专利名称：颜色可调的单一相荧光材料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种颜色可调的单一相荧光材料及其应用，属于发光技术领域。
背景技术：
现有广泛使用的照明材料如白炽灯、荧光灯，存在耗电、易碎和弃物汞污染等缺点，白光发光二极管(WLED)具有无毒、寿命长、高效节能、发热量低、抗震性及安全性好等诸多优点，被广泛应用于照明和显示领域，被认为是替代现有照明器件的下一代光源。
目前可实现产业化的是光转换型WLED，其原理为使用蓝光InGaN管芯抽运黄色荧光粉。经过近几年的发展，这种蓝光加黄光模式已经成为商业化白光LED的主流。商业化白光LED上的黄色荧光粉主要应用的是YAG钇铝石榴石，其化学式为Y3Al5O12: Ce3+(美国专利US2008116422-A1)，虽然使用该荧光粉制作的白光LED具有很高的照明效率，但是，由于其发射光谱中缺少红光成分，导致其色温高(6000K)，显色指数低(小于80)，无法满足日常照明的需求。为了弥补蓝光加黄光模式的不足，可以将黄色YAG荧光粉和红色荧光粉混合， 但这种方法由于不同荧光粉之间再吸收和稳定性不一致，存在白光LED整体发光效率低和发光颜色随驱动电流和工作时间漂移的问题。发明内容
本发明的目的是提供一种颜色可调的单一相荧光材料及其应用，解决了蓝光加黄光模式白光LED高色温、低显色性，混合荧光粉导致白光LED整体发光效率低和发光颜色随驱动电流和工作时间漂移的问题。
本发明提供颜色可调的单一相荧光材料，该荧光材料的化学式为 (SrHmMmLnCexEuy)Al卜n+xSi4+n_xN7，其中，M 为 Ca 或者 Ba，L 为 Li、Na 或者 K，Ce 为三价铈离子，Eu为二价铕离子，m, η, χ, y为元素摩尔分数,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。
优选的是，所述的元素摩尔分数，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。
优选的是，所述的M为Ba，L为K。
本发明的颜色可调的单一相荧光材料，其晶格结构为正交晶系，空间群为Pr^115
本发明还提供上述荧光材料在制作白光LED中的应用将颜色可调的单一相荧光材料与环氧树脂按质量比7-9:100混合均匀，调成浆料，涂覆在蓝色InGaN芯片上，灌封固化得到白光LED。
本发明的有益效果
(I)本发明的颜色可调的单一相荧光材料，用半径较小的Ce3+离子取代半径较大的Sr2+离子时，造成了材料体系的晶格畸变及电荷失衡，致使材料体系中Ce3+的固溶度降低，发光强度低，本发明通过掺入L(Li、Na、K)和Al共同起到电荷补偿和半径补偿的作用， 有效改善了荧光材料的发光性能；
(2)本发明的颜色可调的单一相荧光材料可被400nm-500nm的近紫外光和蓝光有效激发，通过M(Ca或Ba)取代Sr，形成置换型固溶体，由于离子半径不同，因此可以有效改变Ce3+和Eu2+离子格位晶体场强度，有效调控荧光材料的发射光谱，实现发射峰峰值在 550-630nm范围内连续可调，发射半高宽为100_140nm ；
(3)应用本发明的颜色可调的单一相荧光材料制作的白光LED，具有低色温，高显色性，且由于其只需采用单一相荧光材料，克服了现有黄色荧光粉和红色荧光粉混合方法由于不同荧光粉之间再吸收和稳定性不一致，导致白光LED整体发光效率低、发光颜色随驱动电流和工作时间漂移的技术问题。
图I为本发明实施例I的颜色可调的单一相荧光材料的X射线粉末衍射谱；
图2为本发明实施例17的颜色可调的单一相荧光材料的激发光谱；
图3为本发明实施例17-21的颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱；
图4为本发明实施例26和27的白光LED的光谱功率分布。
具体实施方式
颜色可调的单一相荧光材料，该荧光材料的化学式为(SivmmMmLnCexEuy) Al1LxSikxN7,其中,M为Ca或者Ba, L为Li、Na或者K, Ce为三价铺离子,Eu为二价铕离子， m，n，x，y 为元素摩尔分数，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。
优选的是，所述的元素摩尔分数，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。
优选的是，所述的M为Ba，L为K。
本发明的颜色可调的单一相荧光材料，其晶格结构属于正交晶系，空间群为 PnaZ1，其晶格结构特点为铝氮四面体以共楞方式连接并沿
方向形成无限链，然后这些无限链被硅氮四面体以共角连接的形式联系起来构成空间无限网格，并且形成了延
方向延伸的通道，Sr离子则分布在这些通道里。
本发明提供一种颜色可调的单一相荧光材料的制备方法，但本发明不限于此，该方法包含以下步骤
(I)按化学式(Sr1ItxIMmLnCexEuy) AUi4^xN7中元素的化学计量比称取SrC03、 Si3N4, CeO2, Eu2O3> MF2和L2CO3,按Al元素的化学计量比的1_2倍称取A1N，按Sr元素化学计量比的2. 5倍称取碳，
所述的M为Ca或者Ba,所述的L为Li、Na或者K ；
(2)将上述原料混合研磨均匀后，放入坩埚，在氮气或氨气条件下，置于管式炉中焙烧，焙烧温度为1500-1700°C，时间为10-15小时，得到烧结体；
(3)将上述步骤得到的烧结体经研磨，过筛后即得颜色可调的单一相荧光材料。
优选的是，所述的坩埚为钥坩埚，氮化硼坩埚，白金坩埚或石墨坩埚。
本发明提供的颜色可调的单一相荧光材料的制备方法是利用碳粉在高温条件下将SrO还原并通过氮化工艺得到相应的金属氮化物，进而同其它原料继续反应生成最终产物；在此过程中加入适当过量的碳粉有利于去除炉管及样品气孔中的残余氧气；在空气环境下，AlN在700-800°C之间开始氧化，1150°C保温O. 5h就可以完全氧化，因此加入适当过量的AlN更有利于(SivmHyMmLnCexEuy) Al1LxSi4^N7荧光材料的合成。本发明还提供上述荧光材料在制作白光LED中的应用将颜色可调的单一相荧光材料与环氧树脂按质量比7-9:100混合均匀，调成浆料，涂覆在蓝色InGaN芯片上烘烤固化，以环氧树脂灌封固化得到白光LED。为使本领域技术人员进一步理解本发明，下面结合实施例及附图进一步说明本发明。实施例I结合图I说明实施例I颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 Li, m=0. 01, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 001 时制备(Sr0.9879Ba0.01Li0._Ce0.001Eu0.001)Al1Jtl9Si3 9991N7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于150(TC保温15小时，即得(Sra 9879BaatllLi
