本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

白光LED是一種新型綠色照明光源，其具有壽命長(zhǎng)，能效高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，節(jié)能環(huán)保等諸多特點(diǎn)。這種光源可廣泛應(yīng)用于顯示屏，儀表，車(chē)燈，室內(nèi)外照明等。目前白光LED被認(rèn)為是第四代固態(tài)照明光源，將取代傳統(tǒng)的照明光源如熒光燈，白熾燈，并且備受?chē)?guó)家的大力推廣。

當(dāng)前，利用LED芯片合成白光主要有兩種方式：(1)將RGB三基色LED芯片封裝在一起。此方法雖然高效，但是成本高，發(fā)熱嚴(yán)重，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)各LED芯片發(fā)光參數(shù)不容易控制一致。(2)藍(lán)光LED芯片配以黃色熒光粉(如YAG:Ce³⁺)，二者發(fā)出的光經(jīng)過(guò)混合后形成白光。但這種方法獲得的白光由于紅光成分的缺失導(dǎo)致顯色指數(shù)較低，色溫較高。(3)利用近紫外光LED芯片激發(fā)與紅光，綠光，藍(lán)光三基色混合熒光粉來(lái)獲取白光。

因此，合成新型的適用于近紫外光LED芯片的熒光粉對(duì)于實(shí)現(xiàn)高顯色指數(shù)，低色溫白光是十分有必要的。磷酸鹽材料由于性質(zhì)穩(wěn)定，原料廉價(jià)易得，合成條件溫和，一直以來(lái)受到眾多學(xué)者的關(guān)注和研究。但是目前已報(bào)道適用于近紫外光LED芯片的磷酸鹽熒光粉并不多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料，該材料適用于近紫外LED芯片產(chǎn)生合成白光所需的藍(lán)光，綠光和紅光。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種上述白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料的制備方法。該方法是通過(guò)二價(jià)銪，二價(jià)錳和三價(jià)鋱離子摻雜一種新型磷酸鹽基質(zhì)材料，合成了適合于近紫外LED的發(fā)光材料，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光，綠光和紅光的發(fā)射。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料，該材料的化學(xué)表達(dá)式為Sr_9-a-cZn_1-bA(PO₄)₇:aEu²⁺,bMn²⁺,cTb³⁺；A為堿金屬元素Li,Na,K或Rb；a為Eu²⁺的摻雜含量，0＜a≤0.1，b為Mn²⁺的摻雜含量，0≤b≤0.5,c為T(mén)b³⁺的摻雜含量，0≤c≤0.7。

該材料在藍(lán)光LED芯片的激發(fā)下發(fā)出藍(lán)光、綠光和紅光。

上述的一種白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)稱(chēng)取原料：根據(jù)白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料的表達(dá)式，按照化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取含鍶化合物、含鋅化合物、含堿金屬化合物、含磷化合物、含銪化合物、含錳化合物和含鋱化合物，作為原料；

(2)混合研磨：將步驟(1)中稱(chēng)取的各原料混合研磨至均勻，得到混合物；

(3)燒成工藝：將步驟(2)中所得混合物置于剛玉坩堝中，將其放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至300-500℃，保溫2-5小時(shí)，等待自然降溫至室溫后取出再次研磨均勻，然后在高溫管式爐中升溫至1150-1300℃，并通入弱還原氣體，在此條件下鍛燒5-8小時(shí)；待反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。

步驟(1)所述含鍶化合物為含鍶元素的碳酸鹽、硝酸鹽或氧化物；所述含鋅化合物為含鋅元素的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽或氧化物；所述含磷化合物為含磷元素的磷酸氫二銨或磷酸二氫銨；所述含堿金屬化合物為含堿金屬的碳酸鹽、硝酸鹽或草酸鹽化合物，其中堿金屬為L(zhǎng)i、Na、K或Rb；所述含銪元素化合物為含銪元素的硝酸鹽或氧化物；所述含錳化合物為含錳元素的碳酸鹽、草酸鹽、氧化物或硝酸鹽；所述含鋱?jiān)鼗衔餅楹堅(jiān)氐南跛猁}或氧化物。

