一種白光led用磷酸鹽藍色熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于稀土發光材料技術領域，涉及一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉及其制備方法。所述的藍色熒光粉其化學組成成分可由下述化學式表示：Sr3-x(PO4)2：xEu2+，0.001≤x≤0.1。本發明通過高溫固相合成法合成所述磷酸鹽藍色熒光粉Sr3-x(PO4)2：xEu2+，在近紫外光的激發下，激發波長為300～410nm范圍內具有強的吸收，在400～600nm范圍內有較寬的發射峰，它適合350～410nm近紫外光的激發，與近紫外半導體芯片的發射波長非常吻合；本發明制備的熒光粉發光效率高、強度高、化學性質穩定、顯色性好，且制備方法簡單、易于操作和工業化生產，可用于高顯色性白光LED，在固體照明領域具有極好的應用前景。
【專利說明】
一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉及其制備方法，特別涉及一種在近紫外光激發下發射藍色熒光的熒光粉，屬于熒光材料技術領域。
【背景技術】
[0002]白光發光二極管(LED)被稱為第四代照明光源，作為新一代的固體光源，除了克服傳統的白熾燈和熒光燈存在的能耗高、易碎、污染等缺點外，還具有體積小、環保、反應速度快、壽命長、可平面封裝、發光強度高、高效、節能、耐振動、低電壓驅動、以及不會造成環境污染等有優點。因此，白光LED被廣泛應用到各種照明設施和顯示面板，例如室內外用燈、汽車用顯示燈；各種儀器儀表或顯示面板，例如交通信號燈、戶外用的超大屏幕、顯示屏和廣告版等。
[0003]目前，獲得白光LED的形式主要有兩種:一種是藍光LED芯片激發黃色熒光粉，二者發出的光混合形成白光，其中GaN基芯片所發射的藍光激發YAG=Ce3+熒光粉發展最為迅速。這種方法是目前應用最成熟的，但是缺點也很明顯，主要原因是由于藍色芯片和黃光復合形成的白光，缺少了紅色的成分，導致其顯色指數偏低(RA?75)，高色溫(CCT?7756K)。為了克服以上缺點，另一種方法是利用近紫外光激發紅、綠、藍三基色熒光粉得到白光，近紫外光激發的熒光粉比較少，因此研究近紫外光激發的藍色熒光粉是最主要的。通常用藍色熒光粉是BaMgAlllA7=Eu 2+ (BAM)，但是BAM在350?410nm波長范圍內沒有很強的吸收，不能很好地與LED芯片相匹配，因此有必要開發一種新型的藍色熒光粉來代替目前商用的BAM熒光粉，新型的藍色熒光粉應在350?410nm波長范圍內有很強的吸收，激發后發射較強的藍光.Eu2+激活的磷酸鹽體系作為一種潛在的LED用藍色熒光粉，具有穩定性能好，合成溫度低、時間短等優點。目前研究發光強度高、發光穩定性強的藍色熒光粉成為當前的研究重點。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術的問題是，提供一種適于近紫外白光LED用的高強度、化學性質穩定的新型藍色熒光材料。該藍色熒光粉在近紫外光的激發下，在350?410nm范圍內具有強的吸收，在400?600nm范圍內有較寬的發射峰，與近紫外半導體芯片的發射波長(350?430nm)非常吻合。
[0005]具體方案如下:
[0006]本發明提供一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉，其特征在于:其組成成分由下述化學式表示:Sr3x(P04)2:xEu2+，x取值范圍為0.001?0.1，包括以下步驟:
[0007]①根據化學通式Sr3 x (PO4)2 = XEu 2+分別計算，稱取反應試劑含鍶的化合物、磷的化合物和氧化銪；再稱取以上樣品總質量的0.lwt%? 0.2*1:%的助溶劑；
[0008]②將稱好的試劑放入研缽，研磨并混合均勻后，把混合物放入坩禍中在還原氣氛下進行第一次煅燒，煅燒溫度為1000?1200°C，煅燒時間為2?6小時；
[0009]③自然冷卻后，經過后處理得到磷酸鹽藍色熒光粉。
[0010]所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟①中含有鍶的化合物為碳酸鍶、氧化鍶的一種或多種；含有磷的化合物磷酸二氫銨、磷酸氫銨、磷酸銨中的一種或多種；助溶劑為H2B03、NH4HF2,1^20)3的一種或多種。
