专利名称：一种紫外光激发的直接白光荧光材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种紫外光激发的直接白光荧光材料及其制备方法和应用，属于光电材料技术领域。
背景技术：
在全球低碳、节能的大背景下，高效低功耗的照明、显示白光器件受到了各国的极大关注。欧洲、日本已相继宣布采用节能灯或是白光LED取代高能耗的白炽灯。白炽灯是一种热辐射光源，95%的能量是以热量的形式损耗掉了。而节能灯和白光LED是冷光源，具有高效、低功耗的特点，特别是白光LED还具有使用寿命长、无污染、体积小等优点。节能灯和白光LED器件都是在一种短波长光的辐照下，通过荧光体光转换得到白光发射。例如节能灯是用汞蒸气放电放出的紫外线激发三基色荧光粉，而白光LED最常见的是用InGaN蓝光芯片激发黄色荧光粉。为了获得高显色性低色温白光LED通常需要用紫外LED芯片激发红、绿、蓝三种荧光粉。然而，这样采用多组份荧光体混和光转换白光技术存在一些不足，比如说微米级各成份荧光颗粒的折射率不一致，导致光子能量在不同晶格之间的传播衰减；各成份荧光体的吸收、激发和发射光谱、光衰和效率不一致，导致器件的颜色稳定性差；各成份荧光粉颗粒直接存在光重吸收的问题；以及复杂的混粉工艺问题。针对上述背景，采用直接白光(单相全色或单一相白光)荧光材料可有效克服混粉白光技术存在的问题，是对传统混粉白光技术的一种创新。因此用于白光LED和节能灯的紫外激发直接白光荧光材料的研究成为了发光材料领域的一个研究热点并得到了广泛的研究。已见报道的适于紫外光激发的单一相直接白光荧光材料有很多，例如申请号为CN200910087495的中国发明专利中提供了一种其组成分子式为Cai_xPrxM04的单一成分的白光荧光粉，在单一激发源的激发下，照明系统可发出低色温的白光；申请号为CN 200710170433的中国发明专利中提供了一种紫外光激发单一白光荧光粉的制备方法，荧光粉的结构式为SivxEuxZrvyMn(PO4)2 ；申请号为CN 200510016743的中国发明专利中提供了一种表达式为EuxySry_xyMgSiz02x+y+1白光荧光粉。从现有技术可以看出，目前对发射白光的配色策略和材料体系的研究呈多样化，其中有基于多重发光中心的蓝+黄双波段直接白光发射体系；基于Eu2+-Mn2+共掺能量传递的红+绿+蓝(或蓝+黄)直接白光发射体系；基于共轭稀土离子对间电子迁移的全色荧光材料；基于原位合成伴生杂质相实现的直接白光发射；基于混价Eu共掺杂的直接白光荧光材料体系等等。产业界和各大研究机构对紫外激发的直接白光荧光材料给予了极大的重视，特别是以紫外芯片结合直接白光荧光材料被业界认为是获得高显色性、色温可调的白光LED器件的发展方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种紫外光激发的直接白光荧光材料及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下—种紫外光激发的直接白光荧光材料，是一种由黄色荧光粉和非晶玻璃相组成的复合材料，所述的非晶玻璃相包覆在黄色荧光粉的颗粒表面，是由纳米氧化物与黄色荧光粉经热处理形成。进一步，所述的黄色荧光粉的组成通式为Cam/2Si12_m_nAlm+nOnN16_n:EUx，其中的0 < m < 3，0 < η < 1. 5，0· 005 < χ < 0. 2。更进一步，所述的黄色荧光粉的组成通式为Cai_xSi9Al30N15:Eux，其中的 0. 005 ^ χ ^ 0. 2。进一步，所述的纳米氧化物为纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米化03中的任意一种或几种的混合物。一种所述的紫外光激发的直接白光荧光材料的制备方法，包括如下步骤按比例称取黄色荧光粉和纳米氧化物，均勻混合后置于氮化硼坩埚中，在氮气气氛中进行热处理， 冷却，研磨。所述的黄色荧光粉与纳米氧化物的质量比推荐为1 0.01 1 2，优选为 1 0. 1 1 1。所述的热处理条件推荐为在1200 1500°C处理30 100分钟。由于本发明所述的材料在250 420nm的紫外光的激发下，可同时发射380 460nm的蓝光及470 600nm的橙黄光，进而混合成白光，为直接白光荧光材料，因此，可应用于紫外基白光LED及汞放电紫外光激发的白光发射器件中。由于本发明提供的荧光材料是一种可同时发射蓝光和黄光的单一荧光材料，因此相比于采用紫外光激发红、绿、蓝或是蓝、黄多种荧光材料在微米尺度上的混粉白光现有技术，可克服不同荧光粉颗粒间的光重吸收以及复杂的混粉工艺等缺陷问题，不仅工艺简单， 适合规模化生产，而且可获得不同色温的直接白光发射，具有工业应用前景和价值。
