[发明专利]白光LED用单基质白光发射氟磷酸盐荧光粉及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土发光材料技术领域，尤其是涉及一种白光LED用单基质白光发射氟磷酸盐荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，是未来照明市场上的主流产品。我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中明确将高效、节能、长寿命的半导体照明产品作为优先重点支持领域。

目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与红绿蓝三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，最具代表的是YAG：Ce黄色荧光材料，它的激发波长在460nm附近，能有效吸收GaN发出的蓝光，而发射波长在550nm左右，与LED的蓝光复合可以发射出高亮度的白光。目前，蓝光芯片激发YAG：Ce黄色荧光材料制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是还存在显色性差、色温高等不足，不能作为普通照明进入千家万户。通过在YAG：Ce中掺杂Eu³⁺、Pr³⁺、Sm³⁺等稀土离子，增加红光发射，提高白光LED的显色指数，但是光效大幅度下降。除了YAG：Ce³⁺体系外，还研发了一些新的黄粉，如Park等研究的Sr₃SiO₅：Eu²⁺体系、Xie等研究的氮氧化物体系。但是，由于缺少绿光与红光成分，这种采用蓝光与黄粉组合制备的白光LED显色指数普遍偏低，很难超过80。有两种方案解决此问题：第一种是用绿粉与红粉来取代目前用的黄粉, 这样部分蓝色LED发出的蓝光与荧光粉发出的红光和绿光组成白光；第二种是用紫光或近紫外光( 350- 410nm ) InGaN 管芯片激发三基色荧光粉实现白光LED，由于视觉对近紫外光的不敏感性, 这类白光LED 的颜色由荧光粉决定，因此颜色稳定，色彩还原性和显色指数较高( Ra> 90)，光效高，被认为是新一代白光LED照明的主导。但上述两种方案均混合红、绿、黄中两色或红、绿、蓝三基色荧光粉制得，由于混合物间存在颜色再吸收、能量损耗、配比调控及老化速率不同的问题，导致流明效率和色彩还原性能受到较大影响，同时成本增加。

单基质白光荧光粉不存在颜色再吸收和配比调控问题，使白光LED 具有更佳的流明效率和色彩还原性，故此单基质白光荧光粉成为当前发光领域的研究热点。目前单基质两基色和三基色白光发射体系多采用Eu²⁺/Mn²⁺、Eu²⁺/Ce³⁺和Ce³⁺/Mn²⁺作为激活剂，由于存在多个发射中心，光谱分布难以调控及峰值强度比差异大，材料的显色性差。如Eu²⁺/Mn²⁺共激活的硅酸盐体系，三色峰强度比不合适，通常是蓝光区域发射最强，绿色区域较低，而红色区域发射明显不足。此外高光效、稳定性的单基质白光荧光粉目前也缺乏。

发明内容

本发明的目的是提供一种白光LED用单基质白光发射氟磷酸盐荧光粉及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：其白光LED用单基质白光发射氟磷酸盐荧光粉化学表示式为：

Ba₃GdNa(PO₄)₃F：xEu²⁺

式中，x为0.001～0.10。

本发明单基质白光发射氟磷酸盐荧光粉的制备方法包括如下步骤：

按化学式Ba₃GdNa(PO₄)₃F：xEu²⁺的化学计量比称取相应的原料并研磨混匀得到混合物，所述原料分别为碳酸钡、磷酸二氢铵、氧化钆、氟化钠和氧化铕，其中，x为0.001～0.10；将所述混合物在高温炉内于还原气氛和1250～1350℃条件下烧结2～7小时，然后冷却到室温得到所述单基质白光发射氟磷酸盐荧光粉。

进一步地，本发明所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：