CN102585805A - 一种多发射峰的led白光荧光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多发射峰的LED白光荧光粉及其制备方法，荧光粉组成的化学式为A_2-xSiO₄:(Eu²⁺ _x1,Eu³⁺ _x2)，其中A是Mg，Ca，Sr，Ba，Zn及Cd中的一种或者几种,0<X1<2，0<X2<2，0<X<2，且X=X1+X2。该荧光粉可通过固相反应法，在还原气氛下通过高温烧结制备，工艺简单。本发明的LED白光荧光粉搭配蓝光LED芯片，获得的白光LED的光谱中，荧光粉受激可产生500~580nm宽峰和585~760nm范围内的窄带红光，具有高显色性、高光效的特点，可用于制备白光LED光源。

Description

一种多发射峰的LED白光荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多发射峰的LED白光荧光粉及其制备方法，尤其是三价铕和二价铕共激活的碱土金属硅酸盐荧光粉，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

LED因其具有体积小、响应速度快、寿命长、可靠性高、功耗低、环保等优点被广泛关注，被认为是将取代白炽灯、荧光灯的第四代照明光源。

白光由多种颜色混合而成，也可通过红绿蓝三基色混合形成。按目前的技术水平，可以通过四个方案实现白光。第一种是利用三颗红、绿、蓝光的LED芯片，通过控制三色芯片的电流来实现白光；第二种是蓝光LED搭配YAG等黄色荧光粉实现白光；第三种是蓝色LED搭配红色和绿色荧光产生白光；第四种是发紫外光的LED激发红、绿、蓝色的荧光粉实现白光。

第一种方案可以实现较好发光效率和显色指数，但是由于不同芯片其输出电压、温度特性以及光衰不同，因此控制电路复杂。后面三种方案都是LED和荧光粉搭配实现白光。其中第二种方案具有驱动电路设计简单、生产容易、耗电量低、成本较低等优点是目前白光LED的主流技术，但是由于荧光粉中缺乏红光成分，所得到的白光显色指数较低。第三、四种方案通过多种荧光粉的搭配可以实现较高的显色指数提高光源质量，但是由于红绿粉的光转换效率不高，影响了光源的光效。另外，在实现白光过程中需要考虑各种荧光粉的配比，且在实际生产中需要分别称取不同荧光粉，增加工艺繁琐程度。因此制备出具有多个发射峰的荧光粉对于提高光源质量、简化生产工艺流程都具有重要意义。

发明内容

本发明目的旨在提供一种具有多个可见发光峰的LED白光荧光粉及其制备方法，以应用于白光LED，在被紫外光和蓝光激发时，实现高质量白光并简化生产工艺流程。

本发明的多发射峰的LED白光荧光粉，其组成由下述化学式表示：A_2-xSiO₄:(Eu²⁺ _x1,Eu³⁺ _x2)，其中A是Mg，Ca，Sr，Ba，Zn及Cd中的一种或者几种, 0<X1<2，0<X2<2，0<X<2，且X=X1+X2。

本发明的多发射峰的LED白光荧光粉的制备方法，采用的是固相反应法，包括以下步骤：

1)按照化学式称取Mg、Ca、Sr、Ba、Zn及Cd中的一种或者几种的碱土金属氧化物或者碳酸盐以及Eu₂O₃和SiO₂，加入占化学式质量1%~2.5%的助溶剂，在球磨机中充分研磨成混合均匀的粉末；

2) 将步骤1)的粉末在还原气氛中于800~1500℃煅烧2~12h后，在还原气氛中随炉冷却至室温；

3) 将步骤2)的烧结物粉碎，用去离子水清洗，在105～135^oC干燥，得到多发射峰的LED白光荧光粉。

本发明中，所说的助熔剂为SrF₂、BaF₂或NH₄F。

与现有技术相比的有益效果：

本发明的多发射峰的LED白光荧光粉，用于LED光源器件中时，可在被紫外光、紫光或者蓝光激发情况下，在可见波段能够发射多个发射峰。由于所述荧光粉具有黄绿光发射和橙红光发射，与蓝光LED搭配实现的白光LED，显色性好。由于获得高质量白光仅使用一种荧光粉，可以大大简化工艺流程，具有良好的产业化前景和应用前景。

