專利名稱：顏色可調的單一相熒光材料及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種顏色可調的單一相熒光材料及其應用，屬于發光技術領域。
背景技術：
現有廣泛使用的照明材料如白熾燈、熒光燈，存在耗電、易碎和棄物汞污染等缺點，白光發光二極管(WLED)具有無毒、壽命長、高效節能、發熱量低、抗震性及安全性好等諸多優點，被廣泛應用于照明和顯示領域，被認為是替代現有照明器件的下一代光源。
目前可實現產業化的是光轉換型WLED，其原理為使用藍光InGaN管芯抽運黃色熒光粉。經過近幾年的發展，這種藍光加黃光模式已經成為商業化白光LED的主流。商業化白光LED上的黃色熒光粉主要應用的是YAG釔鋁石榴石，其化學式為Y3Al5O12: Ce3+(美國專利US2008116422-A1)，雖然使用該熒光粉制作的白光LED具有很高的照明效率，但是，由于其發射光譜中缺少紅光成分，導致其色溫高(6000K)，顯色指數低(小于80)，無法滿足日常照明的需求。為了彌補藍光加黃光模式的不足，可以將黃色YAG熒光粉和紅色熒光粉混合， 但這種方法由于不同熒光粉之間再吸收和穩定性不一致，存在白光LED整體發光效率低和發光顏色隨驅動電流和工作時間漂移的問題。發明內容
本發明的目的是提供一種顏色可調的單一相熒光材料及其應用，解決了藍光加黃光模式白光LED高色溫、低顯色性，混合熒光粉導致白光LED整體發光效率低和發光顏色隨驅動電流和工作時間漂移的問題。
本發明提供顏色可調的單一相熒光材料，該熒光材料的化學式為 (SrHmMmLnCexEuy)Al卜n+xSi4+n_xN7，其中，M 為 Ca 或者 Ba，L 為 Li、Na 或者 K，Ce 為三價鈰離子，Eu為二價銪離子，m, η, χ, y為元素摩爾分數,O. 01彡m彡O. 1,0. 001 ^ x ^ O. I, O. 001 彡 y 彡 O. 2,0. I ^ n/x 彡 O. 99 或 I. 01 ( n/x ( 2。
優選的是，所述的元素摩爾分數，O. 02彡m彡O. 06,0. 01 ^ x ^ O. 05， O. 001 彡 y 彡 O. 05，O. 5 ^ n/x ^ O. 9。
優選的是，所述的M為Ba，L為K。
本發明的顏色可調的單一相熒光材料，其晶格結構為正交晶系，空間群為Pr^115
本發明還提供上述熒光材料在制作白光LED中的應用將顏色可調的單一相熒光材料與環氧樹脂按質量比7-9:100混合均勻，調成漿料，涂覆在藍色InGaN芯片上，灌封固化得到白光LED。
本發明的有益效果
(I)本發明的顏色可調的單一相熒光材料，用半徑較小的Ce3+離子取代半徑較大的Sr2+離子時，造成了材料體系的晶格畸變及電荷失衡，致使材料體系中Ce3+的固溶度降低，發光強度低，本發明通過摻入L(Li、Na、K)和Al共同起到電荷補償和半徑補償的作用， 有效改善了熒光材料的發光性能；
(2)本發明的顏色可調的單一相熒光材料可被400nm-500nm的近紫外光和藍光有效激發，通過M(Ca或Ba)取代Sr，形成置換型固溶體，由于離子半徑不同，因此可以有效改變Ce3+和Eu2+離子格位晶體場強度，有效調控熒光材料的發射光譜，實現發射峰峰值在 550-630nm范圍內連續可調，發射半高寬為100_140nm ；
(3)應用本發明的顏色可調的單一相熒光材料制作的白光LED，具有低色溫，高顯色性，且由于其只需采用單一相熒光材料，克服了現有黃色熒光粉和紅色熒光粉混合方法由于不同熒光粉之間再吸收和穩定性不一致，導致白光LED整體發光效率低、發光顏色隨驅動電流和工作時間漂移的技術問題。
圖I為本發明實施例I的顏色可調的單一相熒光材料的X射線粉末衍射譜；
圖2為本發明實施例17的顏色可調的單一相熒光材料的激發光譜；
圖3為本發明實施例17-21的顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜；
圖4為本發明實施例26和27的白光LED的光譜功率分布。
具體實施方式
顏色可調的單一相熒光材料，該熒光材料的化學式為(SivmmMmLnCexEuy) Al1LxSikxN7,其中,M為Ca或者Ba, L為Li、Na或者K, Ce為三價鋪離子,Eu為二價銪離子， m，n，x，y 為元素摩爾分數，O. 01 彡 m 彡 O. 1,0. 001 ^ x ^ O. 1,0. 001 ^ y ^ O. 2,0. I ^ n/ χ 彡 O. 99 或 I. 01 彡 n/x ( 2。
優選的是，所述的元素摩爾分數，O. 02彡m彡O. 06,0. 01 ^ x ^ O. 05， O. 001 彡 y 彡 O. 05，O. 5 ^ n/x ^ O. 9。
優選的是，所述的M為Ba，L為K。
本發明的顏色可調的單一相熒光材料，其晶格結構屬于正交晶系，空間群為 PnaZ1，其晶格結構特點為鋁氮四面體以共楞方式連接并沿
方向形成無限鏈，然后這些無限鏈被硅氮四面體以共角連接的形式聯系起來構成空間無限網格，并且形成了延
方向延伸的通道，Sr離子則分布在這些通道里。
本發明提供一種顏色可調的單一相熒光材料的制備方法，但本發明不限于此，該方法包含以下步驟
(I)按化學式(Sr1ItxIMmLnCexEuy) AUi4^xN7中元素的化學計量比稱取SrC03、 Si3N4, CeO2, Eu2O3> MF2和L2CO3,按Al元素的化學計量比的1_2倍稱取A1N，按Sr元素化學計量比的2. 5倍稱取碳，
所述的M為Ca或者Ba,所述的L為Li、Na或者K ；
(2)將上述原料混合研磨均勻后，放入坩堝，在氮氣或氨氣條件下，置于管式爐中焙燒，焙燒溫度為1500-1700°C，時間為10-15小時，得到燒結體；
(3)將上述步驟得到的燒結體經研磨，過篩后即得顏色可調的單一相熒光材料。
優選的是，所述的坩堝為鑰坩堝，氮化硼坩堝，白金坩堝或石墨坩堝。
