一种青绿光-红光发射的发光材料、制备方法及其制成的LED光源技术

技术编号：43635430 阅读：4 留言：0更新日期：2024-12-13 12:35

本发明专利技术公开了一种青绿光‑红光复合的超宽带发光材料、及其制备方法和包含该发光材料的LED光源。该发光材料的化学式(A<subgt;8‑x</subgt;Eu<subgt;x</subgt;)(Mg<subgt;1‑</subgt;<subgt;y</subgt;Mn<subgt;y</subgt;)B(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;7</subgt;，其中：A为Sr和Ba碱土金属中的一种或它们之间的组合；B为La、Y、Sc、Gd、Ga、In、Al三价金属离子中的一种或它们之间的组合；Eu<supgt;2+</supgt;、Mn<supgt;2+</supgt;均为发光中心离子，具体的掺杂量分别为：0<x≤20％，0<y≤20％。本申请采用高温固相法制备粉体材料，其工艺简单、环保、成本低。本申请的发光材料可实现单基质中青绿光‑红光的超宽带覆盖，能够有效补充全光谱中的青光“沟壑”并且减少其他商业用粉的使用，可用作荧光转换材料，在全光谱照明、大功率激光照明领域具有巨大应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土掺杂无机固体发光材料的固态照明，尤其涉及紫光芯片激发下的青绿光-红光复合的超宽带发射发光材料、制备方法和包含该材料的led光源。

技术介绍

1、led作为人造光源中电光源的一种，因其结构紧凑、重量轻、体积小、耗能少、响应速度快、抗震性能好、使用方便等优点，已成为第四代新照明光源——固态冷光源。

2、稀土发光材料作为支撑和引领新一代照明和显示器件中不可或缺的部分。高端全光谱和大功率照明、高品质广色域显示和非可见光特种光源都对稀土固体发光材料提出了更高、全新的要求。目前，现有的照明技术是一种有缺陷的伪全光谱，其缺陷在技术层面主要体现在青光波段(480-520nm)缺失，导致显色指数难以进一步提高。此外，其缺陷在实际应用中因现有白光led多数采用450-465nm蓝光芯片激发荧光粉，发射光谱中存在较多由蓝光led芯片发射且未转换的蓝光，容易造成蓝光危害，另一方面，全谱的标准包括两个方面：(1)不同波长的光谱强度比应均匀；(2)光谱应具有特定的覆盖范围(400-700nm)。因此，选择450-465nm蓝光芯片激发荧光粉将会缺乏400-450nm的光谱。

3、为了克服上述缺陷，研究人员提出采用近紫外(λem＝365-395nm)led芯片来激发三色(红色、绿色和蓝色)荧光粉。但是，该组合也存在一些问题。例如，紫外光芯片发光效率低，约为44％，且紫外光易加速led封装树脂老化，导致光源使用寿命大大降低。然而，紫光(λem＝395-420nm)led芯片因其高的发光效率(～80％)和较好的光谱覆盖，

4、目前全光谱led大多采用多种光色粉体组合的方式以得到高显色指数的白光材料，但是仍然存在诸多问题，一方面各粉体间会发生自吸收现象从而影响光效；另一方面，商用黄色荧光粉(yag:ce3+)的最佳激发波段落在蓝光区域不能与紫光芯片较好的匹配，为此，寻找一种紫光芯片泵浦的青绿光-红光复合的超宽带荧光材料尤为重要。

5、eu2+发光涉及到宇称允许的5d-4f跃迁，发光强、量子效率高，是实现蓝-青-绿光波段且可调控的优异激活离子。mn2+发光涉及到宇称禁阻的d-d跃迁，因此存在敏化剂eu2+的条件下可以拓展其激发范围，并且在其在高配位环境中显示出红光发射，可以在很大程度上提高材料的显色指数，有很高的实用价值。

6、磷酸盐具有相对较低的合成温度，制备相对容易，同时其具有较好的化学稳定性，常作为发光材料用基质。此外，之前的研究表明，eu2+、mn2+均可在磷酸盐体系中实现稀土/过渡族离子发光材料掺杂。

