[发明专利]一种窄带绿光荧光粉及制备方法和白光LED发光装置

说明书

本发明涉及一种窄带绿色荧光粉，化学通式为LaMg_1‑aAl₁₁O₁₉:aMn²⁺,其中0a≤0.8，或者LaZn_1‑y(Al_1‑xGa_x)₁₁O₁₉:yMn²⁺，0≤x≤0.5，0y≤0.8。本发明白光LED用窄带绿光荧光粉，能被紫外光和蓝光有效激发，发射范围窄，其半峰宽不大于30 nm；且发光强度高、化学稳定性和温度猝灭特性良好。制备方法简单、成本较低，可大批量合成，易于进行工业化生产。此外，该荧光粉能和其他荧光粉有效搭配用于白光LED，并广泛应用于照明和背光显示等领域。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，涉及一种窄带绿光荧光粉及制备方法和白光LED发光装置。

背景技术

白色发光二极管(WLEDs)自发明以来，因其能耗低、效率高、使用寿命长、颜色可调和环境友好等特点使其取代传统的白炽灯和荧光灯而成为新一代照明光源。由于其诸多优点，使其广泛应用于室内外照明、背光显示、信号灯等领域。目前，白光LED主要通过荧光粉转换型来实现。一般采用：1）蓝光LED和黄色荧光粉相组合实现白光；2）蓝光LED和黄、红色荧光粉相组合实现白光；3）蓝光LED芯片和红、绿色荧光粉或者紫外LED芯片和红、绿、蓝三原色荧光粉相组合实现白光。后两种方案可以制备低色温、高显色指数、宽色域、光色品质可调的高品质白光LED器件。在荧光粉转换型LED中，荧光粉影响着白光LED器件的光学品质，为了制备高品质白光LED器件，需要开发一些可被蓝光或者紫外光激发的具有优异发光性能的三基色荧光粉。

目前，WLEDs已被广泛应用于背光显示中。在背光显示中，荧光粉决定着背光单元的色域范围、发光效率和可靠性，为实现宽色域，忠实地再现自然色彩，窄发射带的荧光粉受到关注。与传统的基于YAG:Ce³⁺荧光粉的背光源相比，用窄带制备的背光源具有更宽的色域，可实现超过100％NTSC的超宽色域。β-sialon:Eu²⁺和K₂SiF₆:Mn⁴⁺荧光粉都具有宽带激发和窄带发射特点，在紫外和蓝光区都可被有效激发，且β-sialon:Eu²⁺绿色荧光粉主发射峰位置在525-545 nm，半峰宽42-57 nm，K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉主发射峰位置在630 nm，半峰宽小于5 nm。为了得到宽色域WLEDs，解荣军课题组采用蓝光LED芯片与窄带绿色荧光粉β-sialon:Eu²⁺（半峰宽54 nm）和窄带红色荧光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺相结合方案，可实现96%NTSC的色域。为了进一步扩展色域，夏志国课题组采用蓝光LED芯片与窄带绿色荧光粉RbNa(Li₃SiO₄)₂:Eu²⁺（半峰宽41 nm）和窄带红色荧光粉K₂SiF₆:Mn⁴⁺相结合方案，可实现113%NTSC的色域。绿色荧光粉的发射带宽对WLEDs的色域扩展起重要作用。开发性能优异、具有比β-sialon:Eu²⁺更窄半峰宽的窄带绿色荧光粉，有望制备更大色域WLEDs。近年来，为了提高白光LED背光源的光学品质，需要开发易于合成的具有更窄半峰宽（30 nm）的绿光荧光粉以满足更大色域的要求。

虽然窄带绿色荧光粉β-sialon:Eu²⁺具有优异的光学性质，但是，窄带绿色荧光粉β-sialon:Eu²⁺的合成需要在高温高压条件，烧结温度一般在1800-2100℃，压力需要在1MPa以上，设备要求高；原料对水氧敏感，一般需要在手套箱中操作；原料昂贵，合成成本较高。因此开发一种常压易合成、设备要求低、合成成本低的具有优异性能的窄带绿色荧光粉的制备方法成为了行业所急需。