本發明提供的顏色可調的單一相熒光材料的制備方法是利用碳粉在高溫條件下將SrO還原并通過氮化工藝得到相應的金屬氮化物，進而同其它原料繼續反應生成最終產物；在此過程中加入適當過量的碳粉有利于去除爐管及樣品氣孔中的殘余氧氣；在空氣環境下，AlN在700-800°C之間開始氧化，1150°C保溫O. 5h就可以完全氧化，因此加入適當過量的AlN更有利于(SivmHyMmLnCexEuy) Al1LxSi4^N7熒光材料的合成。本發明還提供上述熒光材料在制作白光LED中的應用將顏色可調的單一相熒光材料與環氧樹脂按質量比7-9:100混合均勻，調成漿料，涂覆在藍色InGaN芯片上烘烤固化，以環氧樹脂灌封固化得到白光LED。為使本領域技術人員進一步理解本發明，下面結合實施例及附圖進一步說明本發明。實施例I結合圖I說明實施例I顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 Li, m=0. 01, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 001 時制備(Sr0.9879Ba0.01Li0._Ce0.001Eu0.001)Al1Jtl9Si3 9991N7 熒光材料稱取 0. 9879Omol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. 00005mol Li2CO3,O. OOlOOmol CeO2,0. 00050mol Eu2O3,1. 00090mol AIN, I. 33303mol Si3N4, 2. 5000 mo I C,混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于150(TC保溫15小時，即得(Sra 9879BaatllLi
O. OOOlCe0. Q01Eu0. ooi) Al1 0009^13. 9991^7 熒光材料。圖I為本發明實施例I的顏色可調的單一相熒光材料的X射線粉末衍射譜；由圖I可知，本發明的突光材料其衍射峰位置同SrAlSi4N7(Hecht Cora et. al. Chem. Mater.2009，21，1595-1601) —致，說明其晶體結構相同，為正交晶系，空間群PnaS115實施例2顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 K, m=0. 01, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 2 時制備(Sr0.7889Ba0.01K0.0001Ce0.001Eu0.2)AIlqqq9S^ 9991N7 熒光材料稱取 0. 78890mol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. 00005mol K2CO3,0. OOlOOmol CeO2,0. IOOOOmol Eu2O3,1. 00090mol A1N，I. 33303mol Si3N4, 2. 50000 mo I C，
混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于170(TC保溫10 小時，即(Sr0 7889Ba0 01K0 0001Ce
O. OOlEu0. 2 Hl1Jtl9Si3J91N7 熒光材料。·實施例3顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 01, η=0· 01, χ=0· I, y=0. 001 時制備(Sra 879Baa01Ka01CeaiEua001)Alh09Si3^1N7熒光材料，稱取 O. 87900mol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. 00500mol K2CO3,0. IOOOOmol CeO2,
O.00050mol Eu2O3,1. 09000mol AIN, I. 30333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1500°C保溫10小時，即得(Sr0.879Ba0. Q1Ka 01Ce0. jEiig。饑)Al1. Q9Si3.91N7 滅光材料。實施例4顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 01, n=0. 01, x=0. I, y=0. 2 時制備(Sra68Baa01Ka01CeaiEua2)Alh09Sii91N7 突光材料稱取 O. 68000mol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. 00500mol K2CO3,0. IOOOOmol CeO2,
O.IOOOOmol Eu2O3,1. 09000mol AIN, I. 30333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1700°C保溫15小時，即得(Sr。. 68Ba0.01K0.01Ce0. !Eu0.2) Al1.09Si3.91N7 熒光材料。實施例5顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 Li, m=0. 01, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 001 時制備(Sr0.986Ba0.01Li0.002Ce0.001Eu0.001)Altl 999Si4.CltllN7 熒光材料稱取 0. 98600mol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. OOlOOmol Li2CO3,O. OOlOOmol CeO2,0. 00050mol Eu2O3,0. 99900mol AIN, I. 33367mol Si3N4, 2. 50000mol C,混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1700°C保溫10小時，即(Sr0.986Ba0.01Li0.002Ce0.001Eu0.001) Al0.999Si4.Q01N7 滅光材料。實施例6
顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 Li, m=0. 01, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 2 時制備(Sra 787BaaoiLiaoo2CeaooiEua2)Ala 999Si4 001N7 熒光材料稱取 0. 787OOmol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. OOlOOmol Li2CO3,
O.OOlOOmol CeO2,0. IOOOOmol Eu2O3,0. 99900mol AIN, I. 33367mol Si3N4, 2. 50000mol C，混
合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sra 787BaacilLia 002Cea001Eua2)Ala 999Si4001N7 熒光材料。實施例7顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 Li, m=0. 01, n=0. 2, x=0. I, y=0. 001 時制備(Sra 689BaaoiLia2CeaiEuaooi)Ala9Si41N7熒光材料稱取 0. 68900mol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. IOOOOmol Li2CO3,0. IOOOOmolCeO2,0. 00050mol Eu2O3,0. 90000mol AIN, I. 36667mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sra 689BaacilLia2Cea !Euaooi) Al0. Ji41N7 滅光材料。實施例8顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 Li, m=0. 01, n=0. 2, x=0. I, y=0. 2 時制備(Sra49BaaoiLia2CeaiEua2)Ala9Si41N7熒光材料稱取 0. 49000mol SrCO3,0. OlOOOmol BaF2,0. IOOOOmol Li2CO3,0. IOOOOmolCeO2,0. IOOOOmol Eu2O3,0. 90000mol AIN, I. 36667mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sr。. 49Ba0. Q1Li0.2Ce0. !Eu0.2) Al。. 9Si4. !N7 熒光材料。實施例9顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 Li, m=0. I, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 001 時制備(Sra 8979BaaiLiaoooiCeaooiEuaooi)AlL_9Si3.9991N7 熒光材料稱取 0. 89790mol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. 00005mol Li2CO3,
0.OOlOOmol CeO2,0. 00050mol Eu2O3,1. 00090mol AIN, I. 33303mol Si3N4, 2. 50000mol C,混
合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即(Sra 8979BaaiLia 0001Cea001Eua001)Alh 0009Si
3.9991^7 熒光材料。實施例10顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 Li, m=0. I, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 2 時制備(Sra 6989BaaiLiaoooiCeaooiEua2)Al1Jtl9Si3 9991N7 熒光材料稱取 O. 6989Omol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. 00005mol Li2CO3,
O.OOlOOmol CeO2,0. IOOOOmol Eu2O3,1. 00090mol AIN, I. 33303mol Si3N4, 2. 50000mol C，混
合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即(Sra 6989BaaiLia 0001Cea001Eua2)Alh 0009Sii 9991N7 滅光材料。實施例11顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. I, n=0. 01, x=0. I, y=0. 001 時制備(Sra 789BaaiKa01CeaiEua001)Alh09Si3^1N7熒光材料稱取 0. 78900mol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. 00500mol K2CO3,0. IOOOOmol CeO2,
