一種用于ac-led的綠色熒光材料及其制備方法

專利名稱：一種用于ac-led的綠色熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED熒光材料及其制備方法，具體地說是一種用于AC-LED的綠色熒光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
LED是一種能夠把電能直接轉(zhuǎn)化為光能的固態(tài)半導(dǎo)體器件，利用LED作為發(fā)光源的照明系統(tǒng)俗稱固態(tài)半導(dǎo)體照明，它具有能效高、熱輻射少、體積小、耐震、制造和使用過程中無汞污染等顯著優(yōu)點(diǎn)，被稱為繼白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈之后的第四代綠色照明。目前LED已成功應(yīng)用于液晶顯示器背光源、大屏幕顯示器、汽車、景觀裝飾、風(fēng)光互補(bǔ)路燈等。LED在大屏幕顯示屏與液晶顯示器背光源的應(yīng)用，不僅改變傳統(tǒng)文化信息傳播方式，而且顯著提升了人類的生活品質(zhì)，例如，以LED為背光源的超薄、超低能耗液晶電視和筆記本電腦和 大屏幕LED顯示屏在戶外廣場、證券交易所以及舞臺背景方面的應(yīng)用等。但從驅(qū)動電壓來看，LED目前基本上都是采用低電壓(V = 2-3. 6V)、大電流(If =200-1500mA)工作模式，即必須提供合適的直流電流才能正常發(fā)光，而且光的強(qiáng)弱與顏色與電流有關(guān)。而全球家用照明使用的都是110或220V高壓交流電，所以必須使用降壓技術(shù)來獲得較低的電壓才能驅(qū)動LED。常用變壓器或開關(guān)電源降壓，然后將交流(AC)變換成直流(DC)，再變換成直流恒流源，才能促使LED光源發(fā)光以及提供穩(wěn)定光色。因此，DC-LED光源的系統(tǒng)應(yīng)用方案必然是變壓器+整流(或開關(guān)電源)+恒流源+LED光源。對此，LED燈具里必然要有一定的空間來安置這個模塊。但是對于某些器件，例如E27標(biāo)準(zhǔn)螺口燈泡，空間十分有限，一方面很難安置這些電子器件；另一方面，無論是經(jīng)由變壓器+整流或是開關(guān)電源降壓，系統(tǒng)在交流、直流之間轉(zhuǎn)換時約15-30%的電力被損耗；再者，交直流轉(zhuǎn)換器是一種隨時間會老化、壞掉的電子元器件，其壽命遠(yuǎn)比LED光源本身短。故目前很多LED燈具壞掉，并不是LED光源壽命已盡，而是LED燈具使用的交直流轉(zhuǎn)換器先壞掉了。為此，有人提出采用交流電直接驅(qū)動LED進(jìn)行工作，簡稱為AC-LED。AC-LED工作的原理是采用交錯矩陣式排列工藝，將超細(xì)LED晶粒在生長芯片時組合成若干串，使其耐受110或120V高壓電；同時在芯片設(shè)計(jì)中加入橋式電路，利用LED pn結(jié)的二極管特性兼作整流，使AC電流可雙向?qū)?。AC-LED首見于2005年I月26日韓國首爾半導(dǎo)體(株)及美國III-NTechnology公司的公開發(fā)表會。同年3月，中國臺灣“工業(yè)技術(shù)研究院(ITRI) ”對外宣布已開發(fā)出可直接在IlOV交流電壓下使用的AC-LED。與DC-LED相比，AC-LED能夠兼容傳統(tǒng)照明電壓，可直接插拔使用，不僅節(jié)省了變壓器和交直流轉(zhuǎn)換器的費(fèi)用，也避免LED光源本身還沒壞但轉(zhuǎn)換器卻先壞掉的窘境，而且省下DC-LED在交流、直流電之間轉(zhuǎn)換時15-30%的電力耗損，系統(tǒng)應(yīng)用方案將大大簡化。由于流經(jīng)LED的電壓必須高于LED的閾值電壓時LED才會點(diǎn)亮，那么隨著交流電壓的周期性改變，在LED兩次點(diǎn)亮之間必然存在不發(fā)光的黑暗周期。又由于AC-LED中單個LED是通過逐個串聯(lián)的方式連接起來，周期性的黑暗周期造成AC-LED存在閃光問題。