一種黃綠色熒光粉及其制備方法

文檔序號：10607106閱讀：898來源：國知局

一種黃綠色熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種可用于改善LED頻閃問題的黃綠色熒光粉，其化學結構式如下(Lu1?x?yCexPry)3(Al5?wTw)O12，其中T為Mg，Si或Ga中的一種，x為0.005~0.015，y為0.001~0.005，w為0~5；本發明還涉及該熒光粉的制備方法，所涉及的高壓制備法優于傳統的高溫燒結；其激發光譜范圍較寬，在400~500nm處有強吸收，與藍光芯片的發射光譜具有較高的匹配度；尤其是具有的長余輝性能可用于改善LED頻閃問題。
【專利說明】
一種黃綠色熒光粉及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于固體材料發光技術領域，具體涉及一種可被藍光有效激發的有效改善 LED頻閃問題的黃綠色熒光粉及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 白光LED作為一種新型的固體光源，以其節能，綠色環保，壽命長，體積小等諸多優點，在照明和顯示領域有著巨大的應用前景，從第一顆藍光芯片誕生到現在的十多年間，白光LED的發展異常迅猛，國內基本實現了從外延，芯片，熒光粉，封裝到應用的較完整的產業鏈，世界各國也都在關注并且投入巨資發展這一產業。
[0003] 一般，LED驅動電路都是采用恒流驅動LED負載工作。傳統的LED驅動電路包括LED 驅動器和輸出電容Cciut，LED驅動器將交流市電（工作頻率為50Hz)轉換為直流電提供給 LED負載，具體的，LED驅動器將交流市電Vin經過整流后，再轉換為直流電提供給LED負載。但是，由于LED驅動器輸出給LED負載的驅動電流包含有100Hz左右的交流分量，從而導致 LED發光時會出現人眼能夠感知到的頻閃現象。目前，研究人員主要通過對電路和電路元件進行優化，消除交流分量，來解決頻閃問題，在申請公布號CN 204119610 U中，其采用初級側調節架構與隔離式變壓器，有效的的改善了LED頻閃問題。在申請公開號CN103281838B 中，采用了一種消除LED頻閃的電路，包括濾波電路和具有恒流特性的可控器件。
[0004] 到目前為止，這種對電路及其器件優化消除頻閃仍從在以下問題：?這類方法所涉及的復雜電路，限制了工業化生產。@在通用照明領域，不能完全消除頻閃現象。因此，對于白光LED，能夠發現一種簡單易行，改善LED頻閃問題是目前的一個重要工作，對白光 LED產業和大規模工業化生產具有重要意義。
[0005]

