[發明專利]顏色可調的單一相熒光材料及其應用

有效

• 申請號: 201210484091.1
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102925153A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張家驊;張亮亮;張霞;郝振東
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;H01L33/50
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及一種顏色可調的單一相熒光材料及其應用，屬于發光技術領域。

背景技術

現有廣泛使用的照明材料如白熾燈、熒光燈，存在耗電、易碎和棄物汞污染等缺點，白光發光二極管(WLED)具有無毒、壽命長、高效節能、發熱量低、抗震性及安全性好等諸多優點，被廣泛應用于照明和顯示領域，被認為是替代現有照明器件的下一代光源。

目前可實現產業化的是光轉換型WLED，其原理為使用藍光InGaN管芯抽運黃色熒光粉。經過近幾年的發展，這種藍光加黃光模式已經成為商業化白光LED的主流。商業化白光LED上的黃色熒光粉主要應用的是YAG釔鋁石榴石，其化學式為Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(美國專利US2008116422-A1)，雖然使用該熒光粉制作的白光LED具有很高的照明效率，但是，由于其發射光譜中缺少紅光成分，導致其色溫高(6000K)，顯色指數低(小于80)，無法滿足日常照明的需求。為了彌補藍光加黃光模式的不足，可以將黃色YAG熒光粉和紅色熒光粉混合，但這種方法由于不同熒光粉之間再吸收和穩定性不一致，存在白光LED整體發光效率低和發光顏色隨驅動電流和工作時間漂移的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種顏色可調的單一相熒光材料及其應用，解決了藍光加黃光模式白光LED高色溫、低顯色性，混合熒光粉導致白光LED整體發光效率低和發光顏色隨驅動電流和工作時間漂移的問題。

本發明提供顏色可調的單一相熒光材料，該熒光材料的化學式為(Sr_1-m-n-x-yM_mL_nCe_xEu_y)Al_1-n+xSi_4+n-xN₇，其中，M為Ca或者Ba，L為Li、Na或者K，Ce為三價鈰離子，Eu為二價銪離子，m，n，x，y為元素摩爾分數，0.01≤m≤0.1，0.001≤x≤0.1，0.001≤y≤0.2，0.1≤n/x≤0.99或1.01≤n/x≤2。

優選的是，所述的元素摩爾分數，0.02≤m≤0.06，0.01≤x≤0.05，0.001≤y≤0.05，0.5≤n/x≤0.9。

優選的是，所述的M為Ba，L為K。

本發明的顏色可調的單一相熒光材料，其晶格結構為正交晶系，空間群為Pna2₁。

本發明還提供上述熒光材料在制作白光LED中的應用：將顏色可調的單一相熒光材料與環氧樹脂按質量比7-9:100混合均勻，調成漿料，涂覆在藍色InGaN芯片上，灌封固化得到白光LED。

本發明的有益效果：

(1)本發明的顏色可調的單一相熒光材料，用半徑較小的Ce³⁺離子取代半徑較大的Sr²⁺離子時，造成了材料體系的晶格畸變及電荷失衡，致使材料體系中Ce³⁺的固溶度降低，發光強度低，本發明通過摻入L(Li、Na、K)和Al共同起到電荷補償和半徑補償的作用，有效改善了熒光材料的發光性能；

(2)本發明的顏色可調的單一相熒光材料可被400nm-500nm的近紫外光和藍光有效激發，通過M(Ca或Ba)取代Sr，形成置換型固溶體，由于離子半徑不同，因此可以有效改變Ce³⁺和Eu²⁺離子格位晶體場強度，有效調控熒光材料的發射光譜，實現發射峰峰值在550-630nm范圍內連續可調，發射半高寬為100-140nm；

(3)應用本發明的顏色可調的單一相熒光材料制作的白光LED，具有低色溫，高顯色性，且由于其只需采用單一相熒光材料，克服了現有黃色熒光粉和紅色熒光粉混合方法由于不同熒光粉之間再吸收和穩定性不一致，導致白光LED整體發光效率低、發光顏色隨驅動電流和工作時間漂移的技術問題。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的顏色可調的單一相熒光材料的X射線粉末衍射譜；

圖2為本發明實施例17的顏色可調的單一相熒光材料的激發光譜；

圖3為本發明實施例17-21的顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜；

圖4為本發明實施例26和27的白光LED的光譜功率分布。

具體實施方式