白光LED灯用近紫外激发发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种白光LED灯用近紫外激发发光材料及其制备方法。该发光材料的化学通式为Sr2‑

【技术实现步骤摘要】
白光LED灯用近紫外激发发光材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于发光材料
，涉及一种用于白光LED灯的黄色或橙色发光材料；本专利技术还涉及一种该发光材料的制备方法。

技术介绍

[0002]基于 LED芯片技术的白光 LED具有低能耗、长寿命和良好的稳定性等，已经成为应用最为广泛的照明和显示光源。白光 LED主要有两种实现方式，一种为红绿蓝三基色 LED芯片组成的白光 LED器件，但制作工艺相对复杂，成本较高。另一种为LED芯片与发光材料的结合来实现白光发射的方式（荧光转换 LED，pc
‑
LED），这种方式拥有更简单的工艺和较低的成本，获得的白光具有显色指数高、色域宽和稳定性好等优点。
[0003]通过LED芯片与发光材料结合来实现白光发射，主要分为两种途径，一种是通过（近）紫外 LED芯片组合有效吸收（近）紫外光并发出红、绿、蓝光的三种荧光粉（或者发出蓝光和黄光的两种荧光粉）获得白光，第二种是在蓝光 LED芯片(420～480 nm)上涂敷能够有效吸收蓝光并发出黄光的荧光粉。目前，市面上多采用460 nm的蓝光芯片组合钇铝石榴石黄色荧光粉(YAG:Ce
3+
)获得白光，但是这种白光缺少红色光谱成分，显色性差、色温高，属于冷白光，不适用于室内照明。研究者常使用红光成分较多的新型黄色荧光粉替代YAG或通过YAG与一款红色荧光粉组合来提高所得白光的显色指数。蓝光 LED芯片+黄色荧光粉的方案最为经典、最为成熟，而紫外/近紫外 LED芯片+三基色荧光粉的方案近年来随芯片技术的发展优势越来越多，已成为当前研究热点。
[0004]近来，各类新型的黄色发光材料陆续被报道，其中既有氮化物体系，也有氧化物体系，按照激发波长不同也分为蓝光激发和紫光激发，但是这些黄色发光材料都具有各自的不足，主要问题还是缺少红光部分以及合成成本较高，这使得它们目前还不能完全取代商用黄色荧光粉YAG:Ce
3+
。发光性能优异的宽带黄色发光（涵盖红光区域）材料依然很稀缺，因此开发黄色发光材料具有重要的研究意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有宽带发射的白光LED灯用近紫外激发发光材料。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种上述发光材料的制备方法。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种白光LED灯用近紫外激发发光材料，其化学通式为Sr2‑
x
‑
y
Si7‑
x
Al
3+x
ON
13
:xCe
3+
,yEu
2+
；其中，0≤x≤0.15，0≤y≤0.1，x+y≠0。
[0008]本专利技术所采用的另一个技术方案是：一种上述发光材料的制备方法，按以下步骤进行：1）按化学式Sr2‑
x
‑
y
Si7‑
x
Al
3+x
ON
13
:xCe
3+
,yEu
2+
中各化学元素的化学计量比分别称取以下原料：锶原料：采用氮化锶（Sr3N2）、含锶的碳酸盐或锶单质金属；
硅原料：采用氮化硅（Si3N4）、二氧化硅（SiO2）或含硅的氢氧化物；铝原料：采用铝单质金属（Al）、氧化铝（Al2O3）和含铝的氢氧化物中的至少两种；铈原料：采用氟化铈（CeF3）或氧化铈；铕原料：采用氟化铕（EuF3）或氧化铕；混合所称取的原料，在氮气气氛手套箱中充分研磨，得混合均匀的原料粉末；手套箱中的箱压1.5～4 mbar、水和氧的含量均小于0.01 ppm。
