[發(fā)明專利]一種雙離子摻雜的銻酸鹽發(fā)光材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103865532A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫志華;蔣自強;劉開平;溫久然;耿飛;葉舟
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙離子摻雜的銻酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界性的能源危機日益嚴重，具有節(jié)能特性的材料越來越受到關(guān)注。發(fā)光二極管LED(light-emitting?diode)自問世以來，在節(jié)能和延長使用壽命方面表現(xiàn)了巨大的潛能。在照明領(lǐng)域，白光LED由于其高光效，低能耗，長壽命，無污染等諸多優(yōu)點，成為21世紀最有前途的照明技術(shù)。但由于無法得到高效的藍光發(fā)射，很長時間沒有實現(xiàn)白光LED。1993日本日亞化學公司首先在藍光GaN發(fā)光二極管上取得技術(shù)突破，并于1996采用光轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)了白光LED。白光LED相對于傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈具有節(jié)能（低電壓、低電流啟動）、環(huán)保（無汞，廢棄物可回收）、壽命長（大于100000h）、耐震動、不易損壞和瞬時啟動等優(yōu)點，因此白光LED是LED產(chǎn)業(yè)中最被看好的新興產(chǎn)品，被認為是有望替代白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統(tǒng)光源的第四代照明光源。最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈、大面積顯示屏以及汽車信號燈中得到了廣泛應用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

基于單色光LED的發(fā)展，Kafmann在2001年提出了組合紅、綠、藍（RGB）三基色LED芯片以合成白光固態(tài)照明光源的方案雛形。但由于三基色芯片發(fā)光的衰減速率不一致，導致其發(fā)出的白光帶有彩色色調(diào)，而且，由于LED芯片的發(fā)射譜帶很窄，因此得到的白光顯色指數(shù)很低，此外，三基色中綠光芯片的效率太低而不能與另外兩種芯片匹配，必須通過復雜的控制電路才能實現(xiàn)混色平衡。由于以上原因，這種方法合成的白光LED在實際應用中所占的份額非常小。由于單獨利用LED芯片很難得到理想的白光，人們開始把研發(fā)思路轉(zhuǎn)向利用芯片和熒光粉結(jié)合得到白光。目前基于這種思路的具體實現(xiàn)方案主要有以下兩種：第一種是將GaN芯片和鈰激活的釔鋁石榴石（YAG:Ce）封裝在一起，做成GaN芯片發(fā)藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結(jié)制成的含YAG:Ce的熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋已混有YAG:Ce的樹脂薄層。LED基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。對于InGaN/YAG白光LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫4500K～10000K的各色白光。這種方法的優(yōu)點是白光LED結(jié)構(gòu)簡單，容易制作，而且YAG熒光粉已經(jīng)在熒光燈領(lǐng)域應用了許多年，工藝比較成熟。因此這種方法合成的白光LED占據(jù)了目前絕大部分的市場。該方法的缺點主要有:藍光LED發(fā)光效率還不夠高；短波長的藍光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生長波長的黃光，能量損耗較大；熒光粉與封裝材料隨著時間老化，導致色溫漂移；不容易實現(xiàn)低色溫(一般照明用的白光都略微偏暖色)，顯色指數(shù)一般也不高(70～80)。第二種方案是采用高亮度的InGaN近紫外LED(λp=400nm)激發(fā)R、G、B三色熒光粉，比如藍粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu^2＋，綠粉(Zn,Cd)S:Cu⁺,Al³⁺，以及紅粉Y₂O₂S:Eu³⁺產(chǎn)生紅、綠、藍三基色。通過調(diào)整三色熒光粉的配比可以形成白光。這種方案的優(yōu)點是由于LED芯片的發(fā)光不在可見光區(qū)，所合成白光的品質(zhì)完全由熒光粉來決定，因此容易獲得更好的色穩(wěn)定性；此外，相比于藍光芯片YAG:Ce，這種方法獲得的發(fā)射光譜覆蓋范圍更廣，容易得到顯色指數(shù)更高的白光。其缺點是：高效的功率型紫外LED不容易制作；由于Stocks變換過程中存在能量損失，用高能量的UV光子激發(fā)低能量的紅、綠、藍光子導致效率較低；封裝材料在紫外光的照射下容易老化，壽命縮短；匹配藍光芯片的黃色熒光粉YAG:Ce光譜分布單一，尤其是缺乏紅色可見光部分，無法產(chǎn)生色溫在4500K以下適用于室內(nèi)照明的白光；匹配近紫外芯片的藍色熒光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺熱穩(wěn)定性差，近紫外激發(fā)的效率不高；綠色熒光粉(Zn,Cd)S:Cu⁺,Al³⁺基質(zhì)的化學穩(wěn)定性差，生產(chǎn)過程對環(huán)境有害；紅色熒光粉Y₂O₂S:Eu³⁺發(fā)射的積分強度比較小，與藍光和綠光的匹配程度不好。由于以上缺點，目前這種方案還不成熟，總體上正處于研發(fā)階段，但是其發(fā)展的前景很被看好。由于“熒光轉(zhuǎn)換型”白光LED技術(shù)發(fā)展的需要，開發(fā)新型藍光轉(zhuǎn)換熒光粉（激發(fā)波長450nm～490nm)、紫外轉(zhuǎn)換型熒光粉（激發(fā)波長200nm～350nm)和近紫外轉(zhuǎn)換熒光粉（激發(fā)波長350nm～450nm)等發(fā)光材料日益受到人們的重視，開發(fā)新型的LED用發(fā)光材料成為光致發(fā)光材料領(lǐng)域的熱點問題。