具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本文中所用的术语一般为本领域技术人员常用的术语，如果与常用术语不一致，以本文中的术语为准。

在本文中，术语“基质”是指高量子产率稀土红光材料中的主要组分，其约占高量子产率稀土红光材料重量的90％以上，且均具有β-Ca₃(PO₄)₂型结构，能在很宽组成范围内形成固溶体，利于各种价态离子掺杂，可以通过改变基质组成及激活离子浓度来调节发射波长位置，使高量子产率稀土红光材料呈现不同发光颜色。

在本文中，术语“激活离子”是指高量子产率稀土红光材料中的掺杂至基质中的、在受到外部激发时能够对基质起激活作用，并形成发光中心的离子。

在本文中，术语“分散剂”是指能够降低分散体系中固体离子聚集的物质。

在本文中，术语“焙烧”是指在低于物料熔化温度下完成某种化学反应的过程。

在本文中，术语“随炉冷却”是指当物料在焙烧炉中焙烧后停止加热，完成焙烧后的物料在焙烧炉中通过热交换、对流、热辐射等热传递形式由物体向环境介质排出热量，降低物体的温度，最终达到与环境温度相同的自发性的过程。

在本文中，术语“显色指数”是指用于表征光源对物体的显色能力的参数，其取值范围为20～100。光源的显色指数的数值越高，其显色能力越好。

在本文中，术语“色温”是指照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量。即把某个黑体加热到一个温度，其发射的光的颜色与某个光源所发射的光的颜色相同时，这个黑体加热的温度称之为该光源的颜色温度，简称色温。其单位用“K”(开尔文温度单位)表示。

在本文中，术语“量子产率”是指量子产率是指光化学反应中光量子的利用率。一个光化学反应的量子产率可以定义为每吸收一个量子所产生的反应物的分子数，这通常是对于特定的波长而言，即量子产率＝(生成产物的分子数)/(吸收的量子数)。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种实施方式的近紫外LED用高量子产率稀土红光材料以Ca₈ALu(PO₄)₇作为基质，将Eu³⁺作为激活离子取代基质中至少部分与Eu³⁺在相同配位条件下，半径相似、价态相近的Lu³⁺，Eu³⁺取代Lu³⁺的比例x的取值范围为0.1≤x≤1，得到的通式为Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺的高量子产率稀土红光材料；或Eu³⁺和B⁺一并取代基质中部分的Ca²⁺，Eu³⁺和B⁺一并取代Ca²⁺的比例y的取值范围为0.1≤y≤1，得到通式为Ca_8-2yZnLu(PO₄)₇:yEu³⁺yB⁺的高量子产率稀土红光材料，其中，B离子半径与Ca离子半径差小于30％。以避免因取代比例过低时，导致得到的高量子产率稀土红光材料的发光强度减弱。当Eu³⁺替代基质Ca₈ZnLu(PO₄)₇中至少部分的Lu³⁺时，或当Eu³⁺和B⁺一并替代基质Ca₈ZnLu(PO₄)₇中至少部分的Ca²⁺时，Eu³⁺占据晶格中非反演对称中心格位，可以产生强度较大的跃迁，此时以⁵D₀—⁷F₂发射为主，表现出强度更高的红光发射，从而能够得到发光强度更高的红光材料。通过检测Ca₈ZnEu(PO₄)₇的激发光谱图可以得知其最大激发波长λ_ex为394nm(如图2所示)；根据图3所示可知，高量子产率稀土红光材料Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺在394nm波长的光源照射下可发出560nm～730nm波长的光，且随着Eu³⁺取代Lu³⁺的比例的增加，得到的高量子产率稀土红光材料的发光强度递增，能够发出峰值在612nm的明亮的红光，量子产率最高可达0.85(如图4所示)。作为本发明的一种实施方式的白光LED，在采用前述的高量子产率稀土红光材料的基础上，还选用近紫外光作为光源，以得到发光强度最高的白光LED。

作为前述的高量子产率稀土红光材料的制备方法的一种实施方式，其包括：依前述的高量子产率稀土红光材料的化学式Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺称取相应原料；将称取的原料进行充分研磨使其混合均匀；将混合均匀的原料进行充分高温焙烧后随炉冷却至室温得到烧结物；将冷却至室温的烧结物研磨成粉得到该发Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺光材料。采用该方式制备前述的Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺，不仅工艺简单，操作便捷，而且条件易于控制；同时，由于该Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺所选用的基质和激活离子在高温固相合成过程中不会产生有害物质，操作安全，对环境无危害。

示例性的，原料包括：碳酸钙CaCO₃、氧化锌ZnO和氧化铕Eu₂O₃，以及磷酸二氢铵NH₄H₂PO₄和磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄中的至少一种；或原料包括：碳酸钙CaCO₃、氧化锌ZnO、氧化铕Eu₂O₃和氧化镥Lu₂O₃，以及磷酸二氢铵NH₄H₂PO₄和磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄中的至少一种。