[0011]所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟②中煅燒溫度升高的速率為10°C /min。
[0012]所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟③中還原氣氛為H2/N2混合氣體，其中H 2體積含量為5 %，N 2體積含量為95 %。
[0013]所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:在所述的步驟③的后處理過程包括分離過濾、烘干、煅燒、破碎、粒度分級及過篩的至少三個工序。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]與現有技術相比，本發明的技術方案優點在于:
[0016]1、本發明技術方案提供的磷酸鹽基質材料，很容易實現三價稀土離子的還原，而且二價稀土離子在該基質中可以穩定存在，不易潮解。
[0017]2、本發明技術方案中的磷酸鹽熒光粉能有效吸收350?410nm范圍內的激發波長，在400?600nm范圍內有較寬的發射峰，它適合350?430nm近紫外光的激發，與近紫外半導體芯片的發射波長非常吻合。
[0018]3、本發明制的熒光粉具有良好的發光強度、穩定性、顯色性和粒度，可以在較高的驅動電流下保持穩定性，有利于實現制備高功率的LED。
[0019]4、與商用的藍色熒光粉相比，本發明基質材料的制備過程簡單，產物易得，無廢水廢氣排放，環境良好，適合連續化生產。
【附圖說明】
[0020]圖1本發明制備的Sr2.93 (P04)2:0.07Eu 2+在監測波長為438nm得到的激發光譜圖；
[0021]圖2本發明制備的Sr2.93 (P04)2:0.07Eu 2+在激發波長為359nm得到的發射光譜圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將參照【附圖說明】本發明的具體實施方案。對于本領域的普通技術人員來說顯而易見的是:在不背離本發明的實質和范圍的情況下，可以從中進行各種改進和變化。因而，本發明涵蓋處于所附權利要求及其等同物的范圍之內的本發明的改進和變化。
[0023]實施實例1:Sr2.99 (Ρ04)2:0.0lEu 2+的制備
[0024]首先，按化學式Sr2.99 (P04)2:0.0lEu 2+的化學計量比稱取反應原料Sr 2C03 (A.R.)、NH4H2 (PO4) (A.R.)、Eu2O3 (A.R.)、H2BO3將稱好的原料放入研缽，充分研磨并混合均勻。
[0025]將混合均勻的樣品置于坩禍中，然后將坩禍放入氫氣、氮氣混合氣體氣氛的高溫爐中，以100°C /h的速率升溫至1000°C保溫6小時進行煅燒，自然冷卻到室溫；然后將燒結后得到的產物放入去離子水中加熱洗去助溶劑，重復洗滌3?5次；然后研磨過篩，把產物放入烘箱內80?100°C干燥2小時得到磷酸鹽藍色熒光粉。
[0026]實施實例2:Sr2.97 (PO4)2-0.03Eu 2+的制備
[0027]首先，按化學式Sr2.97(P04)2:0.03Eu 2+的化學計量比稱取反應原料SrO(A.R.)、NH4H2 (PO4) (A.R.)、Eu2O3 (A.R.)、Li2CO3將稱好的原料放入研缽，充分研磨并混合均勻。
[0028]將混合均勻的樣品置于坩禍中，然后將坩禍放入氫氣、氮氣混合氣體氣氛的高溫爐中，以100°C /h的速率升溫至1200°C保溫4小時進行煅燒，自然冷卻到室溫；然后將燒結后得到的產物放入去離子水中加熱洗去助溶劑，重復洗滌3?5次；然后研磨過篩，把產物放入烘箱內80?100°C干燥2小時得到磷酸鹽藍色熒光粉。
[0029]實施實例3:Sr2.95 (P04)2:0.05Eu 2+的制備
[0030]首先，按化學式Sr2.95(P04)2:0.05Eu 2+的化學計量比稱取反應原料SrO(A.R.)、(NH4) 3 (PO4) (A.R.)、Eu2O3 (A.R.)、NH4HF2將稱好的原料放入研缽，充分研磨并混合均勻。
