红光荧光材料及其制备方法、应用、白光LED设备技术

本发明专利技术公开了一种红光荧光材料及其制备方法、应用、白光LED设备，属于白光发光二极管技术领域。该红光荧光材料的化学式为Ca1-x-y-zMgyMO3:xEu3+,zPr3+，其中0＜x+y+z＜1，M为Si或者W。该红光荧光材料中，Pr3+与Eu3+之间能够形成能量传递，有助于对Eu3+的激发，从而有效提高红光荧光材料的发光效率以及发光亮度。

【技术实现步骤摘要】
红光荧光材料及其制备方法、应用、白光LED设备
本专利技术涉及白光发光二极管
，特别涉及一种红光荧光材料及其制备方法、应用、白光LED设备。
技术介绍
白光发光二极管(LightEmittingDiode，LED)是一种新型光源，具有体积小、节能、环保、寿命长等优点，目前已广泛应用于各类照明设备和显示设备。常用的实现白光LED的方法有两种：一种是利用蓝光GaInN芯片激发Y3Al5O12:Ce3+(YAG)荧光材料发射黄光，黄光与GaInN芯片的蓝光混合形成白光，这种方法产生的白光缺少红光成分，因此存在稳定性差、光衰严重、显色指数低、色温高等缺陷，影响白光LED的光效和寿命(参考文献：[1]MaMX,ZhuDC,ZhaoC,HanTa,TuMJ.EffectofSr2+-dopingonstructureandluminescencepropertiesofBaAl2Si2O8:Eu2+phosphors.OpticsCommunications,2012,5(285):665–668.[2]ZhaoC,MaMX,HanT,CaoSX,ZhuDC.MicrostructureandLuminescenceCharacteristicsofYxAl5O12:Ce3+Phosphor.ChineseJournalOfLuminescence,2011,9(32):874-877)；另一种是利用近紫外LED芯片(发光波长位于355～405nm波段范围的LED)激发红、绿、蓝三基色荧光材料发射红光、绿光和蓝光，红光、绿光和蓝光混合形成白光，这种白光LED具有显色性好、色坐标受各种因素影响小、颜色稳定等优点，是白光LED的发展方向。目前用于白光LED的红光荧光材料为以铕(Eu)为发光中心，以硅酸盐、钨钼酸盐、铝酸盐或者氮(氧)化物等化合物为基质的荧光体。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：现有的红光荧光材料发光效率较低，制约了白光LED的发展。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供一种发光效率高的红光荧光材料及其制备方法和应用，以及基于该红光荧光材料的白光LED设备。具体而言，包括以下的技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种红光荧光材料，所述红光荧光材料的化学式为Ca1-x-y-zMgyMO3:xEu3+,zPr3+，其中0＜x+y+z＜1，M为Si或者W。具体地，作为优选，所述红光荧光材料的化学式中，0.3≤x+y+z≤0.6。具体地，作为优选，所述红光荧光材料的化学式中，0.08≤x≤0.14，0.2≤y≤0.4，0.01≤z≤0.04。第二方面，本专利技术实施例提供一种红光荧光材料的制备方法，所述制备方法包括：制备含有Ca2+、Mg2+、Eu3+、Pr3+以及Si4+或者W6+的前驱物；将所述前驱物与助熔剂混合后进行煅烧即得所述红光荧光材料；以Si4+或者W6+的化学计量数为1计，Ca2+、Mg2+、Eu3+以及Pr3+的化学计量比为(1-x-y-z):x:y:z，其中，0＜x+y+z＜1。具体地，作为优选，所述Ca2+、Mg2+、Eu3+以及Pr3+的化学计量比中，0.3≤x+y+z≤0.6。具体地，作为优选，所述Ca2+、Mg2+、Eu3+以及Pr3+的化学计量比中，0.08≤x≤0.14，0.2≤y≤0.4，0.01≤z≤0.04。具体地，所述将所述前驱物与助熔剂混合后进行煅烧具体包括：将所述前驱物与助熔剂混合后，在700℃～1300℃条件下煅烧2～3小时。具体地，所述助熔剂选自碱金属盐、碱土金属盐、卤化物以及硼酸中的至少一种。具体地，所述前驱物的制备方法包括：配制含有Eu3+以及Pr3+的第一溶液以及含有纳米SiO2或者纳米WO3的第二溶液；将可溶性钙盐、可溶性镁盐以及所述第二溶液加入到所述第一溶液中，混合均匀后得到第三溶液；向所述第三溶液中加入沉淀剂溶液得到前驱物溶液；所述前驱物溶液经陈化、抽滤、洗涤、干燥以及研磨后得到所述前驱物。具体地，所述第一溶液的配制方法包括：先将氧化铕以及氧化镨溶解于浓硝酸中，再将所得溶液稀释后即得所述第一溶液。具体地，所述可溶性钙盐选自氯化钙以及硝酸钙中的至少一种；所述可溶性镁盐选自氯化镁以及硝酸镁中的至少一种。具体地，所述沉淀剂溶液选自草酸铵溶液、草酸溶液或者碳酸氢钠和氨水的混合溶液。第三方面，本专利技术实施例提供一种上述红光荧光材料在白光LED中的应用。第四方面，本专利技术实施例提供一种白光LED设备，所述白光LED设备包括近紫外LED芯片以及涂覆在所述近紫外LED芯片上的红光荧光材料、绿光荧光材料以及蓝光荧光材料，其中，所述红光荧光材料为上述的红光荧光材料。具体地，所述白光LED设备为白光LED显示设备或者白光LED照明设备。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供了一种以硅酸盐或者钨酸盐为基质、Eu3+和Pr3+共掺杂的红光荧光材料。根据Eu3+的激发光谱特征，Eu3+除了能够被近紫外光激发外，还能够被波长为460～480nm左右的蓝光激发，而Pr3+的外层电子发生3P0→3h4跃迁时会发射480nm左右的蓝光，与Eu3+之间形成能量传递，有助于对Eu3+的激发。同时，Pr3+受近紫外光激发后也能发射红光。因此，采用Eu3+和Pr3+共同作为发光中心的红光荧光材料具有较高的发光效率以及较高的发光亮度。将该红光荧光材料应用于白光LED中能够提高白光LED的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的红光荧光材料中Eu3+的激发光谱图；图2为Eu3+和Pr3+的能级图。具体实施方式除非另有定义，本专利技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。第一方面，本专利技术实施例提供一种红光荧光材料，该红光荧光材料的化学式为Ca1-x-y-zMgyMO3:xEu3+,zPr3+，其中0＜x+y+z＜1，M为Si或者W。本专利技术实施例提供了一种以硅酸盐或者钨酸盐为基质、Eu3+(三价铕离子)和Pr3+(三价镨离子)共掺杂的红光荧光材料。从图1所示的Eu3+激发光谱可以看出，在硅酸盐基质或者钨酸盐基质中，Eu3+除了能够被近紫外光激发外，还能够被波长为460～480nm左右的蓝光激发。从图2所示的Eu3+和Pr3+电子跃迁规律中可以看出，Pr3+的外层电子发生3P0→3h4跃迁时会发射480nm左右的蓝光。因此，将Eu3+与Pr3+共掺杂后，Pr3+与Eu3+之间形成能量传递，有助于对Eu3+的激发。同时，Pr3+受近紫外光激发后也能发射红光。综合上述几个方面的作用，采用Eu3+和Pr3+共同作为发光中心的红光荧光材料具有较高的发光效率以及较高的发光亮度。将该红光荧光材料应用于白光LED中能够提高白光LED的性能。进一步地，作为优选，本专利技术实施例提供的红光荧光材料中，0.3≤x+y+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红光荧光材料，其特征在于，所述红光荧光材料的化学式为Ca1‑x‑y‑zMgyMO3:xEu3+,zPr3+，其中0＜x+y+z＜1，M为Si或者W。