0.00050mol Eu2O3,1. 09000mol AIN, I. 30333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研·磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr0.789Ba0. jK0 01Ce0. jEiig 001) Al1 09Si3.91N7 滅光材料。實施例12顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 Li, m=0. I, n=0. 01, x=0. I, y=0. 2 時制備(Sra59BaaiLiacilCeaiEua2)Alhci9Sii91N7 突光材料稱取 O. 59000mol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. 00500mol Li2CO3,0. IOOOOmol CeO2,O. IOOOOmol Eu2O3,1. 09000mol AIN, I. 30333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr0.59Ba0. !Li0.01Ce0. !Eu0.2) Al1.09Si3.91N7 熒光材料。實施例13顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 Li, m=0. I, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 001 時制備(Sra 896BaaiLiaoo2CeaooiEuaooi)Ala 999Si4cicilN7 熒光材料稱取 0. 89600mol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. OOlOOmol Li2CO3,
0.OOlOOmol CeO2,0. 00050mol Eu2O3,0. 99900mol AIN, I. 33367mol Si3N4, 2. 50000mol C,混
合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即(Sra 896BaaiLia 002Cea001Eua001)Ala 999Si4001N7 滅光材料。實施例14顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(SivmmMmLnCexEuy) Al1^xSi4J7中M 為 Ba, L 為 Li, m=0. I, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 2 時制備(Sra 697BaaiLia 002Cea001Eua2)Ala 999Si4 001N7 熒光材料稱取 0. 697OOmol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. OOlOOmol Li2CO3,O. OOlOOmol CeO2,0. IOOOOmol Eu2O3,0. 99900mol AIN, I. 33367mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sra 697BaaiLia 002Cea001Eua2)Ala 999Si4001N7 熒光材料。實施例15顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 Li, m=0. I, n=0. 2, x=0. I, y=0. 001 時制備(Sra 599BaaiLia2CeaiEuaooi)Ala9Si41N7熒光材料稱取 0. 59900mol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. IOOOOmol Li2CO3,0. IOOOOmolCeO2,0. 00050mol Eu2O3,0. 90000mol AIN, I. 36667mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分
研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sr0.599Ba0. !Li0.2Ce0. !Eu0.001) Ala9Si4. !N7 熒光材料。
實施例16顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M為 Ba, L 為 Li,m=0.1, n=0. 2, x=0. I, y=0. 2 時制備(Sra4BaaiLia2CeaiEua2)Ala9Si41N7^光材料稱取 0. 40000mol SrCO3,0. IOOOOmol BaF2,0. IOOOOmol Li2CO3,0. IOOOOmol CeO2,O. IOOOOmol Eu2O3,0. 90000mol AIN, I. 36667mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr。. 4Ba0. !Li0.2Ce0. !Eu0.2) Al0.9Si4.具熒光材料。實施例17 結合圖2和圖3說明實施例17顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba,I^K,m=0. 03,n=0. 02,x=0. 05,y=0. 001 時制備(Sr0.899Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.001)Alh03Si3^7N7熒光材料稱取 0. 89900mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 00050mol Eu2O3 I. 03000mol AIN, I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，
