[发明专利]一种白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于无机发光材料技术领域，公开了一种白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料及其制备方法和应用。该发光材料的化学组成为Li₂Mg₄M_1‑xO₇：xMn⁴⁺，其中M为Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺和Sn⁴⁺中的一种，x为Mn⁴⁺离子的掺杂量，0<x≤0.01。氟化锂的质量分数范围为0‑20％。本发明合成条件较低，工艺流程简单，适合大规模生产。本发明的优点是合成了能被蓝光或近紫外LED芯片激发的红色发光材料，减少稀土的消耗。另外，氟化锂的加入，大大降低了合成温度，从而降低了生产成本。本发明所得产品发射红光可实现低色温、高显色指数的白光，满足白光LED照明以及植物生长领域的需求。

技术领域

本发明属于无机发光材料技术领域，特别涉及一种白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

新型光源白光LED由于具有体积小、能耗低、寿命长、无污染等诸多优点而具有重要的应用价值和广阔的市场前景。目前，白光LED备受世界各国的大力推广，有望取代传统的照明光源如荧光灯和白炽灯，成为新一代绿色照明光源。

然而，当前白光LED的制造还面临着一大问题：由于蓝光芯片+黄色荧光粉(YAG:Ce³⁺)合成的白光中缺少红光成分从而导致高色温、低显色指数的冷白光。这直接造成此类白光LED在照明上，人眼感觉光线阴冷，显色性差。为了满足室内照明的需求，需要加入合适比例的红色荧光粉来改善LED的色温和显色指数。目前市场上已经有一些Eu²⁺掺杂的氮化物高效红色荧光粉和Mn⁴⁺掺杂的氟化物红色荧光粉等。但是，氮化物红色荧光粉制备条件苛刻，需要高温高压，成本较高；氟化物红色荧光粉制备工艺复杂且制备过程所要用到的试剂对环境污染较大。

因此，有必要开发一种制备简单、廉价且环保的红色荧光粉，以实现高显色指数，低色温白光LED照明。利用Mn⁴⁺作为发光中心，避免了稀土离子的使用，可以降低成本。将其掺杂到合适的金属氧化物中可实现较好的红光发射。同时，本发明提供了一种通过加入助熔剂使用一步法在较低温度(低于1000℃)下合成Mn⁴⁺掺杂新型金属氧化物基质，并实现红光发射的红色荧光粉。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，解决当前白光LED红光成分所面临的瓶颈问题，本发明的首要目的在于提供一种白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料；该材料可被蓝光或近紫外LED芯片激发产生红色发射。

本发明的另一目的在于提供一种上述白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料的制备方法；该方法简单易行，通过加入氟化锂作为助溶剂在反应较低的温度进行合成。

本发明的再一目的在于提供一种上述白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料，该发光材料的化学组成为Li₂Mg₄M_1-xO₇：xMn⁴⁺，其中M为Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺和Sn⁴⁺中的一种，x为Mn⁴⁺离子的掺杂量，0<x≤0.01。

上述的一种白光LED用Mn离子掺杂的红色发光材料的制备方法，包括以下操作步骤：