就全球廣泛使用的50/60HZ以及110/220交流電而言，交流LED的黑暗周期為4_16毫秒，相對于人眼約O. I秒的分辨時間而言，裸眼幾乎分辨不出AC-LED的閃光問題，但是當(dāng)采用攝像機(jī)錄像以及使用照相機(jī)拍照時，可以清晰發(fā)現(xiàn)閃光問題。LED白光通常是利用LED芯片發(fā)射的藍(lán)光與熒光粉發(fā)射的黃光或者采用LED芯片發(fā)射的近紫外光激發(fā)紅綠藍(lán)三基色熒光粉產(chǎn)生。如果熒光粉發(fā)光具有適當(dāng)余輝，那么利用熒光粉的余輝有可能彌補(bǔ)LED的黑暗周期，從而有助于消除LED的黑暗周期。因此，熒光材料為克服AC-LED的閃光問題提供了解決方案。SrAl2O4:Eu3+，Dy3+是廣泛使用的綠色熒光粉。合成SrAl2O4:Eu3+，Dy3+時必需使用H3BO3作為助熔劑。H3BO3F僅作為助熔劑降低反應(yīng)活化能以及促進(jìn)晶粒生長，而且與氧空位形成BO廣(i. e. [BO3-V0]3-)電子缺陷中心，進(jìn)而與Dy3+取代Sr2+形成的缺陷中心Dy3+(i.e. [Dy-BO4-Vsr]2 )相互作用，延長余輝時間(J. Alloys and Compounds 354,2003:221 ；Mater. Res. Bull. 39,2004 :331)。但是，使用 H3BO3 作為助熔劑合成 SrAl2O4 = Eu3+, Dy3+ 總是面臨的問題是當(dāng)H3BO3添加量較多時，總出現(xiàn)Sr4Al14O25雜質(zhì)相伴隨SrAl2O4生成，這種雜質(zhì)相一方面造成發(fā)光強(qiáng)度降低，另一方面是使發(fā)射光譜顏色改變，再者是使合成物質(zhì)結(jié)塊，變 得非常硬，必需進(jìn)行粉碎性破壞，而粉碎過程產(chǎn)生的晶體缺陷使發(fā)光效率急劇降低；如果添加量較少，硼酸又難以起到助熔劑的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種用于AC-LED的綠色熒光材料及其制備方法，所要解決的技術(shù)問題是提供一種適于交流驅(qū)動LED芯片激發(fā)的綠色熒光材料；并在解決該熒光材料雜質(zhì)伴生問題的同時提高其發(fā)光效率。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，通過聯(lián)合添加硼酸和稀土元素，能夠有效抑制合成SrAl2O4時的伴生雜相Sr4Al14O25，進(jìn)而提高SrAl2O4 = Eu2+的發(fā)光效率，稀土元素能夠起到類似于煉鋼過程中的“排砂”作用，促使過量硼酸從SrAl2O4體內(nèi)中懸浮液表面，在表面生成一層松軟物質(zhì)。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明用于AC-LED的綠色熒光材料，其特征在于其組成由以下通式(I)表示(M1^yIxEuy)Al2O4........................(I),通常簡寫為MAl2O4:Eu2+，In+ ；其中M選自Ca、Sr、Ba、Mg中的一種或幾種，改變M可以調(diào)節(jié)熒光材料的發(fā)光顏色；I 選自高熔點(diǎn)稀土元素 Gd、Y、La、Sm、Nd、Pr、Tb、Dy、Er、Tm、Yb、Lu 中的一種或幾種，為雜相抑制劑，若為多種時比例任意；通式⑴中O < X彡O. 04，當(dāng)X大于O. 04時發(fā)光強(qiáng)度隨M的添加急劇降低；0< y ^ O. 05，Eu2+為發(fā)光中心，其中最佳含量為y = O. 02 ；MA1204為基質(zhì)。本發(fā)明用于AC-LED的綠色熒光材料的制備方法，為固相反應(yīng)法，包括混料、預(yù)燒、高溫?zé)Y(jié)、濕磨、過濾、干燥和晶體缺陷修復(fù)各單元過程，其特征在于所述混料是按配比量稱取各原料后加入硼酸，采用研磨或球磨的方式混合均勻得混合料；其中各原料為M和I的含氧化合物，所述含氧化合物包括氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽或堿式氧化物；加入硼酸的摩爾量與M、I和Eu總摩爾量之比不大于3/10 ；H3BO3為反應(yīng)助熔劑。所述配比量是指按通式(I)所示的組成及其限定的比例計(jì)量后稱取的量。
