一種適用于紫外光和藍光激發的白光led用熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉及其制備方法。該熒光粉的化學式為：M8Al8-2aMgaSi4+aO28:xN2+；其中，M為Mg、Ca、Sr或Ba中的一種或多種；0<a<4；N為Eu，0.001≤x≤0.10。本發明還提供熒光粉的制備方法，根據化學式的計量比稱量反應物，混合均勻；再在還原氣氛中，于1200～1350℃下焙燒2～5小時，得到熒光粉。該熒光粉激發光譜較寬，激發波長在200～500nm，發光波長在450nm～700nm，因此適合紫外光和藍光LED激發，可用于制備高顯色指數的白光LED。該熒光粉的制造方法，簡單可行，易于操作、易于量產、無污染、成本低。
【專利說明】一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熒光粉，特別涉及一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉及其制備方法 。
【背景技術】
[0002]白光LED由于其節能環保、使用壽命長、體積小、耐沖擊等優良的性能以及在節能和壽命方面表現出的巨大潛能而顯示出廣闊的市場應用價值和前景。白光LED裝置在轉換電能方面比其它的傳統光源具有更高效率，它有助于減少溫室氣體的排放，從而為我們提供更加清潔的環境。目前，白光LED已經在液晶顯示器背光源、指示燈、室內外照明等諸多領域得到應用。因此白光LED是LED產業中最被看好的新興產品，將成為21世紀的第四代固體照明光源，這對節能、環保、提高人們的生活質量等方面具有廣泛而深遠的意義。
[0003]目前，實現白光LED的主要方案有3種。一種方案是將發射黃光的Y3Al5012:Ce3+(YAG:Ce3+)作為熒光粉，涂敷在發射藍光的InGaN芯片上組成的商用白光LED。第二種方案是用發紫外光InGaN管芯和可被紫外光有效激發而發射紅、綠、藍三基色熒光粉結合組成白光LED。第三種方案是使用單一基質白光發射熒光粉制備的白光LED。雖然上述3中方案能夠實現白光LED，但是能夠匹配藍光LED的熒光粉，特別是可被藍光有效激發的熒光粉很少，而要制備高顯色指數的白光LED，這類熒光粉又是必不可少的。
【發明內容】
[0004]本發明要解決現有技術中的技術問題，提供一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉及其制備方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下:
[0006]—種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用突光粉，其化學式為:M8Al8_2aMgaSi4+a028:xEu2+ ；其中，M 為 Mg、Ca、Sr 或 Ba 中的一種或多種；0<a<4 ；0.001 ^ X ^ 0.10。
[0007]—種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用突光粉的制備方法,該制備方法包括以下步驟:
[0008](I)按照化學式M8Al8_2aMgaSi4+a028:xEu2+的化學計量比，稱量一種或多種堿土金屬化合物、鋁化合物、硅化合物及銪化合物，研磨混合均勻，得到反應物前驅體；
[0009]所述的堿土金屬化合物為Mg、Ca、Sr、Ba中的一種的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽；所述的銪化合物為銪的氧化物、碳酸鹽或氫氧化物；
[0010](2)將步驟(I)得到的反應物前驅體在還原氣氛下，于1200~1350°C下焙燒2~5小時，得到熒光粉；
[0011](3)將步驟(2)得到的熒光粉再經過研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉。[0012]在上述技術方案中，步驟(I)中所述的鋁化合物為三氧化二鋁，所述的硅化合物為二氧化硅。
[0013]在上述技術方案中，步驟(I)的反應物前驅體中還可以添加助溶劑，助溶劑添加量小于反應物前驅體重量的10%。
[0014]在上述技術方案中，所述的助溶劑為硼酸、氟化銨、氟化氫銨或氟化鋁。
[0015]在上述技術方案中，步驟(2)中所述的還原氣氛為CO還原氣氛，或是H2和N2混合的還原氣氛，H2和N2的體積比為1%~20%:99%~80%。
[0016]本發明的優點是:
[0017]1、本發明提供的熒光粉在紫外光和藍光激發下發射出黃綠光。
[0018]2、本發明提供的熒光粉不含硫、性能穩定。
[0019]3、本發明提供的熒光粉激發光譜較寬，這種熒光粉的激發波長在200~500nm，發光波長在450nm~700nm，因此適合紫外光和藍光LED激發(見附圖4及5)，可用于制備高顯色指數的白光LED。
[0020]4、本發明提供的熒光粉的制造方法，該方法簡單可行，易于操作、易于量產、無污染、成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0022]圖1為實施例3制備的熒光粉Ca7.92Mg3AlSi7028: 0.0lEu2+的XRD譜圖；
[0023]圖2為實施例3制備的熒光粉Ca7.92Mg3AlSi7028: 0.0lEu2+的激發光譜圖；
[0024]圖3為實施例3制備的熒光粉Ca7.92Mg3AlSi7028: 0.0lEu2+的發射光譜圖；
[0025]圖4為實施例4制備的熒光粉Ca7.12Sra8Mg3AlSi7028:0.0lEu2+的激發光譜圖；
