CN101899302A - 一种近紫外激发白光荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的近紫外激发白光荧光粉，其化学式为CaY1-zGdzAl3O7:xCe，yTb，其中0.03≤x≤0.07，0.05≤y≤0.24，0＜z≤1。采用高温固相反应工艺并结合水洗、超声等后续处理过程制备，工艺简单、无污染、成本低。本发明制得的荧光粉激发波长位于350-420nm范围内，能被氮化镓铟近紫外光LED有效激发，其发射光谱主峰分别位于414nm，490nm，544nm，587nm和620nm，从而产生白光，并具有颗粒均匀、粒度分布窄、发光亮度高、耐紫外辐射、化学稳定性和热稳定性好等特点，可以与近紫外光LED封装在一起，实现白光输出。

Description

一种近紫外激发白光荧光粉及其制备方法
发明领域
本发明涉及一种用于半导体照明的近紫外激发白光荧光粉及其制备方法。
背景技术
1997年，Nakamura等报道了利用高效蓝光芯片结合Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉可产生白光。在高温条件下，Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉极易合成，且钇铝石榴石Y3Al5O12结构稳定，能被蓝光芯片有效激发产生高强度黄光，利用芯片的蓝光和荧光粉的黄光可实现白光输出。蓝光芯片结合黄色荧光制备的白光LED现已实现商用。但是蓝光芯片结合Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉的白光LED，由于缺少红光成分使得所产生的白光色温高，显色指数差。目前普遍认为，采用近紫外LED激发红、蓝、绿三基色荧光粉能产生色温低、显色指数好的白光。许多LED灯用荧光粉体系已被报道并投入商用，其中CN1539914报道了可被近紫外有效激发的铕离子掺杂的钨钼酸盐红色荧光粉，CN1605612报道了可被近紫外光激发的铕离子掺杂的碱土硼酸盐蓝色荧光粉，CN1534079报道了可被近紫外光激发的铝酸盐绿色荧光粉等。研究主要集中在三基色荧光粉上，但三种荧光粉混合在一起，由于相互之间的光吸收，导致一定程度的白光衰减。因此对于在近紫外LED芯片激发下能发射白光的单一基质荧光粉的研究十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于半导体照明的近紫外激发白光荧光粉及其制备方法。
本发明的近紫外激发白光荧光粉，其化学式为CaY1-zGdzAl3O7:xCe，yTb，其中0.03≤x≤0.07，0.05≤y≤0.24，0＜z≤1。
本发明的近紫外激发白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
根据化学式按化学计量比称取CaCO3、Gd2O3、Y2O3、Al2O3、CeO2和Tb4O7，并加入上述原料总重量5～7％的助溶剂，所述的助溶剂为H3BO3或K2CO3。将所有原料置于行星式球磨机中球磨，充分混合均匀后烘干，过筛，将所得粉末放入氧化铝坩埚中，并将坩埚置于石墨盒中，放入马弗炉，在还原气氛中烧结，粉末在800℃～900℃中保温4～6小时，1250℃～1350℃中保温6～8小时后，随炉冷却，研磨、过筛；放入50～80℃水中超声10～30分钟，静置，滤其上层清液，重复2-5遍，取出沉淀，烘干，得荧光粉。
上述的还原气氛可以是活性石墨粉，或者是N2和H2按摩尔比95∶5混合的气体。
本发明采用高温固相反应工艺并结合水洗、超声等后续处理过程制备白光荧光粉，工艺简单、无污染、成本低。在制备过程中添加助溶剂H3BO3或K2CO3，可以降低反应烧结温度，克服荧光粉团聚。
本发明制得的荧光粉激发波长位于350-420nm范围内，能被氮化镓铟近紫外光LED有效激发，其发射光谱主峰分别位于414nm，490nm，544nm，587nm和620nm，从而产生白光，并具有颗粒均匀、粒度分布窄、发光亮度高、耐紫外辐射、化学稳定性和热稳定性好等特点，可以与近紫外光LED封装在一起，实现白光输出。
附图说明
图1是实施例1荧光粉在544nm监控下的激发光谱；
图2是实施例1荧光粉在358nm激发下的发射光谱。
具体实施方式
实施例1：
