[发明专利]荧光材料及其制造方法和包含该荧光材料的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法，所述荧光材料可以与多种基质红色荧光粉组 合产生白光LED用荧光材料组合物，主要应用在白光LED用照明领域。

背景技术

20世纪90年代蓝光LED在技术上的突破及产业化极大地推动和实现白光发光二极管 (Whitelight-emittingdiode，WLED)的发展。

照明光源的发展有三大类：白炽灯、普通和紧凑型荧光灯、高压气体放电灯。LED是 一种新的固体照明光源，其中以半导体化合物InGaN为基础的白光LED具有许多优点： 发光效率高，发热量低，节能；性能稳定，不易损坏，使用寿命长(可达5万小时)；绿 色环保，无辐射；瞬时启动，响应快，实用性强；体积小，结构紧凑，易于实现大面积阵 列等。

白光LED的实现途径可分为以下三种：

(1)三基色LED多芯片组合：

将发红、绿、蓝三基色芯片组装成一个白光LED。这种方法具有效率高、色温可控、 显色性较好的特点；缺点是由于三基色光衰不同导致色温不稳定，并且控制电路复杂、成 本较高，因此，商业化实用性不强。

(2)近紫外光(～395nm)芯片激发型：

近年来，随着半导体技术和制造工艺的发展，LED芯片的发光波段向短波方向延伸。 现在InGaN的波长范围可在350-420nm之间(nUV-LED)，更短的波长(UV-LED300-350nm) 也有报道，扩大了与芯片匹配的荧光粉的激发波长范围。以高亮度的近紫外LED激发红、 绿、蓝三色荧光粉，分别产生红、绿、蓝光，组合获得白光，但其目前商业化还有一定困 难。

(3)蓝光(～465nm)LED芯片激发型：

蓝光LED-黄色荧光粉组合的白光体系效率高、制备简单、温度稳定性较好，并且是 研究最早并已实用化的白光LED系统。其原理是：当GaN/InGaN二极管的两端加上3～5V的 正向直流电压时，半导体芯片就会发射出455～475nm的蓝光，涂敷在芯片表面的Ce³⁺激活 的钇铝石榴石YAG:Ce³⁺荧光粉受到部分蓝光的激发而发出黄光(发射峰位于555nm)，黄 光与透过的蓝光复合，便产生了白光。但其缺点是缺少红光造成显色性较差。

白色荧光效率取决于所用荧光粉的基质，可以是硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物、 铝酸盐，氮化物和氧氮化物荧光粉或它们的混合物。铈(Ce)激活的钇-铝石榴石结构荧 光材料与它们相比较，在蓝光激发下具有相对较高的吸收效率、热稳定性好、量子效率高， 发射光谱带宽等优点。

在授予日亚化学公司的美国专利US5998925中，公开了一种化学式为(Y_1-xCe_x)₃Al₅O₁₂(YAG)的黄色荧光材料，即钇-铝石榴石结构，其与蓝光LED结合获得白光LED。合成的 白光LED由于具有成本低、发光效率高的优点，已经应用在商业市场上的白光LED照明 领域，但其缺点是显色性差，涂层厚度对白光影响较大，均匀性差。

在授予Osram的美国专利US6669866中，在上述美国专利的基础上，将Tb³⁺替代Y³⁺， 提出了化学式为(Tb_1-x-yRe_xCe_y)₃(Al,Ga)₅O₁₂(TAG)的荧光材料，称为铽-铝石榴石。但由于 其发光效率方面仍然难以赶超YAG荧光粉，并且铽价格昂贵，成本高，TAG荧光粉的应 用还难以推广。