在优选实施例中，在研磨过程中加入分散剂。示例性的，分散剂可以采用无水乙醇。由此不仅可以加快将原料研磨混合均匀的进程，而且缩短接下来通过高温焙烧获得复合物的反应时间，还可以避免偏析的出现，提高经过高温焙烧得到的复合物的晶体质量；此外，无水乙醇在后续的高温焙烧过程可以与复合物分离，以避免在高温焙烧得到的复合物中引入杂质。为了避免在研磨过程中加入的分散剂影响高温焙烧的效率，在原料研磨混合均匀后，原料进行高温焙烧前，还将分散剂从混合均匀的原料中分离出来。具体的，当分散剂采用无水乙醇时，在原料研磨混合均匀后，原料进行高温焙烧前，还将研磨混合均匀的原料进行烘干，以提高原料的高温焙烧效率和保证高温焙烧后得到的烧结物的晶体质量。示例性的，烘干可以在烘箱中进行，一般的为了使无水乙醇能够从研磨混合均匀的原料中分离，并不会影响研磨混合均匀的原料的性能，烘箱的烘干温度设置在70℃±5℃，直至无水乙醇从研磨混合均匀的原料中分离出来。在具体实施例中，先将称取的原料在玛瑙研钵中研磨5min±3min之后，在玛瑙研钵中加入无水乙醇继续研磨5min±3min，由于磷酸二氢铵带结晶水，不是粉末状，而是小晶体颗粒状，在加入无水乙醇前先对原料进行初次研磨，可以先将原料研磨成粉末状，进行初步混合，再通过加入无水乙醇进一步提高混合的均匀性。

在一些优选实施例中，采用玛瑙研钵对原料进行研磨。由于玛瑙研钵的强度高，且不易与原料发生化学反应，保证在研磨过程中不会在原料中引入杂质。同样的，高温焙烧完成得到的烧结物也可以在玛瑙研钵中进行研磨，得到高量子产率稀土红光材料粉末。

在优选实施例中，高温焙烧过程在非还原性气氛下进行。以避免原料在焙烧过程中，其中的Eu³⁺被还原成Eu²⁺。

在一些优选实施例中，高温焙烧过程的烧结温度为1300℃～1500℃，烧结时间为2h～10h。以保证原料发生充分反应。优选的，为了避免高温焙烧过程中坩埚与原料发生反应，采用刚玉坩埚。优选的，高温焙烧过程的升温速率控制在3℃/min～5℃/min，以在升温速度尽量快的情况下，避免刚玉坩埚发生碎裂。

以下结合具体实施例对本发明的高量子产率稀土红光材料的制备方法进行示例性说明。

实施例1：

按高量子产率稀土红光材料的化学式Ca₈ZnLu_1-x(PO₄)₇：xEu³⁺的摩尔比分别称取碳酸钙0.4003g、氧化铕0.0088g、氧化锌0.0407g、氧化镥0.0895g和磷酸二氢铵0.4026g作为原料，并转入玛瑙研钵进行均匀混合。

将原料研磨5分钟后加入分散剂无水乙醇，继续均匀研磨5分钟后放入烘箱烘干，烘干温度为70℃，直至原料被烘干。

将烘干后的原料粉体研磨倒入刚玉坩埚，在空气中以5℃/min升温速率于1400℃焙烧6小时后自然冷却至室温得到烧结物。

将烧结物在玛瑙研钵中研磨均匀，得到高量子产率稀土红光材料。

实施例2至8高量子产率稀土红光材料的制备

以下表1至表2中的参数相应地替换实施例1中的参数，并按实施例1的方法制备高量子产率稀土红光材料。

表1

表2

其中，图1中的Ca₈ZnEu(PO₄)₇的XRD图为实施例6制得的高量子产率稀土红光材料的XRD图；图1中的Ca₈ZnLu_0.5(PO₄)₇：0.5Eu³⁺的XRD图为实施例3制得的高量子产率稀土红光材料的XRD图；图1中的Ca₈ZnLu_0.8(PO₄)₇：0.2Eu³⁺的XRD图为实施例2制得的高量子产率稀土红光材料的XRD图；图1中的Ca₈ZnLu_0.9(PO₄)₇：0.1Eu³⁺的XRD图为实施例1制得的高量子产率稀土红光材料的XRD图。结合图3可知，随着基质Ca₈ZnLu(PO₄)₇中掺杂的Eu³⁺的比例增加，获得的高量子产率稀土红光材料的发光强度递增，当Eu³⁺完全取代基质中的Lu³⁺时发光强度达到最强。

在本发明的具体实施例中，烘箱可以采用型号为HX-600F的工业鼓风烘箱，也可以采用现有技术中的其他烘箱。烧结炉可以采用型号为NBD-ML1200-10IC的箱式烧结炉，也可以采用现有技术中的其他非还原型烧结炉。本发明对烘箱和烧结炉的具体型号不作限定。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。