置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sra8998 .(13K。. c^Ce。.Q5Eutl.Qtll) Al1.Q3Si3.97N7 滅光材料。圖2為本發明實施例17的顏色可調的單一相熒光材料的激發光譜(λ em=555nm)；從圖2可以看出本發明的熒光材料可被400nm-500nm的近紫外光及藍光有效激發。實施例18結合圖3說明實施例18 顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 時制備(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7熒光材料稱取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 00500mol Eu2O3 I. 03000mol AIN, I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr0.8gBa0 03K0.02Ce0. Q5Eua01) Al1 Q3Si3.97Ν7 滅光材料。實施例19結合圖3說明實施例19顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 03 時制備(Sra87Baa03Ka02Cea05Eua03)Alh03Sii97N7熒光材料稱取 0. 87000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 01500mol Eu2O3 I. 03000mol AIN, I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr0.87Ba0 03K0.02Ce0. Q5Eua03) Al1 Q3Si3.97Ν7 滅光材料。實施例20結合圖3說明實施例20顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 05 時制備(Sra85Baa03Ka02Cea05Eua05)Alh03Sii97N7熒光材料稱取 0. 85000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 02500mol Eu2O3 I. 03000mol AIN, I. 32330mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr0.8sBa0 03K0.02Ce0. Q5Eua05) Al1 Q3Si3.97Ν7 滅光材料。實施例21結合圖3說明實施例21顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. I 時制備(Sra8Baa03Ka02Cea05Euai)Alh03Sii97N7 突光材料稱取 O. 80000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,O. 05000mol Eu2O3 I. 03000mol AIN, I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研
磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sra8Baa03Ka02Cea05Euai)Alh03Si197N7 滅光材料。圖3本發明實施例17-21的顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜(λ ex=450nm)；曲線I為實施例17顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜，從曲線I可以看出，本發明的熒光材料發射譜覆蓋500-650nm，半高寬120nm，適于作為單一相熒光材料；曲線2為實施例18顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜，從曲線2可以看出，該熒光材料的發射峰值紅移至574nm ;曲線3為實施例19顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜，從曲線3可以看出，該熒光材料的發射峰值紅移至590nm ；曲線4為實施例20顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜，從曲線4可以看出，該熒光材料的發射峰值紅移至597nm ;曲線5為實施例21顏色可調的單一相熒光材料的發射光譜，從曲線5可以看出，該熒光材料的發射峰值紅移至610nm。圖3表明，本發明的熒光材料可以實現在黃光到橙紅光范圍內的連續可調。實施例22顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 Na,m=0. 03,n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 時制備(Sr0.89Ba0.03Na0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si^97N7熒光材料稱取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol Na2CO3,0. 05000molCeO2,0. 00500mol Eu2O3,1. 03000mol AIN, I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sr。. 8gBa0 03Na0.02Ce0.05Eu0.01) Al1 03Si3.97N7 滅光材料。實施例23顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 時制備(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7熒光材料稱取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 0050mol Eu2O3,1. 03000mol AIN, I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于1600°C保溫10小時，即得(Sr0.8gBa0 03K0.02Ce0. Q5Eua01) Al1 Q3Si3.97Ν7 滅光材料。