图1为实施例1制备的不同Eu掺杂浓度的黄色荧光粉(QvxSi9Al3ON15 = Eux, χ = 0. 02，0. 04，0. 06，0. 08，0. 10)在365nm的紫外光激发下的发射光谱；图2为实施例2制备的不同组成的直接白光荧光材料的发射光谱；图3为实施例3所用的黄色荧光粉及在不同热处理温度下制备得到的直接白光荧光材料的XRD衍射图谱；图4为实施例3制备得到的直接白光荧光材料的TEM，HRTEM照片和EDS元素分析图谱。图5为实施例3所用的黄色荧光粉及在不同热处理温度下制备得到的直接白光荧光材料的激发光谱与发射光谱；图6为实施例3所用的黄色荧光粉及在不同热处理温度下制备得到的直接白光荧光材料的色坐标图；图7为实施例4所用的黄色荧光粉及在不同热处理时间下制备得到的直接白光荧光材料的发射光谱；图8为实施例5所用的黄色荧光粉(a)及制备得到的直接白光荧光材料(b)的SEM照片。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图来说明本发明的实质性特点和显著性的进步。应理解，这些实施例仅用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如是工艺手册中的条件，或按照厂商所建议的条件。实施例1按照CahSi9Al3ON15:Eux (χ = 0. 02，0. 04，0. 06，0. 08，0. 10)的化学计量比准确称取CaC03、Si3N4、AlN、Eu203，至于玛瑙研磨中均勻混合后移置氮化硼坩埚中，各种原料的具体重量如表1所示；然后将氮化硼坩埚置于高频感应炉中，在氮气保护气氛下于170(TC烧结反应2小时，自然冷却后得到不同Eu掺杂浓度的黄色荧光粉，记为Ca-SiA10N:EU2+。表权利要求
1.一种紫外光激发的直接白光荧光材料，其特征在于是一种由黄色荧光粉和非晶玻璃相组成的复合材料，所述的非晶玻璃相包覆在黄色荧光粉的颗粒表面，是由纳米氧化物与黄色荧光粉经热处理形成。
2.根据权利要求1所述的紫外光激发的直接白光荧光材料，其特征在于所述的黄色荧光粉的组成通式为 Civ2Si12_m_nAlm+nOnN16_n:Eux，其中的 0 < m^ 3,0 < η ^ 1.5, 0. 005 ^ χ ^ 0. 2。
3.根据权利要求2所述的紫外光激发的直接白光荧光材料，其特征在于所述的黄色荧光粉的组成通式为CivxSi9Al3ON15 = Eux,其中的0. 005 ^ χ ^ 0. 2。
4.根据权利要求1所述的紫外光激发的直接白光荧光材料，其特征在于所述的纳米氧化物为纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米化03中的任意一种或几种的混合物。
5.一种权利要求1所述的紫外光激发的直接白光荧光材料的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤按比例称取黄色荧光粉和纳米氧化物，均勻混合后置于氮化硼坩埚中，在氮气气氛中进行热处理，冷却，研磨。
6.根据权利要求5所述的紫外光激发的直接白光荧光材料的制备方法，其特征在于 黄色荧光粉与纳米氧化物的质量比为1 0.01 1 2。
7.根据权利要求6所述的紫外光激发的直接白光荧光材料的制备方法，其特征在于 黄色荧光粉与纳米氧化物的质量比为1 0. 1 1 1。
8.根据权利要求5所述的紫外光激发的直接白光荧光材料的制备方法，其特征在于 所述的热处理条件是在1200 1500°C处理30 100分钟。
9.权利要求1至4中任一项所述的紫外光激发的直接白光荧光材料在紫外基白光LED 中的应用。
10.权利要求1至4中任一项所述的紫外光激发的直接白光荧光材料在汞放电紫外光激发的白光发射器件中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种紫外光激发的直接白光荧光材料及其制备方法和应用。所述材料是一种由黄色荧光粉和非晶玻璃相组成的复合材料，所述的非晶玻璃相包覆在黄色荧光粉的颗粒表面，是由纳米氧化物与黄色荧光粉经热处理形成。所述材料的制备是按比例称取黄色荧光粉和纳米氧化物，均匀混合后置于氮化硼坩埚中，在氮气气氛中进行热处理，冷却，研磨，即得。由于本发明提供的荧光材料是一种可同时发射蓝光和黄光的单一荧光材料，可应用于紫外基白光LED及汞放电紫外光激发的白光发射器件中。另外，本发明不仅制备工艺简单，适合规模化生产，而且可获得不同色温的直接白光发射，具有工业应用前景和价值。
文档编号F21V9/10GK102504814SQ201110321220
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者毛智勇, 祝迎春 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所