按化学式CaGdAl3O7:0.03Ce3+，0.19Tb3+组成的摩尔份数比称取CaCO3，Gd2O3，Al2O3，CeO2，Tb4O7，并称取上述原料总重量5％的H3BO3作助溶剂，将上述所有原料置于行星式球磨机中球磨4小时，充分混合均匀后烘干，过200目筛。将所得粉末放入氧化铝坩埚中，并将坩埚置于石墨盒中，放入马弗炉，在活性石墨粉形成的还原气氛中烧结，粉末在800℃中保温4小时，1300℃中保温6小时，随炉冷却，研磨细化、过300目筛；放入50℃水中超声15分钟，静置，滤其上层清液，再加入50℃水中超声15分钟，静置，滤其上层清液，重复3遍，取出沉淀，烘干，得荧光粉。
本实例制备的荧光粉在544nm监控下的激发光谱如图1所示。由图1可知，荧光粉激发波长主峰位于358nm，能被氮化镓铟近紫外光LED有效激发。
本实例制备的荧光粉在358nm激发下的发射光谱如图2所示，由图2可知，其发射光谱主峰分别位于414nm，490nm，544nm，587nm和620nm，从而产生白光。
实施例2：
按化学式CaY0.25Gd0.75Al3O7:0.05Ce3+，0.20Tb3+组成的摩尔份数比称取CaCO3，Y2O3，Gd2O3，Al2O3，CeO2，Tb4O7，并称取上述原料总重量7％H3BO3作助溶剂，将上述所有原料置于行星式球磨机中球磨4小时，充分混合均匀后烘干，过200目筛。将所得粉末放入氧化铝坩埚中，并将坩埚置于石墨盒中，放入马弗炉，在活性石墨粉形成的还原气氛中烧结，粉末在900℃中保温6小时，1350℃中保温7小时，随炉冷却，研磨细化、过300目筛；放入70℃水中超声20分钟，静置，滤其上层清液，再加入70℃水中超声20分钟，静置，滤其上层清液，重复3遍，取出沉淀，烘干，得荧光粉。
本实例制备的荧光粉在544nm监控下激发波长主峰位于360nm，能被氮化镓铟近紫外光LED有效激发。荧光粉在360nm激发下能产生白光。
实施例3：
按化学式CaY0.5Gd0.5Al3O7:0.07Ce3+，0.24Tb3+组成的摩尔份数比称取CaCO3，Y2O3，Gd2O3，Al2O3，CeO2，Tb4O7，并称取上述原料总重量5％的K2CO3作助溶剂，将上述所有原料置于行星式球磨机中球磨4小时，充分混合均匀后烘干，过200目筛。将所得粉末放入氧化铝坩埚中，并将坩埚置于石墨盒中，放入马弗炉，在N2和H2的摩尔比为95∶5的混合气形成的还原气氛中烧结，粉末在800℃中保温6小时，1250℃中保温8小时，随炉冷却，研磨细化、过300目筛；放入80℃水中超声15分钟，静置，滤其上层清液，再加入80℃水中超声15分钟，静置，滤其上层清液，重复3遍，取出沉淀，烘干，得荧光粉。
本实例制备的荧光粉在544nm监控下激发波长主峰位于362nm，能被氮化镓铟近紫外光LED有效激发。荧光粉在362nm激发下能产生白光。
实施例4：
按化学式CaY0.75Gd0.25Al3O7:0.03Ce3+，0.05Tb3+组成的摩尔份数比称取CaCO3，Y2O3，Gd2O3，Al2O3，CeO2，Tb4O7，并称取上述原料总重量7％K2CO3作助溶剂，将上述所有原料置于行星式球磨机中球磨4小时，充分混合均匀后烘干，过200目筛。将所得粉末放入氧化铝坩埚中，并将坩埚置于石墨盒中，放入马弗炉，在活性石墨粉形成的还原气氛中烧结，粉末在800℃中保温5小时，1300℃中保温6小时，随炉冷却，研磨细化、过300目筛；放入70℃水中超声30分钟，静置，滤其上层清液，再加入70℃水中超声30分钟，静置，滤其上层清液，重复5遍，取出沉淀，烘干，得荧光粉。
本实例制备的荧光粉在544nm监控下激发波长主峰位于365nm，能被氮化镓铟近紫外光LED有效激发。荧光粉在365nm激发下能产生白光。

Claims (3)

1.一种近紫外激发白光荧光粉，其化学式为CaY1-zGdzAl3O7:xCe，yTb，其中0.03≤x≤0.07，0.05≤y≤0.24，0＜z≤1。
2.制备权利要求1所述的近紫外激发白光荧光粉的方法，其特征在于包括以下步骤：
根据化学式按化学计量比称取CaCO3、Gd2O3、Y2O3、Al2O3、CeO2和Tb4O7，并加入上述原料总重量5～7％的助溶剂，所述的助溶剂为H3BO3或K2CO3。将所有原料置于行星式球磨机中球磨，充分混合均匀后烘干，过筛，将所得粉末放入氧化铝坩埚中，并将坩埚置于石墨盒中，放入马弗炉，在还原气氛中烧结，粉末在800℃～900℃中保温4～6小时，1250℃～1350℃中保温6～8小时后，随炉冷却，研磨、过筛；放入50～80℃水中超声10～30分钟，静置，滤其上层清液，重复2-5遍，取出沉淀，烘干，得荧光粉。
3.根据权利要求2所述的近紫外激发白光荧光粉的制备方法，其特征在于所说的还原气氛是活性石墨粉，或者是N2和H2按摩尔比95∶5混合的气体。
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