多。

氮化物和氮氧化物荧光体因具有较宽的激发光谱和发射光谱，且耐温特性和化学稳定性均优于YAG黄粉，受到了白光LED业界的极大关注。就目前氮化物和氮氧化物荧光体而言，能够实用的荧光体主要是Sr₂Si₅N₈:Eu红粉和CaAlSiN₃:Eu红粉。Sr₂Si₅N₈:Eu红粉的发光亮度较高，但是由于自身的物理化学稳定性相对于CaAlSiN₃:Eu红粉略差，其在150℃下的发光亮度为室温下的86％，200℃时为74％，在一定程度上限制了其大规模的应用。CaAlSiN₃:Eu红粉具有良好的物理化学稳定性和温度猝灭特性，其在150℃下的发光亮度为室温下的90％，200℃时为82％，但其发射主峰为650nm，处于深红波段，发光亮度不足，有待于进一步提高。

在YAG:Ce黄粉的基础上改进的LuAG:Ce荧光体，具有较好的发光效率和优异的温度猝灭特性，其在蓝光LED激发下的发光效率约为90％，在150℃下的发光亮度为室温下的97％，200℃时为90％，但LuAG:Ce荧光体原材料价格比较昂贵，且合成工艺较为复杂，成本较高。

而且，通常将荧光体用于照明或显示器的情况下，除要求发光效率高之外，还希望能够选择任意发光波长的荧光体。其原因在于，用于照明情况下，根据使用条件，有时显色性优先，有时光通量优先。因此能得到发光波长是任意值的荧光体的话，对提高照明装置的设计自由度有用。另外，将荧光体用于显示器的情况下，能根据用途改变色重现性范围，提高了显示器装置设计的自由度。

综上所述，目前使用的荧光体在紫外LED或蓝光LED激发下的发光效率及温度淬灭特性等方面还不能完全满足实际应用的需要，因此开发新型高效的LED用荧光体成为国内外研究的热点。

发明内容