一種白光LED用藍色熒光粉及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及稀土發(fā)光材料技術領域，尤其是涉及一種白光led用磷酸鹽藍色熒光粉及其制備方法。

背景技術：

白光led是一種將電能轉換為白光的固體電致發(fā)光器件，具有節(jié)能環(huán)保、發(fā)光效率高、體積小、壽命長、安全、使用方便等優(yōu)點，被認為是繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈之后的第四代照明光源，是21世紀的綠色照明光源，是未來照明市場上的主流產品。

目前，實現(xiàn)白光led主要通過以下三種方式：⑴藍光led芯片與黃色熒光材料組合；⑵紫光led芯片與三基色熒光材料組合；⑶藍光led芯片與紅色和綠色熒光材料組合。這三種方法價格低廉、制備工藝簡單，其中藍光led芯片與黃色熒光材料組合是研究最早也是最成熟的方法，已經實現(xiàn)了商業(yè)化。然而到目前為止，它仍存在不足，如顯色指數(shù)較低、色溫較高，不能作為室內照明使用。為了提高白光led的顯色性，各國科學家相繼研發(fā)出了藍光led芯片與紅、綠色熒光材料組合和紫光led芯片與三基色熒光材料組合的另外兩種實現(xiàn)白光led的方法。

目前ingan芯片的發(fā)射波長已經移至近紫外區(qū)域，能為熒光粉提供更高的激發(fā)能量，受激發(fā)后熒光粉容易產生可見光，因此基于紫外光激發(fā)的熒光粉可探索的種類繁多，有很好的發(fā)展前景。此外，采用紫光led芯片與三基色熒光材料組合的方法可以克服顯色指數(shù)較低、色溫較高的不足，且led發(fā)光性能穩(wěn)定，因為其顏色只由熒光粉決定。因此，使用近紫外ingan芯片和藍、黃熒光粉或者與三基色熒光粉組合來實現(xiàn)白光的方案已經成為目前白光led行業(yè)發(fā)展的熱點。藍色熒光粉則是該方案中不可缺少的成分。

led用藍色熒光粉主要分為幾大體系：硫化物熒光粉、硅酸鹽熒光粉、硅基氮(氧)化物熒光粉、磷酸鹽熒光粉、鋁酸鹽熒光粉和其他藍色熒光粉。硫化物藍色熒光粉如calaga3s6o：eu²⁺。硅酸鹽藍色熒光粉如：msio4：eu²⁺(m＝ca、sr、ba)、y2sio5：ce³⁺、sral2si2o8：eu²⁺、m3mgsi2o8：eu²⁺(m＝ba、sr)等。硅基氮(氧)化物藍色熒光粉如basi2o2n2：eu²⁺、ca2si5n8：ce³⁺和ba2si5n8：ce³⁺和sr2si5n8：ce³⁺等。磷酸鹽熒光粉如lisrpo4：eu²⁺、ksrpo4：eu²⁺、srmg2(po4)2：eu²⁺和sr5(po4)3cl：eu²⁺等。鋁酸鹽藍色熒光粉如bamgal10o17：eu²⁺。其他藍色熒光粉如ca2b5o9cl：eu²⁺、srzno2：bi³⁺和srzno2：bi³⁺，m⁺(m＝li、na、k)等。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好，生產成本低的白光led用磷酸鹽藍色熒光粉。本發(fā)明的另一個目的是提供上述白光led用磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法。

實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是：

一種白光led用磷酸鹽藍色熒光粉，該熒光粉具有如下化學表示式：

ca1-xm6(sio4)2(po4)2：xeu²⁺，其中，m為mg和zn中任意一種，x為0.001～0.1。

一種磷酸鹽藍色熒光粉的制備方法，包括如下步驟：(1)以碳酸鈣、含m的化合物、二氧化硅、含[po4]^3-化合物和氧化銪，按化學表達式ca1-xm6(sio4)2(po4)2：xeu²⁺的摩爾比稱取所述原料，其中，m為mg和zn中任意一種，x為0.001～0.1，得到混合物；(2)將該混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛下1100～1250℃條件下燒結2～7小時，后冷卻到室溫得到所述磷酸鹽藍色熒光粉。