所述預(yù)燒是將混合料裝入坩堝內(nèi)壓緊并加蓋，在空氣中于500-1000°C保溫3-8小時得到預(yù)燒料；所述高溫?zé)Y(jié)是將預(yù)燒料研磨后裝入坩堝內(nèi)壓緊并加蓋，隨后將坩堝置于高溫爐內(nèi)，在氮?dú)溥€原氣氛下于1200-1400°C燒結(jié)3-9小時得到高溫?zé)Y(jié)料；經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后過量的硼酸被稀土元素從高溫?zé)Y(jié)料的內(nèi)部排除，析出浮在高溫?zé)Y(jié)料的表面，在高溫?zé)Y(jié)料的表面生成一層松軟的物質(zhì)。將高溫?zé)Y(jié)料表面松軟物質(zhì)剝除后濕球磨，過濾并干燥，隨后裝入坩堝內(nèi)，在氮?dú)溥€原氣氛下于600-1200°C燒結(jié)2-8小時，以修復(fù)球磨粉碎過程中產(chǎn)生的晶體缺陷，進(jìn)一步提聞發(fā)光強(qiáng)度。所述氮?dú)溥€原氣氛中氫氣和氮?dú)獾捏w積比為5 : 95-25 : 75。濕球磨時所用濕磨介質(zhì)為酒精。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明首次提出針對交流驅(qū)動LED所需熒光材料進(jìn)行專業(yè)研究。AC-LED由韓國首爾半導(dǎo)體率先發(fā)布，臺灣工研院光電所以及臺灣晶元光電等芯片企業(yè)也具備AC-LED生產(chǎn)能力，但由于AC-LED通過多芯片串聯(lián)，售價高，所以目前廣泛應(yīng)用的都是DC-LED，特別是臺灣企業(yè)推出50V直流驅(qū)動的HV LED，致使AC-LED的發(fā)展經(jīng)歷波折。2012年2月13日，韓國首爾半導(dǎo)體宣布推出交流LED型熒光Acrich2線性模塊，這標(biāo)志AC-LED的普及向前邁了一大步。該模塊的使用壽命是直流LED產(chǎn)品的兩倍，并能減少一半的實(shí)際耗電量，但是目前AC-LED多芯片封轉(zhuǎn)都是沿用DC-LED封裝所使用的熒光材料，存在閃光問題致命缺陷，尚無針對AC-LED應(yīng)用所需的熒光材料展開專業(yè)研究。2、本發(fā)明首次提出利用熒光材料的適當(dāng)余輝與交流驅(qū)動LED芯片相配合進(jìn)行白光LED封裝，借助熒光材料的余輝，有助于彌補(bǔ)交流LED在連續(xù)兩次點(diǎn)亮之間的黑暗周期，從而消除交流LED的閃光問題。3、本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，在合成SrAl2O4: Eu2+熒光粉過程中，聯(lián)合添加H3BO3與稀土元素，能夠有效抑制SrAl2O4物質(zhì)的半生雜相Sr4Al14025并顯著提高發(fā)光強(qiáng)度。SrAl2O4: Eu2+，Dy3+是商用夜光粉，且合成此類夜光粉必須使用硼酸作為助熔劑，在合成SrAl2O4物質(zhì)時總有物質(zhì)的半生雜相Sr4Al14O25，長期以來對如何抑制、消除半生雜相Sr4Al14O25 —直沒有很好辦法，本發(fā)明提供了一種解決措施。4、本發(fā)明合成熒光材料與傳統(tǒng)夜光粉顯著不同，夜光粉主要是通過吸收太陽光中的紫外線進(jìn)行激發(fā)、蓄能，然后在夜間持續(xù)發(fā)光，發(fā)光時間最多長達(dá)12小時；而本發(fā)明提出開發(fā)的交流LED熒光材料其激發(fā)波長必需能夠與LED芯片發(fā)射的藍(lán)光或近紫外光相匹配，且發(fā)射光譜范圍必需能夠滿足白光配光要求，交流LED的黑暗周期為4-20毫秒，所以應(yīng)用于交流LED熒光粉的余輝時間為毫秒量級即可。