【技术特征摘要】
1.一种红光荧光材料，其特征在于，所述红光荧光材料的化学式为Ca1-x-y-zMgyMO3:xEu3+,zPr3+，其中0＜x+y+z＜1，且x、y和z均不为0，M为Si或者W。2.根据权利要求1所述的红光荧光材料，其特征在于，所述红光荧光材料的化学式中，0.3≤x+y+z≤0.6。3.根据权利要求2所述的红光荧光材料，其特征在于，所述红光荧光材料的化学式中，0.08≤x≤0.14，0.2≤y≤0.4，0.01≤z≤0.04。4.一种红光荧光材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：制备含有Ca2+、Mg2+、Eu3+、Pr3+以及Si4+或者W6+的前驱物；将所述前驱物与助熔剂混合后进行煅烧即得所述红光荧光材料；以Si4+或者W6+的化学计量数为1计，Ca2+、Mg2+、Eu3+以及Pr3+的化学计量比为(1-x-y-z):x:y:z，其中，0＜x+y+z＜1，且x、y和z均不为0。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述Ca2+、Mg2+、Eu3+以及Pr3+的化学计量比中，0.3≤x+y+z≤0.6。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述Ca2+、Mg2+、Eu3+以及Pr3+的化学计量比中，0.08≤x≤0.14，0.2≤y≤0.4，0.01≤z≤0.04。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述前驱物与助熔剂混合后进行煅烧具体包括：将所述前驱物与助熔剂混合后，在700℃～1300℃条件下煅烧2～3小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琪，王凯旋，袁洪亮，李伟，马力，武晓娟，尤杨，彭晓青，陈会顺，毕谣，梁栋，张子敬，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11