一種白光led用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法。該熒光粉的化學表達式為：Ca9-xNaZn(PO4)7：xEu2+，式中，x=0.001~0.10。所得黃色熒光粉在紫外和紫光芯片激發下發射黃光，發射峰值位于540nm附近。該熒光粉分散性好、顆粒度均勻、化學穩定性好和發光效率高，其激發帶覆蓋紫外和紫光區域，能作為紫外LED用黃色熒光粉。
【專利說明】—種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及稀土發光材料【技術領域】，尤其是涉及一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法。
【背景技術】
[0003]白光LED是一種將電能轉換為白光的固態半導體器件，又稱半導體照明，具有效率高、體積小、壽命長、安全、低電壓、節能、環保等諸多優點，被人們看成是繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈之后第四代照明光源，是未來照明市場上的主流產品。
[0004]目前出現了各種各樣的白光LED制備方法，其中藍光LED芯片與黃色熒光材料組合、藍光LED芯片與紅色和綠色熒光材料組合、紫光LED芯片與三基色熒光材料組合這三種方法以價格低、制備簡單成為制備白光LED的主要方法。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，制備的白光LED發光效率已經遠遠超過白熾燈，但是顯色指數低，色溫高，不能作為室內照明使用。為了提高白光LED的顯色性，各國科學家研發了藍光LED芯片與紅、綠色熒光材料組合和紫光LED芯片與紅、綠、藍三基色熒光材料組合另外兩種實現白光LED的方法。
[0005]目前InGaN芯片的發射波長已經移至近紫外區域，能為熒光粉提供更高的激發能量，進一步提高白光LED的光強。由于紫外光不可見，紫外激發白光LED的顏色只能由熒光粉決定，因此顏色穩定，顯色指數高，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白光的方案成為目前白光LED行業發展的重點。黃色熒光粉是該方案中不可缺少的成分。
[0006]常用的黃色熒光粉Y3Al5O12 = Ce 3+ (YAG:Ce3+),該類熒光粉最佳激發波段在藍光區域，且該類熒光粉的眾多專利長期被日本日亞公司所壟斷，價格高昂。可供選擇的黃色熒光粉的數量相對較少，如Ca-a-SiA10N:Eu2+熒光粉，在450nm光激發下發射590nm黃光。Sr3S15=Eu 2+熒光粉，該粉可被390~480nm的光激發，發射580nm的黃光。總的來說，氮氧化物和硅酸鹽這類黃色熒光粉合成工藝都比較復雜，合成條件比較苛刻。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法。
[0008]為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是:一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉，具有如下化學表示式:
Ca9_xNaZn (PO4) 7:xEu 2+
式中，X為0.001?0.10。
[0009]本發明磷酸鹽黃色熒光粉的制備方法包括如下步驟:
按化學式Ca9_xNaZn (P04)7:xEu 2+的化學計量比稱取相應的原料，所述原料分別為碳酸鈣、磷酸二氫銨、碳酸鈉、氧化鋅和氧化銪，其中X為0.0Ol?0.10 ;研磨混勻得到混合物；將該混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1150?1250°C條件下燒結2?7小時，后冷卻到室溫得到所述磷酸鹽黃色熒光粉。
[0010]進一步地，本發明所述還原氣氛為氮氫混合氣或CO氣氛。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
(I)本發明的熒光粉以磷酸鹽為基質材料，磷酸鹽熒光粉具有良好的化學穩定性和熱穩定性，而且所用的原料價廉、易得，燒結溫度低等優點。相比氮(氧)化物黃色熒光粉[如(Ca, Ca-C1-SiAlON=Eu2+]，本發明具有反應溫度低、合成工藝簡單及原料價廉易得的優點；相比硅酸鹽黃色熒光粉[如(Sr，Ba)3Si05:Eu2+]，本發明磷酸鹽黃色熒光粉的最佳激發位于紫外區域，能被LED紫外芯片最有效激發。
[0012](2)本發明以Eu2+為激活劑制備了一種黃色熒光粉，相比其他基質黃色熒光粉，其發射帶更寬(半高寬約為165nm);此外該熒光粉具有寬的激發帶寬，覆蓋紫外、紫光和藍光區域，激發峰位于360nm附近，與紫外芯片的發射峰重疊很好，能夠有效被激發。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明提供的實施例1制備的熒光粉體激發光譜圖(監控波長540納米)；圖2是本發明提供的實施例1制備的熒光粉體發射光譜圖(激發波長360納米)；
圖3是本發明提供的實施例1制備的熒光粉體XRD圖譜(附Ca9NaZn (PO4)7標準卡片JCPDF:490502)。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
按照 Ca8 999NaZn (PO4)7 = 0.0OlEu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3，它們之間的摩爾比為8.999:7:0.5:1:0.0005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在1150°C焙燒7小時，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0015]從圖1中可以看出，本實施例的熒光粉激發譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區域，激發峰位于360nm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。當發射光譜的激發波長為360nm，從圖2中可以看出，本實施例的熒光粉的發射為二價銪的寬帶黃光發射，發射峰位于540nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發的黃色熒光粉。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與標準的Ca9NaZn (PO4)7標準卡片(JCPDF =490502) 一致，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。
[0016]實施例2
