[发明专利]一种基于氮化增强荧光粉发光强度的方法

说明书

本发明涉及一种基于氮化增强荧光粉发光强度的方法，通过引入氮元素部分取代氧元素实现发光增强，并且以铝酸锶(Sr₄Al₁₄O₂₅)作为发光材料基质，Eu²⁺作为发光激活剂，HBO₃做为助溶剂，在基质中掺入AlN增强发光，并采用高温固相法合成蓝绿色荧光粉Sr_3.96Eu_0.04Al1_4‑xAl_xO_25‑xN_x:xAlN，其中，0％≤x≤25％。本发明通过氮元素的引入部分取代氧元素，荧光粉的发光性能得到至少1.3倍以上的提升；本发明沿用原有制备工艺，只需在原有基础上增加一个原料，并且不改变原有光谱特征，易于推广至其他基质的荧光材料。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其是一种基于氮化增强荧光粉发光强度的方法。

背景技术

近年来，由于白光LED由于其对环境的友好型、低的能量消耗，以及高的发光效率和长的荧光寿命引起了人们极大的研究兴趣。白光LED(WLED)具有高效节能、紧凑耐用等优势，它的普及将显著降低能耗。荧光转换型WLED(pc-WLED)是目前WLED最主要的实现方式，这种技术的核心材料是荧光粉，其直接决定最终白光LED器件的发光性能。

目前为止，实现白光的主要分为以下两种途径，第一种典型的商用的白光LED，主要是通过可见光芯片与YAG：Ce³⁺黄色荧光粉组合；第二种是利用红、绿、蓝三种荧光粉涂抹在UV-LED芯片的方法，这是一种非长有效的产生暖白光途径，并且得到的暖白色荧光粉具有较高的显色指数(Ra>80)以及低的色稳定性。目前报道的白色荧光粉存在着很多问题，比如比较差的化学稳定性，低的荧光效率，比较苛刻的合成条件等等。

随着LED芯片向短波方向(360nm-410nm)发展，研发能被近紫外激发的高效荧光粉将有重要意义。除考虑激发波长因素外，发光强度也是荧光粉的重要指标，若能进一步提升发光强度则可以更好起到节能作用。通常发光强度可通过改变掺杂浓度、引入敏化剂离子，通过能量传递增强激活剂离子发光强度或改善形貌结构等方式得到提升。

目前LED照明领域所使用的全色白光荧光粉基质包括磷酸盐、铝酸盐、硅酸盐、氮硅化合物、硫化物等；铝酸盐体系荧光粉的化学和热稳定性相较其他体系荧光粉略差，且显色指数较低；硅酸盐和卤硅酸盐基质中SiO₂惰性较强导致材料物相结构复杂不易控制；氮硅化合物的制备条件非常苛刻，要求烧结温度高达2000℃；氮化物及氮氧化物体系荧光粉原料成本高且工艺复杂，不适合大批量工业化生产；硫化物基质荧光粉由于发光亮度低且具有有害物质，因此在实际应用中受到了极大的限制。因此，稀土离子掺杂的单一基质硅酸盐基荧光粉被视为一种很有前途的发光材料。张家骅等利用高温固相法制备的全色单一白光BaMg₂A1₆Si₉O₃₀：Eu²⁺，Tb²⁺，Mn²⁺荧光粉，在此体系中，白光由450nm、540nm、610nm的3个谱带组成实现了光色的最佳匹配(张家骅，吕伟，郝振东等.利用能量传递实现可调全色单一白光BaMg₂Al₆Si₉O₃₀：Eu²⁺，Tb³⁺，Mn²⁺荧光粉(特邀)[J].中国光学，2012，5(3)：203-208.)。宁青菊，乔畅君等人的专利技术“一种白光LED用全色荧光粉及其制备方法”，采用溶胶燃烧法制备了Sr²-xMgSi₂O₇:xTb³⁺，得到了单一基质全色白光LED用荧光粉，(中国、CN201310027088.1)，因此寻求一种全新的稀土掺杂单一基质荧光粉是白光LED领域的研究重点。

发明内容