[发明专利]一种转光材料、转光膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料，特别涉及一种转光材料、转光膜及其制备方法。

背景技术

目前商用白光LED(以下简略为WLED)采用蓝光InGaN LED激发Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺黄色荧光粉，黄光与透过的蓝光混合产生白光。这种WLED在红色光谱区发光较弱，这直接导致了其色温偏高(通常位于4500-6500K)，显色指数(以下简略为CRI)较低，通常小于80。为解决这一问题，可在商用WLED中引入另外一种红色荧光粉，补偿红色发光。这要求引入的荧光粉必须可被蓝光激发，同时又不能在绿色光谱区有吸收。否则，红粉会重新吸收WLED刚刚产生的白光中绿光成分，这会导致器件效率降低。

在这种思路的指导下，一系列稀土掺杂如Eu²⁺掺杂的氮化物、氮氧化物、硅酸盐、铝酸盐等红色荧光材料被相继报道。其中氮化物或氮氧化物具有格外优异的光谱性质，被认为是最具潜力的荧光粉。但合成这些材料通常需要比较苛刻的条件，例如Eu²⁺掺杂β-SiAlON需要在1900℃，10个大气压氮气氛围下合成。这种高温高压对设备的要求很高。这类基于稀土的红色荧光粉有一个无法避免的问题是在绿光区有吸收，例如著名红粉Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺在500-600nm区间有严重吸收。所以目前的红粉无法满足WLED的需求。

另外，植物光合作用通常通过叶绿素进行，叶绿素能够吸收蓝光或红光(叶绿素a：吸收峰分别为～410nm(肩峰)，～430nm，～662nm，蓝光吸收峰覆盖400～450nm，红光吸收区600～700nm；叶绿素b：吸收峰分别为～453nm，～640nm，蓝光吸收峰覆盖400～500nm，红光吸收区600～660nm。)，而对紫外以及近紫外光吸收较弱。如果能够将太阳光中紫外或近紫外光转化为可被叶绿素吸收的光，无疑将会提高植物对阳光的利用率，大量实验表明这将有利于促进植物生长，到达增产增收的目的。目前作为转光剂使用较多的是Eu²⁺掺杂硫化物荧光粉。这类材料长期稳定性较差，在加入到转光膜中后，会加速膜老化，迫切需要开发新转光材料。

当处于合适晶场环境下Mn⁴⁺离子激活荧光粉具有满足WLED用荧光粉的潜质，它在紫外-蓝光区有吸收，在红光区有发射，目前已商业化的Mn⁴⁺离子激活荧光粉是3.5MgO.0.5MgF₂.GeO₂:Mn⁴⁺。商用蓝光InGaN LED的发射峰通常在450-480nm，商业粉3.5MgO.0.5MgF₂.GeO₂:Mn⁴⁺的蓝光激发峰位于415nm，在450-480nm处的激发峰很弱，如图3中所示，所以蓝光激发下，商业粉红色发光较弱，不能有效利用蓝光LED芯片发射的蓝光。这需要发现在450-480nm具有较强激发峰的Mn⁴⁺离子激活红色荧光粉。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的之一在于提供一种转光材料，采用价格低廉的锰作为激活剂，可在较温和条件即空气氛围下、温度低于1000℃下制备，对设备要求低，便于推广。

本发明的目的之二在于提供上述转光材料的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种转光膜。

本发明的目的之四在于提供上述转光膜的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种转光材料，表达通式为K₂Ge₄O₉:Mn⁴⁺，激活离子为Mn⁴⁺；其中K:Ge:Mn＝2:4(1-x):4x，0.005％≤x≤5％。

所述x＝0.1％。

一种转光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取原料：按元素摩尔比K:Ge:Mn:B＝2:4(1-x):4x:4y，其中0.005％≤x≤5％,0％≤y≤40％；分别称取含钾化合物原料、含锗化合物原料、含锰化合物原料及含硼化合物原料；

(2))将步骤(1)称取的原料研磨混匀后在氧化性气氛下预烧，温度为300～500℃，时间为1～10小时；