按照 Ca8 995NaZn (PO4)7 = 0.005Eu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3，它們之間的摩爾比為8.995:7:0.5:1:0.0025，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1180°C焙燒5小時，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0017]本實施例的熒光粉激發譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區域，激發峰位于360nm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。當發射光譜的激發波長為360nm，本實施例的熒光粉的發射為二價銪的寬帶黃光發射，發射峰位于540nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發的黃色熒光粉。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與標準的Ca9NaZn (PO4)7標準卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。
[0018]實施例3
按照 Ca8.99NaZn (PO4) 7:0.0lEu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4' Na2CO3' ZnO 和 Eu2O3,它們之間的摩爾比為8.99:7:0.5:1:0.005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于氮氫混合氣氣氛下在1200°C焙燒4小時，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0019]本實施例的熒光粉激發譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區域，激發峰位于360nm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。當發射光譜的激發波長為360nm，本實施例的熒光粉的發射為二價銪的寬帶黃光發射，發射峰位于545nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發的黃色熒光粉。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與標準的Ca9NaZn (PO4)7標準卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。
[0020]實施例4
按照 Ca8.995NaZn (PO4) 7:0.05Eu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4' Na2CO3' ZnO 和 Eu2O3,它們之間的摩爾比為8.95:7:0.5:1: 0.025，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于氮氫混合氣氣氛下在1220°C焙燒3小時，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0021]本實施例的熒光粉激發譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區域，激發峰位于360nm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。當發射光譜的激發波長為360nm，本實施例的熒光粉的發射為二價銪的寬帶黃光發射，發射峰位于545nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發的黃色熒光粉。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與標準的Ca9NaZn (PO4)7標準卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。
[0022]實施例5
按照 Ca8 995NaZn (PO4)7 = 0.1Eu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3，它們之間的摩爾比為8.9:7:0.5:1: 0.05，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于氮氫混合氣氣氛下在1250°C焙燒2小時，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0023]本實施例的熒光粉激發譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區域，激發峰位于360nm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。當發射光譜的激發波長為360nm，本實施例的熒光粉的發射為二價銪的寬帶黃光發射，發射峰位于540nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發的黃色熒光粉。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與標準的Ca9NaZn (PO4)7標準卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實施例合成的熒光粉純度較高。
[0024]上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種白光LED用磷酸鹽黃色突光粉,其特征在于，該突光粉具有如下化學表不式:Ca9_xNaZn (PO4) 7:xEu 2+，其中，x 為 0.001 ?0.10。
2.一種如權利要求1所述的磷酸鹽黃色熒光粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 按化學式Ba7_xZr (PO4) 6:xEu 2+的化學計量比稱取相應的原料，所述原料分別為碳酸鈣、磷酸二氫銨、碳酸鈉、氧化鋅和氧化銪，其中X為0.001?0.10 ;研磨混勻得到混合物；將該混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1150?1250°C條件下燒結2?7小時，后冷卻到室溫得到所述磷酸鹽黃色熒光粉。
3.如權利要求2所述的磷酸鹽黃色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述還原氣氛為氮氫混合氣或CO氣氛。
【文檔編號】C09K11/71GK104498031SQ201410691763
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】鄧德剛, 徐時清, 王煥平, 黃立輝, 華有杰, 夾國華, 戴劍, 黃君 申請人:中國計量學院