實施例24顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ca, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 時制備(Sr0.89Ca0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7熒光材料稱取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol CaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 00500mol Eu2O3,1. 03000mol AlN (過量 10%mol)，I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sr0.89Ca0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) AlL03Si3.97N7 熒光材料。實施例25顏色可調的單一相熒光材料，其化學式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M為Ba, L 為 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 時制備(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7熒光材料稱取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,
0.00500mol Eu2O3 2. 06000mol AlN (過量 100%mol)，I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩堝，放入高溫水平管式爐中，在氮氣條件下，于160(TC保溫10小時，即得(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) AlL03Si3.97N7 熒光材料。
實施例26結合圖4說明實施例26以實施例17 制備的(Sra 899Baaci3Kaci2Ceaci5Euacicil)Alu3SiD7N7 熒光材料為原料，選用無色透明環氧樹脂做介質，按熒光材料與介質質量比7:100混合均勻，調成漿料，涂覆在450nm InGaN芯片上烘烤固化，用環氧樹脂灌封固化而成白光LED。實施例27結合圖4說明實施例27以實施例19 制備的(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01)Al1.03Si3.97N7 熒光材料為原料，選用無色透明環氧樹脂做介質，按熒光材料與介質質量比9:100混合均勻，調成漿料，涂覆在450nm InGaN芯片上烘烤固化，用環氧樹脂灌封固化而成白光LED。圖4為本發明實施例26和27的白光LED的光譜功率分布；曲線I為本發明實施例26的白光LED的光譜功率分布，從曲線I可以看出，在20mA電流驅動下，該白光LED的顯色指數為80，色坐標為(O. 33，0. 34)，色溫為5532K;曲線2為本發明實施例27的白光LED光譜功率分布，從曲線2可以看出，在20mA電流驅動下，該白光LED的顯色指數為88，色坐標為(O. 34 O. 31)，色溫為 5072K。圖4表明，本發明的熒光材料制作的白光LED光色可調，具有低色溫、高顯色性。
權利要求
1.顏色可調的單一相熒光材料，其特征在于，該熒光材料的化學式為 (SrnmM^CAEigAl卜n+xSi4+n_xN7，其中，M 為 Ca 或者 Ba，L 為 Li、Na 或者 K，Ce 為三價鈰離子，Eu為二價銪離子，m, η, χ, y為元素摩爾分數,O. 01彡m彡O. 1,0. 001 ^ x ^ O. I, O. 001 彡 y 彡 O. 2,0. I ^ n/x 彡 O. 99 或 I. 01 ( n/x ( 2。
2.根據權利要求I所述的顏色可調的單一相熒光材料，其特征在于，所述的元素摩爾分數，O. 02 彡 m 彡 O. 06,0. 01 彡 χ 彡 O. 05,0. 001 ^ y ^ O. 05,0. 5 ^ n/x ^ O. 9。
3.根據權利要求I所述的顏色可調的單一相熒光材料，其特征在于，所述的M為Ba，L 為K。
4.根據權利要求I所述的顏色可調的單一相熒光材料，其特征在于，所述的熒光材料的晶格結構為正交晶系，空間群為Pna2lt)
5.權利要求1-4任何一項所述的顏色可調的單一相熒光材料在制作白光LED中的應用。
6.根據權利要求5所述的顏色可調的單一相熒光材料在制作白光LED中的應用，其特征在于，將顏色可調的單一相熒光材料與環氧樹脂按質量比7-9:100混合均勻，調成漿料， 涂覆在藍色InGaN芯片上，灌封固化得到白光LED。
全文摘要
顏色可調的單一相熒光材料及其應用，解決了現有白光LED色溫高，顯色指數低的技術問題，該熒光材料的化學式為(Sr1-m-n-x-yMmLnCexEuy)Al1-n+xSi4+n-xN7，其中，M為Ca或Ba，L為Li、Na或K，Ce為三價鈰離子，Eu為二價銪離子，m，n，x，y為元素摩爾分數，0.01≤m≤0.1，0.001≤x≤0.1，0.001≤y≤0.2，0.1≤n/x≤0.99或1.01≤n/x≤2。本發明的熒光材料可被400nm-500nm的近紫外光和藍光有效激發，發射峰值在550nm-630nm內連續可調，發射半高寬為100-140nm，可用于制作白光LED。
文檔編號C09K11/80GK102925153SQ20121048409
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者張家驊, 張亮亮, 張霞, 郝振東 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所