O. OOOlCe0. Q01Eu0. ooi) Al1 0009^13. 9991^7 荧光材料。图I为本发明实施例I的颜色可调的单一相荧光材料的X射线粉末衍射谱；由图I可知，本发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，说明其晶体结构相同，为正交晶系，空间群PnaS115实施例2颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 K, m=0. 01, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 2 时制备(Sr0.7889Ba0.01K0.0001Ce0.001Eu0.2)AIlqqq9S^ 9991N7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于170(TC保温10 小时，即(Sr0 7889Ba0 01K0 0001Ce
O. OOlEu0. 2 Hl1Jtl9Si3J91N7 荧光材料。·实施例3颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 01, η=0· 01, χ=0· I, y=0. 001 时制备(Sra 879Baa01Ka01CeaiEua001)Alh09Si3^1N7荧光材料，称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1500°C保温10小时，即得(Sr0.879Ba0. Q1Ka 01Ce0. jEiig。饥)Al1. Q9Si3.91N7 灭光材料。实施例4颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 01, n=0. 01, x=0. I, y=0. 2 时制备(Sra68Baa01Ka01CeaiEua2)Alh09Sii91N7 突光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1700°C保温15小时，即得(Sr。. 68Ba0.01K0.01Ce0. !Eu0.2) Al1.09Si3.91N7 荧光材料。实施例5颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 Li, m=0. 01, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 001 时制备(Sr0.986Ba0.01Li0.002Ce0.001Eu0.001)Altl 999Si4.CltllN7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1700°C保温10小时，即(Sr0.986Ba0.01Li0.002Ce0.001Eu0.001) Al0.999Si4.Q01N7 灭光材料。实施例6
颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 Li, m=0. 01, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 2 时制备(Sra 787BaaoiLiaoo2CeaooiEua2)Ala 999Si4 001N7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sra 787BaacilLia 002Cea001Eua2)Ala 999Si4001N7 荧光材料。实施例7颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 Li, m=0. 01, n=0. 2, x=0. I, y=0. 001 时制备(Sra 689BaaoiLia2CeaiEuaooi)Ala9Si41N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sra 689BaacilLia2Cea !Euaooi) Al0. Ji41N7 灭光材料。实施例8颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 Li, m=0. 01, n=0. 2, x=0. I, y=0. 2 时制备(Sra49BaaoiLia2CeaiEua2)Ala9Si41N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sr。. 49Ba0. Q1Li0.2Ce0. !Eu0.2) Al。. 9Si4. !N7 荧光材料。实施例9颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 Li, m=0. I, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 001 时制备(Sra 8979BaaiLiaoooiCeaooiEuaooi)AlL_9Si3.9991N7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即(Sra 8979BaaiLia 0001Cea001Eua001)Alh 0009Si
3.9991^7 荧光材料。实施例10颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 Li, m=0. I, n=0. 0001, x=0. 001, y=0. 2 时制备(Sra 6989BaaiLiaoooiCeaooiEua2)Al1Jtl9Si3 9991N7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即(Sra 6989BaaiLia 0001Cea001Eua2)Alh 0009Sii 9991N7 灭光材料。实施例11颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. I, n=0. 01, x=0. I, y=0. 001 时制备(Sra 789BaaiKa01CeaiEua001)Alh09Si3^1N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr0.789Ba0. jK0 01Ce0. jEiig 001) Al1 09Si3.91N7 灭光材料。实施例12颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 Li, m=0. I, n=0. 01, x=0. I, y=0. 2 时制备(Sra59BaaiLiacilCeaiEua2)Alhci9Sii91N7 突光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr0.59Ba0. !Li0.01Ce0. !Eu0.2) Al1.09Si3.91N7 荧光材料。