5、在高溫?zé)Y(jié)過程中，H3BO3首先轉(zhuǎn)換為B2O3并在高溫下?lián)]發(fā)，過量H3BO3促使SrO與Al2O3反應(yīng)生成Sr4Al14O25雜相，殘留的B元素易于生成SrB4O7玻璃相或者以B2O3玻璃態(tài)分布于晶界上，顯著降低發(fā)光強(qiáng)度并使樣品變硬。本發(fā)明在合成SrAl2O4:Eu2+熒光粉過程中，添加的稀土元素起到“排砂”作用，一方面H3BO3依然可以促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，另一方面進(jìn)行反應(yīng)后，過量硼酸被稀土元素從SrAl2O4體內(nèi)排除，析出浮在坩堝內(nèi)的樣品表面，在表面生成一層松軟物質(zhì)。這種作用的具體機(jī)理不詳，但尚未見到類似報(bào)道。四

圖I為實(shí)施例I制備的添加不同含量助熔劑H3BO3合成熒光材料的激發(fā)與發(fā)射光譜。其中(a)為發(fā)射光譜；(b)為激發(fā)光譜。圖2為實(shí)施例I制備的(a)不添加助熔劑硼酸、(b)添加z = O. 2硼酸、(c)硼酸與稀土元素聯(lián)合添加以及(d)標(biāo)準(zhǔn)SrAl2O4(JCPDS74-0794)樣品的XRD圖譜。圖3為實(shí)施例2制備的不同濃度Eu2+激活SrAl2O4物質(zhì)的發(fā)射光譜。圖4為摻雜不同濃度Y3+對SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜的影響。圖5為摻雜不同濃度Gd3+對SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜的影響。圖6為摻雜不同濃度Sm2+對SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜的影響。圖7為摻雜不同濃度Dy3+對SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜的影響。圖8為不同Sr/Ba/Ca濃度配比對合成的(Sr，Ba, Ca) Al2O4 = Eu2+熒光材料發(fā)射光譜的影響。圖9為本發(fā)明制備的不同熒光材料的發(fā)光強(qiáng)度與余輝衰減時間之間的關(guān)系曲線。
五具體實(shí)施例方式實(shí)施例I (Sr0 98Eu0 02)A1204+zH3B03本實(shí)施例制備的樣品z的取值分別為0，0. 05，O. 1,0. 2和O. 3。以SrC03、A1203、Eu2O3和H3BO3為原料，按配比量稱取各種原料，利用瑪瑙研缽對各種原料進(jìn)行充分研磨得到混合料，將混合料裝入坩堝內(nèi)壓緊并加蓋，在大氣環(huán)境中于800°C預(yù)燒2小時，出爐后進(jìn)行二次研磨，然后再裝入坩堝內(nèi)壓緊并加蓋，接著把裝有樣品的坩堝放入高溫管式爐內(nèi)，分別以5°C /min升溫和降溫，在體積比H2/N2 = 5/95還原氣氛下于1300°C燒結(jié)4小時，出爐后把樣品按照重量比一球樣酒精=10 I 3裝入球磨罐，利用濕磨方式把樣品粉碎，過篩后得到半成品，最后半成品裝入坩堝，在H2/N2 = 5/95還原氣氛下于800°C燒結(jié)2小時，修復(fù)濕磨過程產(chǎn)生的晶體缺陷。圖I給出沒有添加以及添加不同含量助熔劑H3BO3合成熒光材料在420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜。相對于沒有添加助熔劑的樣品，當(dāng)助熔劑添加量z = O. 05和O. I時發(fā)光強(qiáng)度顯著提高，且當(dāng)添加量z = O. 05時發(fā)光最光強(qiáng)；當(dāng)助熔劑添加量增大至z = O. 2和O. 3時，發(fā)光強(qiáng)度雖然也有明顯提升，但發(fā)射光譜峰值藍(lán)移；相對于添加量為z = O. 05時的最大光強(qiáng)而言，發(fā)光強(qiáng)度隨硼酸量的增加而逐漸降低。