【發明內容】

[0006] 針對現有白光LED存在的頻閃問題，本發明提供了一種可用于改善LED頻閃問題的黃綠色熒光粉及其制備方法。
[0007]為此，所采用的技術方案為：一種黃綠色熒光粉，化學式如下： (Lui-X-yCexPry)3(Al5-wTw)〇i2 其中T為Mg、Si或Ga中的一種； 0.005^x^0.015,0.001^y^0.005,0^w^5〇
[0008] 進一步的： X 為 0.011; y為0.003; w為3〇
[0009] -種黃綠色熒光粉的制備方法，包括如下步驟： (1)以1^^1、6&、1%、31&和?4勺氧化物為原料，并按化學結構式的組成和化學計量比稱取原料并混合，加入混合物質量分數為5%的H3B〇3助熔劑，在空氣中研磨均勻； (2 )在1550 °C高溫，0.7~0.9MPa高壓的氮氣氣氛下，進行燒結，保溫時間9h; (3)將步驟2所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即可制成用于改善LED頻閃問題的黃綠色熒光粉。
[0010] 所述步驟(1)中采用Ce、Pr、Ga共摻雜。
[0011] 本發明所涉及到的黃綠色熒光粉具有如下優點： 1) 在450~460nm的左右的藍光激發下，發射以500~540nm為主峰的黃綠光，熒光粉的色純度好： 2) 所制備的熒光粉具有余輝性能，能用于改善LED頻閃問題： 3) 其中共摻雜Ce、Ga、Pr具有高的發光強度，具有良好的余輝性能： 4) 該熒光粉的物理、化學性能十分穩定，并且無毒無公害： 5) 制備方法簡單，生產過程中無污染產生，原料易得，且成本廉價。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1為實施例1、2、3的焚光粉XRD圖譜;各角度衍射峰強度高，表明結晶性好，形成了良好的單相；圖2為實施例1、2、3的激發光譜;可以看出實施例2的激發光譜強度最高，Ce3+的最佳摻雜濃度為0.011; 圖3為實施例1、2、3的發射光譜;可以看出實施例2的發射光譜強度最高，Ce3+的最佳摻雜濃度為0.011; 圖4為實施例3、4、5的發射光譜;可以看出實施例4的發射光譜強度最高，制備黃綠色熒光粉的最佳合成壓強為0.9MPa; 圖5為實施例4、6、7的長余輝衰減圖譜;可以看出實施例6的余輝時間最長，表明配比為 LU2.967Ce〇.Q33Al2Ga3〇12的黃綠色焚光粉余輝時間最長；圖6為實施例6、8、9的長余輝衰減圖譜;可以看出Ga、Mg、Si取代A1的熒光粉，其中Ga取代余輝時間最長；圖7為實施例4、10的SEM圖譜，從圖中可以看出配比為Lu2.958CeQ.() 33Pr().(x)9Al2Ga3〇12的熒光粉顆粒分布均勻，呈球形，粒徑在20um左右；圖8為實施例6、1 0、1 1的余輝衰減圖譜，從圖中可以看出配比 LU2.958Ce〇.Q33Pr().(X)9Al2Ga3〇12 焚光粉的余輝時間最長。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]本發明涉及的LED用石植石結構黃綠色焚光粉的化學式：（Lm-x-yCe xPry)3(Al5-wTw) 〇12〇其中T為Mg，Si和Ga中的一種;且 0.005^x^0.015,0.001^y^0.005,0^w^5〇
[0016] T代表的元素為Ga時，此時制備的黃綠色熒光粉相對于其他元素摻雜(Mg，Si)具有更長的余輝衰減時間。
[0017] X取值為0.011時，使熒光粉不產生相變，保持晶體結構的穩定性，熒光粉具有良好的發光強度和余輝性能。
[0018] 7取值為0.003時，使熒光粉不產生相變，保持晶體結構的穩定性，熒光粉具有良好的發光強度和余輝性能。
[0019] W取值為3時，使熒光粉不產生相變，保持晶體結構的穩定性，熒光粉具有良好的發光強度和余輝性能。
[0020] 當制備本發明所述黃綠色熒光粉時，采用Ce、Pr和Ga共摻雜的方法，可使制備的黃綠色熒光粉有更強的發光強度，具有更長的余輝衰減時間。
[0021] 以下從具體實施例進一步說明本發明。
[0022] 實施例1 稱取Lu2〇3 (4N) 1.491mol、Ce〇2 (4N) 0.015mol、Pr60ii (4N) 0.0005 mol、Ah〇3 (4N) 2.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在犯氣氛，壓強為O.SMPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得 (Luo.imCeo.oosPro.otnhAhOu焚光粉，實施例1的XRD圖譜見圖1，從圖1可以得出，未出現雜相，具有較好的結晶性，形成了良好的單相。
[0023] 實施例2 稱取Lu2〇3 (4N) 1.4805mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.001 mol、Ah〇3 (4N) 2.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在犯氣氛，壓強為O.SMPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得 (Luo.imCeo.mPro.ooAAhOu焚光粉，實施例2的XRD圖譜見圖1，從圖1可以得出，未出現雜相，具有較好的結晶性，形成了良好的單相。
[0024] 實施例3 稱取Lu2〇3 (4N)1.473mol、Ce〇2 (4N) 0.045mol、Pr60ii (4N) 0.0015 mol、Al2〇3 (4N) 2.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在犯氣氛，壓強為O.SMPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得 (Lu Q.982Ce().()15Pr().()()3) 3Al5〇12焚光粉，實施例3的XRD圖譜見圖1，從圖1可以得出，未出現雜相，具有較好的結晶性，形成了良好的單相，實施例1、2、3的激發光譜見圖2,從圖中可以看出最佳摻雜濃度0.011Ce 3+激發光譜強度最高，實施例1、2、3的發射光譜見圖3,從圖中可以看出最佳摻雜濃度0.01 lCe3+發射光譜強度最高。
[0025] 實施例4 稱取Lu2〇3 (4N) 1.4775mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.002 mol、Ah〇3 (4N) 2.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在犯氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得 (Lu〇.985Ce〇.01lPr〇.004)3Al5〇12 焚光粉。