[0031]將混合均勻的樣品置于坩禍中，然后將坩禍放入氫氣、氮氣混合氣體氣氛的高溫爐中，以100°C /h的速率升溫至1100°C保溫6小時進行煅燒，自然冷卻到室溫；然后將燒結后得到的產物放入去離子水中加熱洗去助溶劑，重復洗滌3?5次；然后研磨過篩，把產物放入烘箱內80?100°C干燥2小時得到磷酸鹽藍色熒光粉。
[0032]實施實例4:Sr2.93 (PO4)2 = 0.07Eu 2+的制備
[0033]首先，按化學式Sr2.93 (P04)2:0.07Eu 2+的化學計量比稱取反應原料Sr 2C03 (A.R.)、NH4H2 (PO4) (A.R.)、Eu2O3 (A.R.)、H2BO3將稱好的原料放入研缽，充分研磨并混合均勻。
[0034]將混合均勻的樣品置于坩禍中，然后將坩禍放入氫氣、氮氣混合氣體氣氛的高溫爐中，以100°C /h的速率升溫至1100°C保溫4小時進行煅燒，自然冷卻到室溫；然后將燒結后得到的產物放入去離子水中加熱洗去助溶劑，重復洗滌3?5次；然后研磨過篩，把產物放入烘箱內80?100°C干燥2小時得到磷酸鹽藍色熒光粉。如圖1所示為本發明制備的Sr2.93(PO4)2:0.07Eu 2+在監測波長為438nm得到的激發光譜圖；圖2所示為本發明制備的Sr2.93 (PO4)2=0.07Eu 2+在激發波長為359nm得到的發射光譜圖。
[0035]實施實例5:Sr2.90 (PO4)2 = 0.1Eu 2+的制備
[0036]首先，按化學式Sr2.9。(P04)2:0.1Eu 2+的化學計量比稱取反應原料Sr 2C03(A.R.)、NH4H2(PO4) (A.R.)、Eu2O3 (A.R.)、Li2CO3, NH4HF2將稱好的原料放入研缽，充分研磨并混合均勻。
[0037]將混合均勻的樣品置于坩禍中，然后將坩禍放入氫氣、氮氣混合氣體氣氛的高溫爐中，以100°C /h的速率升溫至1200°C保溫2小時進行煅燒，自然冷卻到室溫；然后將燒結后得到的產物放入去離子水中加熱洗去助溶劑，重復洗滌3?5次；然后研磨過篩，把產物放入烘箱內80?100°C干燥2小時得到磷酸鹽藍色熒光粉。
【主權項】
1.一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉，其特征在于:其組成成分由下述化學式表示:Sr3x(P04)2:xEu2+，x 取值范圍為 0.0Ol ?0.1。2.根據權利要求1所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟: ①根據化學通式Sr3x (PO4) 2:xEu 2+分別計算，稱取反應試劑含鍶的化合物、磷的化合物和氧化銪；再稱取以上樣品總質量的0.lwt%? 0.2*1:%的助溶劑； ②將稱好的試劑放入研缽，研磨并混合均勻后，把混合物放入坩禍中在還原氣氛下進行第一次煅燒，煅燒溫度為1000?1200°C，煅燒時間為2?6小時； ③自然冷卻后，經過后處理得到磷酸鹽藍色熒光粉。3.根據權利要求2所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟①中含有鍶的化合物為碳酸鍶、氧化鍶的一種或多種；含有磷的化合物磷酸二氫銨、磷酸氫銨、磷酸銨中的一種或多種；助溶劑為H2B03、NH4HF2, Li2COd^—種或多種。4.根據權利要求2所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟②中煅燒溫度升高的速率為10°C /min。5.根據權利要求2所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟③中還原氣氛為Η2/Ν2—合氣體，其中H 2體積含量為5%，N 2體積含量為95%。6.根據權利要求2所述的一種白光LED用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于:在所述的步驟③的后處理過程包括分離過濾、烘干、煅燒、破碎、粒度分級及過篩的至少三個工序。
【文檔編號】C09K11/71GK105885834SQ201510016681
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月12日
【發明人】沈常宇, 魏健, 曾紅燕
【申請人】中國計量學院