圖I中發(fā)光光譜藍(lán)移是由于Sr4Al14O25雜質(zhì)相造成，Sr4Al14O25IEu2+發(fā)射峰為490nm左右。圖I中發(fā)射光譜藍(lán)移隨硼酸含量從z = O. I增至O. 3而逐漸藍(lán)移且發(fā)光強(qiáng)度逐漸降低，這是由于反應(yīng)生成Sr4Al14O25的量越來越多所致。從圖2可見，當(dāng)不加硼酸時，合成樣品中出現(xiàn)Al2O3典型衍射峰，說明原料沒有充分反應(yīng)。當(dāng)添加z = O. 2硼酸時，Al2O3衍射峰消失，說明硼酸作為助熔劑有效促進(jìn)了反應(yīng)進(jìn)行，但是衍射圖譜中出現(xiàn)了 Sr4Al14O25雜質(zhì)相。
實(shí)施例2 (SivyEuy) Α1204+0· IH3BO3本實(shí)施例制備的樣品y的取值分別為O. 01，O. 02，O. 03和O. 04。本實(shí)施例合成熒光材料方法與實(shí)施例I相同，助熔劑H3BO3添加量z = O. 1M。
不同濃度Eu2+激活SrAl2O4物質(zhì)的發(fā)射光譜如圖3所示，從中可見Eu2+最佳濃度y= 0.02。該最佳樣品的τ 1/1(|余輝裳減時間為4. 7秒,如圖9所不。因此，使用此類突光材料能夠有效彌補(bǔ)其黑暗周期內(nèi)的發(fā)光不實(shí)施例3 (Sr0. 98_xEu0. 02ΥΧ) Α1204+0. 15Η3Β03本實(shí)施例制備的樣品X的取值分別為0,0. 005，O. 01，O. 02和O. 03。本實(shí)施例合成熒光材料方法與實(shí)施例I相同，助熔劑H3BO3添加量ζ = O. 15，使用Y3+物質(zhì)的原料為υ2ο3。對于O. 02Μ Eu2+激活SrAl2O4物質(zhì)，向其中摻入不同Y3+，其發(fā)射光譜隨Y3+濃度變化如圖4所示,從中可見Y3+最佳濃度X = O. 01。該最佳樣品的τ 1/1(|余輝衰減時間為6. 5秒，如圖9所示。因此，使用此類熒光材料能夠有效彌補(bǔ)其黑暗周期內(nèi)的發(fā)光不足。實(shí)施例4 (Sr0. 98_xEu0. 02Gdx) Α1204+0. 15Η3Β03本實(shí)施例制備的樣品X的取值分別為0，0· 005,0. 01,0. 02和O. 03。本實(shí)施例合成熒光材料方法與實(shí)施例I相同，助熔劑H3BO3添加量ζ = O. 15，使用Gd3+物質(zhì)的原料為Gd203。對于O. 02M Eu2+激活SrAl2O4物質(zhì)，向其中摻入不同Gd3+，其發(fā)射光譜隨Gd3+濃度變化如圖5所示,從中可見Gd3+最佳濃度為X = O. 01。該最佳樣品的τ 1/10余輝衰減時間為7. 3秒，如圖9所示。因此，使用此類熒光材料能夠有效彌補(bǔ)其黑暗周期內(nèi)的發(fā)光不足。實(shí)施例5 (Sr0. 98_xEu0. 02Smx) Α1204+0. 15Η3Β03本實(shí)施例制備的樣品X的取值分別為0,0. 005，O. 01，O. 02和O. 03。本實(shí)施例合成熒光材料方法與實(shí)施例I相同，助熔劑H3BO3添加量ζ = O. 15，使用Sm2+物質(zhì)的原料為Sm2O3,由于Sm3+價態(tài)不穩(wěn)定,在還原氣氛下會轉(zhuǎn)變?yōu)镾m2+。對于O. 02Μ Eu2+激活SrAl2O4物質(zhì)，向其中摻入不同Sm2+，其發(fā)射光譜隨Sm2+濃度變化如圖5所示，從中可見Sm2+最佳濃度為X = 0.01。該最佳樣品的τ1/κι余輝衰減時間為3. I秒，如圖9所示。因此，使用此類熒光材料能夠有效彌補(bǔ)其黑暗周期內(nèi)的發(fā)光不足。實(shí)施例6 (Sr0 98-xEu0 02Dyx) Α1204+0. 