实施例13颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 Li, m=0. I, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 001 时制备(Sra 896BaaiLiaoo2CeaooiEuaooi)Ala 999Si4cicilN7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即(Sra 896BaaiLia 002Cea001Eua001)Ala 999Si4001N7 灭光材料。实施例14颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(SivmmMmLnCexEuy) Al1^xSi4J7中M 为 Ba, L 为 Li, m=0. I, n=0. 002, x=0. 001, y=0. 2 时制备(Sra 697BaaiLia 002Cea001Eua2)Ala 999Si4 001N7 荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sra 697BaaiLia 002Cea001Eua2)Ala 999Si4001N7 荧光材料。实施例15颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 Li, m=0. I, n=0. 2, x=0. I, y=0. 001 时制备(Sra 599BaaiLia2CeaiEuaooi)Ala9Si41N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sr0.599Ba0. !Li0.2Ce0. !Eu0.001) Ala9Si4. !N7 荧光材料。
实施例16颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1ImMmLnCexEuy)中M为 Ba, L 为 Li,m=0.1, n=0. 2, x=0. I, y=0. 2 时制备(Sra4BaaiLia2CeaiEua2)Ala9Si41N7^光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr。. 4Ba0. !Li0.2Ce0. !Eu0.2) Al0.9Si4.具荧光材料。实施例17 结合图2和图3说明实施例17颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba,I^K,m=0. 03,n=0. 02,x=0. 05,y=0. 001 时制备(Sr0.899Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.001)Alh03Si3^7N7荧光材料称取 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，
置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sra8998 .(13K。. c^Ce。.Q5Eutl.Qtll) Al1.Q3Si3.97N7 灭光材料。图2为本发明实施例17的颜色可调的单一相荧光材料的激发光谱(λ em=555nm)；从图2可以看出本发明的荧光材料可被400nm-500nm的近紫外光及蓝光有效激发。实施例18结合图3说明实施例18 颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 时制备(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr0.8gBa0 03K0.02Ce0. Q5Eua01) Al1 Q3Si3.97Ν7 灭光材料。实施例19结合图3说明实施例19颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 03 时制备(Sra87Baa03Ka02Cea05Eua03)Alh03Sii97N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr0.87Ba0 03K0.02Ce0. Q5Eua03) Al1 Q3Si3.97Ν7 灭光材料。实施例20结合图3说明实施例20颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 05 时制备(Sra85Baa03Ka02Cea05Eua05)Alh03Sii97N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr0.8sBa0 03K0.02Ce0. Q5Eua05) Al1 Q3Si3.97Ν7 灭光材料。实施例21结合图3说明实施例21颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. I 时制备(Sra8Baa03Ka02Cea05Euai)Alh03Sii97N7 突光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sra8Baa03Ka02Cea05Euai)Alh03Si197N7 灭光材料。图3本发明实施例17-21的颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱(λ ex=450nm)；曲线I为实施例17颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱，从曲线I可以看出，本发明的荧光材料发射谱覆盖500-650nm，半高宽120nm，适于作为单一相荧光材料；曲线2为实施例18颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱，从曲线2可以看出，该荧光材料的发射峰值红移至574nm ;曲线3为实施例19颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱，从曲线3可以看出，该荧光材料的发射峰值红移至590nm ；曲线4为实施例20颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱，从曲线4可以看出，该荧光材料的发射峰值红移至597nm ;曲线5为实施例21颜色可调的单一相荧光材料的发射光谱，从曲线5可以看出，该荧光材料的发射峰值红移至610nm。图3表明，本发明的荧光材料可以实现在黄光到橙红光范围内的连续可调。实施例22颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 Na,m=0. 