[发明专利]一种碱土金属硅酸盐黄-橙色荧光粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料及其制备方法和用途，具体地说是一种碱土金属硅酸盐黄-橙色荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

近年来稀土发光材料已经成为信息显示、照明光源、光电器件等领域的支撑材料，荧光粉的高发光强度和良好的微观形貌可以有效地改善发光器件的使用性能，因此，新型荧光材料的研究和应用一直是材料化学和材料物理学的重要研究领域之一。

白光发光二极管(Whitelight-emittingdiode，WLED)不仅克服了传统白炽灯和荧光灯存在的耗电多、易碎及弃物汞污染等缺点，还具有体积小、可低压或低电流启动、寿命长、抗震耐冲、可回收、可平面封装、经济与环境效益明显等特点，成为照明行业中最有力的竞争者之一。

目前，行业内技术较为成熟的方法是采用InGaN蓝光芯片涂敷YAG:Ce黄色荧光粉所形成白光LED。其中所采用的YAG:Ce黄色荧光粉虽然具有高发光效率、发射谱带宽等优点，但是，在实际使用中却存在显色指数低、光谱中红光成分不足等缺点，导致其很难得到较高显色指数的白光LED器件，也很难实现暖白光。因此，非常有必要开发可被蓝光高效激发的有一定红光成分的黄-橙色发光材料。

以硅酸盐为基质的发光材料由于具有良好的化学稳定性、热稳定性、较宽的激发光谱、可以被紫外线、近紫外线、蓝光激发而发出各种颜色的光，已经成为当前白光LED应用较为广泛的一类重要发光材料。如US7045826公开了一种铕掺杂硅酸盐荧光粉Sr₃SiO₅:Eu²⁺，它是一种在波长350～470nm范围内能被激发的橙色发光材料，可以弥补YAG在使用过程中红光成份不足的缺点，获得暖白光LED；但是，在实际生产过程中发现Sr₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉半峰宽较窄，制灯后显色性较差，另外，其制备的荧光粉的颗粒度普遍偏大，且破碎后的颗粒表面不够圆润，进而影响出光效果。又如，EP20050823132公开了一种通式为(Sr，A₁)_x(Si，A₂)(O，A₃)_2+x:Eu²⁺的硅酸盐基橙色荧光粉，其中A₁是正二价阳离子，包括Mg、Ca、Ba中的至少一种；A₂是+3、+4或+5阳离子，包括B、Al、Ga、C、Ge、P中的至少一种；A₃是-1、-2或-3阴离子，包括F、Cl和Br，优选地以F为助熔剂，合成方法是共沉淀法，以达到提高光效的目的。但共沉淀法步骤繁多，较复杂，且含氟废液处理困难，容易造成环境污染。再如，中国专利CN102286282B公开了一种通式为Sr_2-x-y-zLu_yBa_zSiO₄:xEu²⁺硅酸盐黄橙色荧光粉，式中x为铕原子的摩尔数，y为镥原子的摩尔数，z为钡原子的摩尔数，0.005≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15，0≤z≤1.5。荧光粉的发射中心波长在515～570nm之间，与常规黄色、橙色及黄橙色荧光粉的光谱一致，可用于多种色温白光LED的涂覆，并且弥补YAG黄色荧光粉在使用中缺少红光的不足。但是从发射光谱范围可知，Sr_2-x-y-zLu_yBa_zSiO₄:xEu²⁺硅酸盐荧光粉所发射的橙色光不够纯，且原料Lu₂O₃价格昂贵，尽管其SEM图中颗粒较小，但颗粒形貌结晶性差、不分散、有团聚现象。由此可见，尽管现有的技术中以硅酸盐掺杂稀土离子制备的橙色荧光粉可以有效发光，实现暖白光LED，但是其制备方法复杂，成本较高，而且其半峰宽相对较窄，发光强度较差，显色性较差，粒径大及分布宽，易发生温度猝灭。因此，开发更多新的基质稳定、合成条件简单、成本低以及半峰宽相对更宽、晶相好、粒径大及分布窄、发光性能好等综合性能优异的黄-橙色荧光粉是行业内一直积极研究的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱土金属硅酸盐黄-橙色荧光粉及其制备方法和应用，以解决现有橙色荧光粉粒径大且分布宽、半峰宽较窄、发光性能较差以及成本高、制备工艺复杂等综合应用性能较差的问题。