[0026] 實施例5 稱取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0045 mol、Al2〇3 (4N) 2.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在犯氣氛，壓強為l.OMPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得 (Lu〇.984Ceo.()iiPr().()()5)3Al5〇i2焚光粉，實施例2、4、5的發射光譜見圖4，其中在最佳壓強 0.9MPa合成條件下，發光強度最高。
[0027] 實施例6 稱取Lu2〇3 (4N) 1.482mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0005 mol、Ah〇3 (4N) lmol、Ga2〇3 (4N) 1.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在N2氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得(Lu〇.988Ceo.oiiPr〇.ooi)3(Al2Ga3)Oi2 焚光粉。
[0028] 實施例7 稱取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0005mol、Ga2〇3 (4N) 2.5mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在犯氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得 (Luo.imCeo.onPro.otnhGasOu熒光粉。實施例4、6、7的長余輝衰減圖譜見圖5。其中 (Lu〇.988Ceo.QiiPr().(X)i)3(Al2Ga3)Oi2 配比焚光粉，余輝時間最長。
[0029] 實施例8 稱取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Al2〇3 (4N) lmol、Pr60ii (4N) 0.0025mol、Mg0 (4N) 3mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在N2氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得(Lu〇.984Ce〇.01lPr〇.005)3(Al2Mg3)012焚光粉。
[0030] 實施例9 稱取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0005 mol、Ah〇3 (4N) lmol、Si02(4N) 3mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在N2氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得auo.gssCeo.mPro.txnhUhSidOu熒光粉。實施例6、8、9的長余輝衰減圖譜見圖6。從圖中可以看出配比（Lu〇.984Ceo.()iiPr().(X)i)3(Al2Ga3)Oi2焚光粉的余輝時間最長。
[0031] 實施例10 稱取Lu2〇3 (4N) 1.479mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Al2〇3 (4N) lmol、Ga2〇3 (4N) 1.5mol、Pr60n (4N) 0.0015 mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在N2氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得(Lu Q.986Ce().(mPr().(X)3)3(Al 2Ga3)012焚光，實施例4和實施例11的 SEM圖譜如圖7，從圖中可以看出配比為(Luo. 986Ceo. mPro. QQ3) 3 (Al2Ga3) 012的熒光粉顆粒分布均勻，呈球形，粒徑在20um左右。
[0032] 實施例11 稱取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Al2〇3 (4N) lmol、Ga2〇3 (4N) 1.5mol、Pr60n (4N) 0.0025 mol;將上述原料在空氣中混和均勻以后放入碳坩堝中，再將其迅速轉入高溫高壓爐中，在N2氣氛，壓強為0.9MPa中保溫9小時，將上述所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即得(Luo.mCeo.onPro.msMAhGadOu熒光粉。實施例6、10、11的余輝衰減圖譜如圖8,從圖中可以看出配比（Luo.mCeo.mPro.ooAUhGadOu焚光粉的余輝時間最長。
【主權項】
1. 一種黃綠色熒光粉，其特征在于:化學式如下： (Lupx-yCexPry)3(Al5-wTw)0i2 其中T為Mg、Si或Ga中的一種； 0.005彡x彡0.015，0.001彡y 彡0.005，0彡w彡 5。2. 如權利要求1所述的黃綠色熒光粉，其特征在于:X為0.011。3. 如權利要求1所述的黃綠色熒光粉，其特征在于:y為0.003。4. 如權利要求1所述的黃綠色熒光粉，其特征在于為3。5. 權利要求1至4任一項所述的黃綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:包括如下步驟： (1)以1^1^1、6&、1%、31、(^和?4勺氧化物為原料，并按化學結構式的組成和化學計量比稱取原料并混合，加入混合物質量分數為5%的H3B〇3助熔劑，在空氣中研磨均勻； (2 )在1550 °C高溫，0.7~0.9MPa高壓的氮氣氣氛下，進行燒結，保溫時間9h; (3)將步驟2所得的物料破碎、酸洗除雜、過篩、烘干，即可制成用于改善LED頻閃問題的黃綠色熒光粉。6. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中采用Ce、Pr、Ga共摻雜。
【文檔編號】C09K11/80GK105969355SQ201610305548
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】張尚虎, 王育華, 周宏亮, 王振斌, 方中心, 張加馳, 李樹勝, 孟玉琴, 唐東梅, 許有喆
【申請人】甘肅稀土新材料股份有限公司

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