作為優(yōu)選，所述含有m的化合物為碳酸鎂和氧化鋅中任意一種。

作為優(yōu)選，po4]^3-化合物為磷酸氫二銨或磷酸二氫銨中一種。

作為優(yōu)選，所述還原氣氛為氮氫混合氣或co氣氛。

采用上述技術方案的一種白光led用磷酸鹽藍色熒光粉，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明的熒光粉以磷酸鹽為基質材料，具有化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好，原料價廉易得生產成本低，燒結溫度低等優(yōu)點。相比硫化物藍色熒光粉，本發(fā)明熱穩(wěn)定性好。相比硅酸鹽藍色熒光粉，本發(fā)明顆粒粒度均勻，燒結溫度較低。相比硅基氮(氧)化物藍色熒光粉，本發(fā)明合成工藝簡單，燒結溫度低及原料價廉易得。相比鋁酸鹽藍色熒光粉，本發(fā)明制備溫度低，顆粒粒徑較小，發(fā)光亮度和發(fā)光效率高，且物理化學性能穩(wěn)定；(2)本發(fā)明相比其他磷酸鹽藍色熒光粉(如lisrpo4：eu²⁺、ksrpo4：eu²⁺)，避免用分解溫度高、暴露空氣中易潮解的堿金屬碳酸鹽。

附圖說明

圖1：本發(fā)明提供的實施例1制備的熒光粉體激發(fā)光譜圖；

圖2：本發(fā)明提供的實施例1制備的熒光粉體發(fā)射光譜圖；

圖3：本發(fā)明提供的實施例1制備的熒光粉體xrd圖譜。

具體實施方式

實施例1

按照ca0.999mg6(sio4)2(po4)2：0.001eu²⁺稱取caco3、mgco3、sio2、nh4h2po4和eu2o3，它們之間的摩爾比為0.999：6：2：2：0.0005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于5％h2+95％n2(體積比)的氮氫混合氣氛下，在1100℃焙燒7小時，隨后冷卻到室溫，得到磷酸鹽藍色熒光粉。

圖1是上述熒光粉體激發(fā)光譜圖，監(jiān)控波長442nm；圖2是上述熒光粉體的發(fā)射光譜圖，激發(fā)波長357nm；圖3是上述熒光粉體xrd圖譜。從圖1中可以看出，本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于357nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為357nm，從圖2中可以看出，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于442nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的藍色熒光粉。從圖3中可以看出，本實施例的熒光粉xrd圖譜顯示產物的d值和相對強度變化趨勢，衍射峰相對強度較高，未見原料和雜質衍射峰，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。

實施例2

按照ca0.95mg6(sio4)2(po4)2：0.05eu²⁺稱取caco3、mgco3、sio2、nh4h2po4和eu2o3，它們之間的摩爾比為0.95：6：2：2：0.025，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于co氣氛下在1200℃焙燒5小時，隨后冷卻到室溫，得到磷酸鹽藍色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于357nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為357nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于442nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的藍色熒光粉。本實施例的熒光粉xrd圖譜的衍射峰相對強度較高，未見原料和雜質衍射峰，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。

實施例3

按照ca0.9mg6(sio4)2(po4)2：0.1eu²⁺稱取caco3、mgco3、sio2、(nh4)2hpo4和eu2o3，它們之間的摩爾比為0.9：6：2：2：0.05，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于5％h2+95％n2(體積比)的氮氫混合氣氛下，在1250℃焙燒2小時，隨后冷卻到室溫，得到磷酸鹽藍色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于357nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為357nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于442nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的藍色熒光粉。本實施例的熒光粉xrd圖譜的衍射峰相對強度較高，未見原料和雜質衍射峰，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。

實施例4

按照ca0.999zn6(sio4)2(po4)2：0.001eu²⁺稱取caco3、zno、sio2、(nh4)2hpo4和eu2o3，它們之間的摩爾比為0.999：6：2：2：0.0005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于5％h2+95％n2(體積比)的氮氫混合氣氛下，在1100℃焙燒2小時，隨后冷卻到室溫，得到磷酸鹽藍色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于357nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為357nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于442nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的藍色熒光粉。本實施例的熒光粉xrd圖譜的衍射峰相對強度較高，未見原料和雜質衍射峰，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。

實施例5

按照ca0.9zn6(sio4)2(po4)2：0.1eu²⁺稱取caco3、zno、sio2、(nh4)2hpo4和eu2o3，它們之間的摩爾比為0.9：6：2：2：0.05，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于co氣氛下在1250℃焙燒2小時，隨后冷卻到室溫，得到磷酸鹽藍色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于357nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為357nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于442nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的藍色熒光粉。本實施例的熒光粉xrd圖譜的衍射峰相對強度較高，未見原料和雜質衍射峰，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。

上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。