15H3B03本實(shí)施例制備的樣品X的取值分別為0,0. 005，O. 01，O. 02和O. 03。本實(shí)施例合成熒光材料方法與實(shí)施例I相同，助熔劑H3BO3添加量z = O. 15，使用Dy3+物質(zhì)的原料為Dy203。對于O. 02M Eu2+激活SrAl2O4物質(zhì)，向其中摻入不同Dy3+，其發(fā)射光譜隨Dy3+濃度變化如圖5所示，從圖5可見，當(dāng)向其中摻入X = O. 005和0.01的Dy3+時，發(fā)光強(qiáng)度雖然有提升，但是效果不明顯；隨著Dy3+濃度進(jìn)一步增大至X = O. 02和O. 03時，發(fā)光強(qiáng)度隨Dy3+的摻入而急劇降低。從長余輝熒光粉角度，Dy3+是形成空穴中心，延長余輝時間的一種必備離子，而從抑制SrAl2O4物質(zhì)的伴生雜相Sr4Al14O25以及提高SrAl2O4物質(zhì)發(fā)光強(qiáng)度角度，Dy3+卻不是很好的摻雜離子。實(shí)施例7 [ (Sr1^tBasCat) 0 98Eu0 02] Α1204+0. 15H3B03本實(shí)施例制備的樣品s和t的取值分別為s = O, t = I. O ;s = O, t = O. I ;s = O,t = O. 2 ;s = I. O, t = O ;s = O. I, t = O ;s = O. 2, t = O ;s = O. 3, t = O. 3 和 s = O. 2,t = 0. 2。。本實(shí)施例合成熒光材料方法與實(shí)施例I相似，以SrC03、BaCO3> CaCO3> A1203、Eu2O3和H3BO3為初始原料，經(jīng)大氣環(huán)境中800°C預(yù)燒2小時后，二次研磨，接著在體積比H2/N2 =25/75還原氣氛下于1200°C燒結(jié)6小時，出爐后把樣品加酒精球磨粉碎，過篩、烘干，最后在H2/N2 = 5/95還原氣氛下于1000°C燒結(jié)2小時，修復(fù)濕磨過程產(chǎn)生的晶體缺陷。如圖8所示的發(fā)射光譜表明，Ba或Ca的摻入對使SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜藍(lán)移。當(dāng)樣品組分為CaAl2O4 = Eu2+時，發(fā)射光譜峰值為441nm藍(lán)色；當(dāng)樣品組分為BaAl2O4 = Eu2+時，發(fā)射光譜為藍(lán)綠色(青色)。無論Ba或Ca的濃度如何配比，都無法使SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜紅移。實(shí)施例分析說明實(shí)施例I說明合成SrAl2O4物質(zhì)時，如果不添加助熔劑硼酸，那么反應(yīng)難以進(jìn)行；如果添加的量過多，那么又有Sr4Al14O25雜質(zhì)相出現(xiàn)。實(shí)施例2說明Eu2+說明在SrAl2O4物質(zhì)體系中Eu2+最佳摻雜量為O. 02M,所以本發(fā)明中研究稀土離子對雜質(zhì)相的一直以及對提高發(fā)光強(qiáng)度的貢獻(xiàn)都是以此數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)。實(shí)施例3、4和5證實(shí)摻入Y3+、Gd3+和Sm2+均能有效提高SrAl2O4 = Eu2+發(fā)光強(qiáng)度，且稀土離子最佳摻雜量為O. 01M。否則發(fā)光強(qiáng)度隨摻雜濃度繼續(xù)增大而急劇降低。Dy3+是夜光粉SrAl2O4 = Eu2+, Dy3+物質(zhì)物質(zhì)中形成缺陷中心必備的離子，但實(shí)施例6說明Dy3+卻不是提高發(fā)光強(qiáng)度的有效摻雜離子，即Dy3+對抑制SrAl2O4物質(zhì)的伴生雜相Sr4Al14O25沒有效，所以在傳統(tǒng)合成SrAl2O4 = Eu2+, Dy3+長余輝熒光粉時總難以控制Sr4Al14O25雜質(zhì)相的出現(xiàn)。在高溫陶瓷燒結(jié)過程中，經(jīng)常摻入Y203、Gd2O3和CeO2等稀土氧化物，用來提高燒結(jié)性能、提高材料的抗燒蝕性能或穩(wěn)定材料相。