7、为此，本专利技术以磷酸盐材料为基质，制备出eu2+、mn2+共掺杂的青绿光-红光复合的超宽带荧光材料，该材料与紫光led芯片组合能够实现具有高显色指数、高发光效率、高热稳定性的可调谐式全光谱发射。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种青绿光-红光复合的超宽带发光材料、制备方法及包含该材料的led光源，旨在解决现有白光led显色指数低、青光缺失、蓝光危害等问题。

2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、本专利技术提供一种青绿光-红光复合的超宽带发光材料，所述发光材料的化学通式为(a8-xeux)(mg1-ymny)b(po4)7，其中：

4、a为sr和ba碱土金属中的一种或它们之间的组合；

5、b为la、y、sc、gd、ga、in、al三价金属离子中的一种或它们之间的组合；

6、根据本专利技术的实施方案，所述发光材料，其特征在于0<x≤20％，0<y≤20％。

7、根据本专利技术的实施方案，所述发光材料，其特征在于能够被365-420nm近紫外光/紫光芯片激发，发射出可调谐的青绿光-红光，覆盖的光谱范围为：470-750nm。

8、根据本专利技术的实施方案，所述发光材料的化学组成可以为：sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01la(po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01la(po4)7、sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01sc(po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01sc(po4)7、sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01y(po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01y(po4)7、sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01gd(po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01gd(po4)7、sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01al(po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01al(po4)7、sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01in(po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01in(po4)7、sr7.99eu0.01mg0.99mn0.01ga((po4)7、ba7.99eu0.01mg0.99mn0.01ga((po4)7。

9、根据本专利技术的实施方案，所述发光材料具有较高的发光量子产率和发光稳定性，且能够同时复合青绿光-红光等波段的发射，在全光谱照明及大功率激光照明领域具有巨大应用潜力。

10、根据本申请的又一个方面，提供了一种发光材料的制备方法，该方法具有工艺简单，生产成本低等优点。

11、本专利技术还提供所述发光材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

12、(1)按照所述材料的化学式(a8-xeux)(mg1-ymny)b(po4)7的计量比称量各元素的化合物原料和助剂，加入研磨介质后充分研磨；

13、(2)将上述所得混合料装入刚玉坩埚中，置于烘箱中预烧，预烧完成后自然冷却至室温并将得到的预烧产物充分研磨，再将其置于管式炉中，在保护气氛中进行煅烧，烧结完成后随炉冷却至室温；

14、(3)将上述得到的烧结产物经过充分研磨、清洗、过筛后，即可得到目标材料。

15、可选地，步骤1中所述的助剂可选为：nacl、na2o、licl、li2co3、h3bo3、si3n4、gd2o3、srf2、mgf2、baf2；

16、可选地，步骤1中所述的研磨介质可选为：甲醇、乙醇、超纯水；

17、可选地，步骤1中所述的研磨时间可选为：20-120min；

18、可选地，步骤2所述的保护气可选为高纯氮气或氮气/氢气混合气(体积比90％/10％)；

19、可选地，步骤2所述的预烧温度可选为200-300℃，保温时间可选为：1-8h；

20、可选地，步骤2所述的煅烧温度可选为1200-1400℃，保温时间可选为：2-24h。

21、本专利技术还提供了一种包含所述发光材料的led光源，包含激发光源和可被激发光源激发的发光材料，所述发光材料包括本专利技术所述的青绿光-红光发射的复合荧光材料。

22、根据本专利技术的实施方案，所述激发光本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种青绿光-红光复合的超宽带发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学组成为：(A8-xEux)(Mg1-yMny)B(PO4)7，其中：

2.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，0<x≤20％，0<y≤20％。

3.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，所述发光材料能够被365-420nm近紫外光/紫光芯片激发，发射出青绿光-红光，发射光谱覆盖460-750nm。

4.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学组成可以为：

5.根据权利要求1所述发光材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，所述发光材料可用于实现全光谱白光LED光源，可应用于健康照明，特种场所照明及大功率照明等领域。

【技术特征摘要】

1.一种青绿光-红光复合的超宽带发光材料，其特征在于，所述发光材料的化学组成为：(a8-xeux)(mg1-ymny)b(po4)7，其中：

2.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，0<x≤20％，0<y≤20％。

3.根据权利要求1所述发光材料，其特征在于，所述发光材料能够被365-420nm近紫外光/紫光芯片激发，发射出青绿光-...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄得财，邓文杰，黄枢平，叶信宇，彭家庆，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：

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