03,n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 时制备(Sr0.89Ba0.03Na0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si^97N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sr。. 8gBa0 03Na0.02Ce0.05Eu0.01) Al1 03Si3.97N7 灭光材料。实施例23颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 时制备(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7荧光材料称取 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，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于1600°C保温10小时，即得(Sr0.8gBa0 03K0.02Ce0. Q5Eua01) Al1 Q3Si3.97Ν7 灭光材料。实施例24颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ca, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 时制备(Sr0.89Ca0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7荧光材料称取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol CaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,0. 00500mol Eu2O3,1. 03000mol AlN (过量 10%mol)，I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sr0.89Ca0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) AlL03Si3.97N7 荧光材料。实施例25颜色可调的单一相荧光材料，其化学式(Sr1InIyMmLnCexEuy) Al^^Si^N,中M为Ba, L 为 K, m=0. 03, n=0. 02, x=0. 05, y=0. 01 时制备(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) Alh03Si3^7N7荧光材料称取 0. 89000mol SrCO3,0. 03000mol BaF2,0. OlOOOmol K2CO3,0. 05000mol CeO2,
0.00500mol Eu2O3 2. 06000mol AlN (过量 100%mol)，I. 32333mol Si3N4, 2. 50000mol C，混合后，充分研磨，置入石墨坩埚，放入高温水平管式炉中，在氮气条件下，于160(TC保温10小时，即得(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01) AlL03Si3.97N7 荧光材料。
实施例26结合图4说明实施例26以实施例17 制备的(Sra 899Baaci3Kaci2Ceaci5Euacicil)Alu3SiD7N7 荧光材料为原料，选用无色透明环氧树脂做介质，按荧光材料与介质质量比7:100混合均匀，调成浆料，涂覆在450nm InGaN芯片上烘烤固化，用环氧树脂灌封固化而成白光LED。实施例27结合图4说明实施例27以实施例19 制备的(Sr0.89Ba0.03K0.02Ce0.05Eu0.01)Al1.03Si3.97N7 荧光材料为原料，选用无色透明环氧树脂做介质，按荧光材料与介质质量比9:100混合均匀，调成浆料，涂覆在450nm InGaN芯片上烘烤固化，用环氧树脂灌封固化而成白光LED。图4为本发明实施例26和27的白光LED的光谱功率分布；曲线I为本发明实施例26的白光LED的光谱功率分布，从曲线I可以看出，在20mA电流驱动下，该白光LED的显色指数为80，色坐标为(O. 33，0. 34)，色温为5532K;曲线2为本发明实施例27的白光LED光谱功率分布，从曲线2可以看出，在20mA电流驱动下，该白光LED的显色指数为88，色坐标为(O. 34 O. 31)，色温为 5072K。图4表明，本发明的荧光材料制作的白光LED光色可调，具有低色温、高显色性。
权利要求
1.颜色可调的单一相荧光材料，其特征在于，该荧光材料的化学式为 (SrnmM^CAEigAl卜n+xSi4+n_xN7，其中，M 为 Ca 或者 Ba，L 为 Li、Na 或者 K，Ce 为三价铈离子，Eu为二价铕离子，m, η, χ, y为元素摩尔分数,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.根据权利要求I所述的颜色可调的单一相荧光材料，其特征在于，所述的元素摩尔分数，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.根据权利要求I所述的颜色可调的单一相荧光材料，其特征在于，所述的M为Ba，L 为K。
4.根据权利要求I所述的颜色可调的单一相荧光材料，其特征在于，所述的荧光材料的晶格结构为正交晶系，空间群为Pna2lt)
5.权利要求1-4任何一项所述的颜色可调的单一相荧光材料在制作白光LED中的应用。
6.根据权利要求5所述的颜色可调的单一相荧光材料在制作白光LED中的应用，其特征在于，将颜色可调的单一相荧光材料与环氧树脂按质量比7-9:100混合均匀，调成浆料， 涂覆在蓝色InGaN芯片上，灌封固化得到白光LED。
全文摘要
颜色可调的单一相荧光材料及其应用，解决了现有白光LED色温高，显色指数低的技术问题，该荧光材料的化学式为(Sr1-m-n-x-yMmLnCexEuy)Al1-n+xSi4+n-xN7，其中，M为Ca或Ba，L为Li、Na或K，Ce为三价铈离子，Eu为二价铕离子，m，n，x，y为元素摩尔分数，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。本发明的荧光材料可被400nm-500nm的近紫外光和蓝光有效激发，发射峰值在550nm-630nm内连续可调，发射半高宽为100-140nm，可用于制作白光LED。
文档编号C09K11/80GK102925153SQ20121048409
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者张家骅, 张亮亮, 张霞, 郝振东 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所