實(shí)施例7說明，通過摻入Ba或Ca，能夠改變SrAl2O4:Eu2+發(fā)光顏色，且使發(fā)射光譜藍(lán)移，但無論Sr/Ba/Ca比例濃度如何，都無法使SrAl2O4 = Eu2+發(fā)射光譜紅移。圖9所示的余輝衰減時間表明，對于使用硼酸作為助熔劑合成的SrAl2O4 = Eu2+樣品以及共摻雜Y3+、Gd3+、Sm3+或Dy3+之后的樣品，其熒光壽命均為秒量級，因此，相對于交流LED毫米量級的黑暗周期而言，使用此類熒光材料能夠有效彌補(bǔ)其黑暗周期內(nèi)的發(fā)光不足。
權(quán)利要求
1.一種用于AC-LED的綠色熒光材料，其特征在于其組成由以下通式(I)表示 (M1^yIxEuy)Al2O4........................(I)， 其中M選自Ca、Sr、Ba、Mg中的一種或幾種； I 選自 Gd、Y、La、Sm、Nd、Pr、Tb、Dy、Er、Tm、Yb、Lu 中的一種或幾種； 通式⑴中O < X≤O. 04，0 < ≤O. 05。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于AC-LED的綠色熒光材料，其特征在于..I= O. 02。
3.—種權(quán)利要求I或2所述的用于AC-LED的綠色熒光材料的制備方法，為固相反應(yīng)法，包括混料、預(yù)燒、高溫?zé)Y(jié)、濕磨、過濾、干燥和晶體缺陷修復(fù)各單元過程，其特征在于 所述混料是按配比量稱取各原料后加入硼酸，采用研磨或球磨的方式混合均勻得混合料；其中各原料為M和I的含氧化合物，所述含氧化合物包括氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽或堿式氧化物；加入硼酸的摩爾量與M、I和Eu總摩爾量之比不大于3/10 ； 所述預(yù)燒是將混合料裝入坩堝內(nèi)壓緊并加蓋，在空氣中于500-1000°C保溫3-8小時得到預(yù)燒料； 所述高溫?zé)Y(jié)是將預(yù)燒料研磨后裝入坩堝內(nèi)壓緊并加蓋，隨后將坩堝置于高溫爐內(nèi)，在氮?dú)溥€原氣氛下于1200-1400°C燒結(jié)3-9小時得到高溫?zé)Y(jié)料； 將高溫?zé)Y(jié)料表面松軟物質(zhì)剝?nèi)ズ鬂袂蚰ィ^濾并干燥，隨后裝入坩堝內(nèi)，在氮?dú)溥€原氣氛下于600-1200°C燒結(jié)2-8小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于所述氮?dú)溥€原氣氛中氫氣和氮?dú)獾捏w積比為5 95-25 75。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于AC-LED的綠色熒光材料及其制備方法，其中用于AC-LED的綠色熒光材料的組成通式為(M1-x-yIxEuy)Al2O4；0＜x≤0.04，0＜y≤0.05。本發(fā)明在合成熒光材料過程中聯(lián)合添加H3BO3與稀土元素，能夠有效抑制SrAl2O4物質(zhì)的半生雜相Sr4Al14O25并顯著提高發(fā)光強(qiáng)度。本發(fā)明熒光材料的適當(dāng)余輝與交流驅(qū)動LED芯片相配合進(jìn)行白光LED封裝，借助熒光材料的余輝，有助于彌補(bǔ)交流LED在連續(xù)兩次點(diǎn)亮之間的黑暗周期，從而消除交流LED的閃光問題。
文檔編號C09K11/64GK102618265SQ20121005738
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者劉法涌, 劉衍芳, 張耀, 王雷, 羅安琪, 蔣陽, 陳雷 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)