[0009]2）将原料粉末置于通入纯氮气的高温高压炉中，在氮气压力0.5～0.7MPa、温度1750～1850℃煅烧2～6h，随炉冷却至室温，得煅烧物；3）研磨煅烧物，制得白光LED灯用近紫外激发发光材料。该发光材料的粒径为5～20微米。
[0010]本专利技术发光材料的最佳激发峰410～430nm；最强发射峰545～590 nm，其中545～555 nm更适用于高亮度的白色LED，因为其与白光发光曲线最为拟合；555～570 nm更适用于具有红光成分的高显色性白色LED；而570～590 nm更适用于作为汽车转向灯的橙色LED或者暖白光LED。
[0011]本专利技术中Ce、Eu共掺的发光材料存在Ce
‑
Eu能量传递，发射光谱足够宽，能够覆盖绿光、黄光乃至红光的区域，补足了商用荧光粉(YAG:Ce
3+
)红光成分不足的缺点，在与近紫外LED芯片结合后，能够产生显色指数更高的白光。
[0012]在Sr2Si7Al3ON
13
体系中，Sr
2+
有两种配位，配位数分别是10和11，当Ce
3+
掺杂进入Sr
2+
的格位时，有两个发光中心分别属于Ce1、Ce2。对掺Ce样品的发射光谱进行高斯拟合可以分析出Ce的两个格位的发射，Ce1发射波长位于绿光，Ce2发射波长位于黄光。当在掺杂Ce离子的Sr2Si7Al3ON
13
体系中再掺杂低浓度的Eu离子时（在Sr2Si7Al3ON
13
体系中，Eu发射波长位于橙红光），会发生Ce1
−
Eu能量传递，从而使发射光谱改变。此时发射光谱中绿色成分稍减少，红色成分明显增加，使得原发射光谱由绿光、黄光发射，变为绿光、黄光和红光发射，所以光谱有了更宽的半高宽，也即是更宽的发射光谱。
[0013]本专利技术发光材料在近紫外区域有很强的激发，可以被近紫外LED芯片有效激发，极大地提升了光转换效率。本专利技术黄色发光材料是在氮化物基质材料中进行Al
‑
O取代Si
‑
N得到的，具有高度浓缩的四面体网络结构，具有优异的热稳定性。
附图说明
[0014]图1是制得Sr2Si7Al3ON
13
基质材料的XRD精修图谱。
[0015]图2是实施例1制得黄色发光材料的XRD表征图。
[0016]图3是实施例1制得黄色发光材料的激发与发射光谱图。
[0017]图4是实施例2制得黄色发光材料的XRD表征图。
[0018]图5是实施例2制得黄色发光材料的激发与发射光谱图。
[0019]图6是实施例3制得橙色发光材料的XRD表征图。
[0020]图7是实施例3制得橙色发光材料的激发与发射光谱图。
[0021]图8是实施例1～3制得发光材料的归一化发射光谱图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。
[0023]制备基质材料Sr2Si7Al3ON
13
：按化学式Sr2Si7Al3ON
13
中各元素的化学计量比分别称取0.3878g的Sr3N2(≥99%, A.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种白光LED灯用近紫外激发发光材料，其特征在于，该发光材料的化学通式为Sr2‑
x
‑
y
Si7‑
x
Al
3+x
ON
13
:xCe
3+
,yEu
2+
；其中，0≤x≤0.15，0≤y≤0.1，x+y≠0。2.根据权利要求1所述的白光LED灯用近紫外激发发光材料，其特征在于，所述发光材料的最佳激发峰为410～430nm，最强发射峰为545～590 nm。3.根据权利要求1或2所述的白光LED灯用近紫外激发发光材料，其特征在于，所述发光材料的粒径为5～20μm。4.一种权利要求1所述白光LED灯用近紫外激发发光材料的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：1）按化学式Sr2‑
x
‑
y
Si7‑
x
Al
3+x
ON

【专利技术属性】
技术研发人员：王育华，濑户孝俊，詹博云，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：