[發明專利]具有超寬帶發射的鈰錳激活單一基質熒光粉及其應用的多功能1-pc-LED裝置

有效

• 申請號: 202110484987.9
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113403076B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 肖宇;徐雨晴;顧健桉
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;H01L33/50;A01G9/24
• 代理公司: 鎮江北宸星專利代理事務所(普通合伙) 32522
• 代理人: 陳曉

本發明公開具有超寬帶發射的鈰錳激活單一基質熒光粉，結構通式為:RLu_2?x?yCe_xMn_yAl_4?ySi_1+yO₁₂；R為Ca²⁺，Sr²⁺，Ba²⁺中的一種或多種組合；x，y是化學計量數，0x≤0.2，0y≤0.4。本發明制備的熒光粉，可被LED芯片有效激發，發射范圍460?880nm，尤其在遠紅光和近紅外區域(700?880nm)該熒光粉仍有較高效率的發射。利用本發明中單一基質熒光粉制備的1?pc?LED發光裝置，即可實現暖白光的輸出，也可將該發光裝置應用于植物照明和生物監測等領域，實現1?pc?LED發光裝置的多功能應用。

技術領域

本發明屬于發光材料領域，具體涉及具有超寬帶發射的鈰錳激活單一基質熒光粉的制備方法與應用。

背景技術

熒光粉轉換LED技術(pc-LED)中，無機發光材料是至關重要的一環。無機發光材料的譜帶越寬，潛在的應用價值就越大。可見光區域的連續發射，可實現高顯色性，低色溫白光輸出；遠紅光與近紅外區域的發射，可以將其應用于植物照明，生物監測等領域。目前，熒光粉轉換LED(pc-LED)實現超寬帶發射的主要途徑是，通過LED芯片結合兩種熒光粉(2-pc-LED)，甚至多種熒光粉(Multi-pc-LED)來實現。但是這種方案相較于1-pc-LED方案制作成本增加，不同熒光粉之間易形成團簇現象，同時不同熒光粉之間往往又存在重吸收現象，導致能量損失。因此，研發性能優異的寬帶發射熒光粉，從而開發出高性能的1-pc-LED發光裝置，一直是科學與產業界努力方向。

目前，具有超寬帶發射的單一基質熒光粉的開發與應用還存在如下瓶頸:(1)發光效率較低，能夠被LED芯片(～450nm)有效激發的超寬帶發射熒光粉較為稀缺；(2)具有從藍光到近紅外發射的超寬帶熒光粉較為罕見。例如，單一基質熒光粉Sr₂AlSi₂O₆N:Eu²⁺，實現了從400nm到800nm的寬帶發射，但不能被LED芯片(～450nm)有效激發，量子效率10％左右；單一基質熒光粉Ba₃ScB₃O₉:Eu²⁺，發射范圍覆蓋580-1000nm，也無法被LED芯片(～450nm)有效激發，且在近紅外區域的發光效率較低；中國專利201910934049.7提供的鈰錳共激活的石榴石結構的熒光粉，雖然在400-500nm波長范圍具有較強吸收，但是其并未在遠紅光和近紅外區域發光，發射范圍只覆蓋了500nm-700nm的可見光區域。

發明內容

鑒于以上研究及發展現狀，本發明提供具有超寬帶發射的鈰(Ce³⁺)錳(Mn²⁺)激活單一基質熒光粉及其應用的多功能1-pc-LED裝置。本發明開發的超寬帶發射熒光粉，可被藍光LED芯片有效激發，發射范圍460-880nm，量子效率較高，物理化學性質穩定。基于本發明的超寬帶發射熒光粉的1-pc-LED發光裝置，既實現了較高顯色性和低色溫的暖白光輸出，也可將該發光裝置應用于植物照明和生物檢測等領域。

本發明至少是通過以下技術方案之一來實現上述發明目的。

具有超寬帶發射的鈰錳激活單一基質熒光粉，結構通式為:RLu_2-x-yCe_xMn_yAl_4-ySi_1+yO₁₂；x，y是化學計量數，0x≤0.2，0y≤0.4。

進一步的，R為Ca²⁺，Sr²⁺，Ba²中的一種或多種組合；