[0026]圖5為實施例4制備的熒光粉Ca7.12Sra8Mg3AlSi7028:0.0lEu2+的發射光譜圖；
[0027]圖6為實施例5制備的熒光粉Ca7.52MgQ.4Mg3AlSi7028:0.0lEu2+的激發光譜圖；
[0028]圖7為實施例5制備的熒光粉Ca7.52MgQ.4Mg3AlSi7028:0.0lEu2+的發射光譜圖。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
[0030]稱取CaCO3 0.5945 克，MgO 0.0302 克，Al2O3 0.2294 克，SiO2 0.2253 克，Eu2O30.106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在5% H2和95% N2混合還原氣氛中于1300°C焙燒4小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.92MgAl3Si5028: 0.0lEu2+.[0031]實施例2
[0032]稱取CaCO3 0.5945 克，MgO 0.0604 克，Al2O3 0.1529 克，SiO2 0.2704 克，Eu2O30.106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在10% 4和90% N2混合還原氣氛中于1300°C焙燒4小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.92Mg4Al4Si6028:0.0lEu2+.[0033]實施例3
[0034]稱取CaCO3 0.5945 克，MgO 0.0906 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154 克，Eu2O30.106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在20% H2和80%隊混合氣氛中于13001:焙燒4小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.92Mg3AlSi7028: 0.0lEu2+.附圖1為本實施例制備的熒光粉的XRD圖，該圖可說明Ca7.92Mg3AlSi7028: 0.0lEu2+的成功制備。附圖2及3分別為本實施例制備的熒光粉的激發和發射光譜圖，該圖說明本實施例制備的熒光粉激發光譜較寬，激發波長在200~500nm，發光波長在450nm~700nm，因此適合紫外光和藍光LED激發。
[0035]實施例4
[0036]稱取CaO 0.2993 克，SrCO30.0886 克，MgO0.09O6 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154克，Eu2O3 0.106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在1350°C下于CO還原氣氛中焙燒5小時，冷卻至1000°C時取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.12Sra8Mg3AlSi7028:0.0lEu2+.附圖4及5分別為本實施例制備的熒光粉的激發和發射光譜圖，該圖說明本實施例制備的熒光粉激發光譜較寬，激發波長在200~500nm，發光波長在450nm~700nm，因此適合紫外光和藍光LED激發。
[0037]實施例5
[0038]稱取Ca(OH)2 0.8357 克，MgO 0.1027 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154 克，Eu2O3
0.106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在1300°C下于CO還原氣氛中焙燒2小時，冷卻至1000°C時取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.52Mga4Mg3AlSi7028: 0.0lEu2+.附圖6及7分別為本實施例制備的熒光粉的激發和發射光譜圖，該圖說明本實施例制備的熒光粉激發光譜較寬，激發波長在200~500nm，發光波長在450nm~700nm，因此適合紫外光和藍光LED激發。
[0039]實施例6
[0040]稱取CaCO3 0.5345 克，BaCO3 0.1184 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154 克，MgO0.0906克，Eu2O3 0.106克，NH4F0.0111克進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在1200°C下于CO還原氣氛中焙燒4小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.12Baa8Mg3AlSi702
8:0.0lEu2+O
[0041]實施例7
[0042]稱取CaCO3 0.5945 克，MgO 0.0906 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154 克，Eu2O3 0.106克，H3BO30.0185克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在5 % H2和95 % N2混合還原氣氛中于1300 V焙燒4小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.92Mg3AlSi7O28:0.0 IEu2+。