優(yōu)選的，所述含鍶化合物為碳酸鍶或硝酸鍶；所述含鋅化合物為草酸鋅或氧化鋅；所述含磷化合物為磷酸氫二銨或磷酸二氫銨；所述含堿金屬化合物為碳酸鋰，碳酸鈉，碳酸鉀或碳酸銣；所述含銪化合物為氧化銪；所述含錳化合物為碳酸錳或草酸錳；所述含鋱?jiān)鼗衔餅楹堅(jiān)氐南跛猁}或氧化物。

步驟(3)所述弱還原氣體是由體積比為90-80％:10-20％的氮?dú)夂蜌錃饣旌隙傻臍怏w。

上述白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料在白光LED照明領(lǐng)域中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明獲得了一類(lèi)新型Eu²⁺,Mn²⁺,Tb³⁺離子摻雜磷酸鹽基質(zhì)的無(wú)機(jī)發(fā)光材料，工藝流程簡(jiǎn)單，合成過(guò)程易控，產(chǎn)品穩(wěn)定性高；該材料能被近紫外光激發(fā)，適用于近紫外LED芯片，產(chǎn)生合成白光所需的藍(lán)光，綠光和紅光。

附圖說(shuō)明

圖1(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例1所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖2(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例2所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖3(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例3所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖4(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例5所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖5(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例6所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖6(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例7所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖7(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例8所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

圖8(a)和(b)分別是本發(fā)明中實(shí)施例9所制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鋰，磷酸二氫銨，氧化銪和碳酸錳：Sr_8.98Zn_0.9Li(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.1Mn²⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1240℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖1(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例2

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鈉，磷酸二氫銨，氧化銪和碳酸錳：Sr_8.98Zn_0.9Na(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.1Mn²⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1240℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖2(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例3

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鉀，磷酸二氫銨，氧化銪和碳酸錳：Sr_8.98Zn_0.9K(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.1Mn²⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1240℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖3(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例4

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鉀，磷酸二氫銨，氧化銪和碳酸錳：Sr_8.98Zn_0.8K(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.2Mn²⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至400℃，預(yù)燒4小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1285℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。

實(shí)施例5

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸銣，磷酸二氫銨，氧化銪和碳酸錳：Sr_8.98Zn_0.9Rb(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.1Mn²⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1250℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖4(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例6

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鋰，磷酸二氫銨，氧化銪，碳酸錳和七氧化四鋱：Sr_8.95Zn_0.8Li(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.2Mn²⁺,0.03Tb³⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1230℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖5(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例7

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鈉，磷酸二氫銨，氧化銪，碳酸錳和七氧化四鋱：Sr_8.96Zn_0.8Na(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.2Mn²⁺,0.02Tb³⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1240℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖6(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例8

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸鉀，磷酸二氫銨，氧化銪，碳酸錳和七氧化四鋱：Sr_8.88Zn_0.8K(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.2Mn²⁺,0.1Tb³⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1230℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖7(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

實(shí)施例9

按照以下表達(dá)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比分別稱(chēng)取原材料碳酸鍶，氧化鋅，碳酸銣，磷酸二氫銨，氧化銪，碳酸錳和七氧化四鋱：Sr_8.96Zn_0.8Rb(PO₄)₇:0.02Eu²⁺,0.2Mn²⁺,0.02Tb³⁺，充分混合研磨至均勻后，將所得混合物置于剛玉坩堝中，放入馬弗爐內(nèi)，在空氣環(huán)境中升溫至450℃，預(yù)燒3小時(shí)，待自然冷卻至室溫后取出再次研磨均勻，然后將其放入管式爐中升溫至1240℃焙燒6小時(shí)，同時(shí)通入弱還原氣氛(體積比為N₂:H₂＝80％:20％)；最后，待其自然降溫至室溫后，取出再次研碎，即得到白光LED用磷酸鹽基發(fā)光材料。圖8(a)和(b)分別為本實(shí)施例制備的發(fā)光材料的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。