[0043]實施例8
[0044]稱取SrCO3 0.8768 克，MgO 0.0906 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154 克，Eu2O3 0.106克，NH4.HF20.0733克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在20% H2和80% N2混合還原氣氛中于1250°C焙燒4小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Sr7 92Mg3AlSi7028: 0.0 IEu2+。
[0045]實施例9
[0046]稱取BaCO3 1.172 克，MgO 0.0906 克，Al2O3 0.0765 克，SiO2 0.3154 克，Eu2O3 0.106克，氟化鋁0.0352克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在I % H2和99 % N2混合還原氣氛中于1200°C焙燒5小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ba7.92Mg3AlSi7O28:0.0 IEu2+。
[0047]實施例10
[0048]稱取CaCO30.5344 克，SrCO30.0443 克，BaCO3 0.052 克，MgO 0.0906 克，Al2O3
0.0765克，SiO2 0.3154克，Eu2O3 0.106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在20% H2和80% N2混合還原氣氛中于1350°C焙燒2小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca7.12Sr0.4Ba0.4Mg3AlSi7028: 0.lEu2+。
[0049]實施例11
[0050]稱取CaCO30.5098 克，SrCO30.0443 克，BaCO3 0.052 克，MgO 0.1027 克，Al2O3
0.0765克，SiO2 0.3154克，Eu2O3 0.0106克，進行充分研磨混合，放入剛玉坩堝內，再將剛玉坩堝放入高溫爐內在20% H2和80% N2混合氣氛中于1350°C焙燒2小時，自然冷卻后取出，研磨分散后，得到一種 適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其組成為Ca6.792Sr0.4^?.4啦3.4AISi7O28:0.00 IEu2+。
[0051]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉，其特征在于，其化學式為:M8Al8_2aMgaSi4+a028:xEu2+ ;其中，M 為 Mg、Ca、Sr 或 Ba 中的一種或多種；0<a<4 ；0.0Ol ^ X ^ 0.10。
2.根據權利要求1所述的適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟: (O按照化學式M8Al8_2aMgaSi4+a028:xEu2+的化學計量比，稱量一種或多種堿土金屬化合物、鋁化合物、硅化合物及銪化合物，研磨混合均勻，得到反應物前驅體； 所述的堿土金屬化合物為Mg、Ca、Sr、Ba中的一種的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽；所述的銪化合物為銪的氧化物、碳酸鹽或氫氧化物； (2)將步驟(I)得到的反應物前驅體在還原氣氛下，于1200~1350°C下焙燒2~5小時，得到熒光粉； (3)將步驟(2)得到的熒光粉再經過研磨分散后，得到一種適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉。
3.根據權利要求2所述的適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的鋁化合物為三氧化二鋁，所述的硅化合物為二氧化硅。
4.根據權利要求2所述的適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(I)的反應物前驅體中還可以添加，助溶劑添加量小于反應物前驅體重量的 10% ο
5.根據權利要求4所述的適用于紫外光和藍光激發的白光LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的助溶劑為硼酸、氟化銨、氟化氫銨或氟化鋁。.
6.根據權利要求1-5任意一項所述的適用于紫外光和藍光激發的白光LED用突光粉的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的還原氣氛為CO還原氣氛，或是H2和N2混合的還原氣氛，H2和N2的體積比為1%~20%:99%~80%。
【文檔編號】C09K11/64GK103468256SQ201310437043
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】尤洪鵬, 呂文珍, 呂偉 申請人:中國科學院長春應用化學研究所