附图说明

图1是荧光粉的发射光谱图。

具体实施方式

以下通过实例对本发明作进一步描述。

实施例1  

（1）按照化学式Sr_1.94 SiO₄:(Eu²⁺ _0.02，Eu³⁺ _0.04)称取SrCO₃、SiO₂和Eu₂O₃，并称取占化学式质量1%的SrF₂作为助溶剂，在球磨机中以公转30r/min、自转700 r/min的方式，研磨360min；

（2）将上述混合物干燥并装入坩埚，置于高温管式炉中，向管式炉中通入H₂/N₂还原气氛（H₂体积含量5%），以5^oC/min的升温速率将炉温升高至800^oC保持2个小时，然后再升高至1400^oC烧结3个小时，关毕炉子，烧结物在还原气氛中随炉冷却至室温；

（3） 将烧结物从炉中取出、粉碎。用去离子水清洗5次、并在135^oC烤箱中干燥5小时，即得Sr_1.94 SiO₄:(Eu²⁺ _0.02，Eu³⁺ _0.04)碱土金属硅酸盐荧光粉；

（4） 将上述荧光粉用于封装白光LED光源，在450nm蓝光芯片激发时，所得白光LED光源色温2900K，显指85。

实施例2 

（1）按照化学式Ba_1.96SiO₄:(Eu²⁺ _0.02，Eu³⁺ _0.02)称取BaCO₃、SiO₂、Eu₂O₃，并称取占化学式质量2.5%的BaF₂作为助溶剂，在球磨机中以公转350r/min、自转60 r/min的方式，研磨45min；

（2）将上述混合物干燥并装入坩埚，置于高温管式炉中，向管式炉中通入H₂/N₂还原气氛（H₂体积含量5%）。以5^oC/min的升温速率将炉温升高至850^oC保持4个小时，然后再升高至1500^oC，烧结8个小时，关毕炉子，烧结物在还原气氛中随炉冷却至室温；

（3）将烧结物从炉中取出、粉碎。用去离子水清洗3次、并在105^oC烤箱中干燥10小时，即得Ba_1.96 SiO₄:(Eu²⁺ _0.02，Eu³⁺ _0.02)碱土金属硅酸盐荧光粉。

将上述荧光粉用于封装白光LED光源，在455nm蓝光芯片激发时，所得白光LED光源色温3500K，显指82。

实施例3 

（1） 按照化学式Sr_1.87 Ba_0.1SiO₄:(Eu²⁺ _0.01，Eu³⁺ _0.02)称取SrCO₃、BaCO₃、SiO₂、Eu₂O₃，并称取占化学式质量2%的NH₄F作为助溶剂，在球磨机中以公转150r/min、自转150 r/min的方式，研磨150min；

（2）将上述混合物干燥并装入坩埚，置于高温管式炉中，向管式炉中通入H₂/N₂还原气氛（H₂体积含量5%）。以5^oC/min的升温速率将炉温升高至850^oC保持4个小时，然后再升高至1500^oC，烧结6个小时。关毕炉子，烧结物在还原气氛中随炉冷却至室温；

（3）将烧结物从炉中取出、粉碎。用去离子水清洗4次、并在120^oC烤箱中干燥7小时，即得Sr_1.87 Ba_0.1SiO₄:(Eu²⁺ _0.01，Eu³⁺ _0.02)碱土金属硅酸盐荧光粉。

将上述荧光粉用于封装白光LED光源，在445nm蓝光芯片激发时，所得白光LED光源色温6400K，显指85。

本发明的荧光粉发射光谱如图1所示，根据荧光粉的组成，以及荧光粉与LED芯片的搭配，在可见波段发射多个发射峰，包括E ²⁺激活的黄绿波段500~580nm范围内的宽峰，以及585~760nm范围内的Eu ³⁺引起的多个窄峰或宽峰。

Claims (3)

1.一种多发射峰的LED白光荧光粉，其组成由下述化学式表示：A_2-xSiO₄:(Eu²⁺ _x1,Eu³⁺ _x2)，其中A是Mg，Ca，Sr，Ba，Zn及Cd中的一种或者几种, 0<X1<2，0<X2<2，0<X<2，且X=X1+X2。

2.制备权利要求1所述的多发射峰的LED白光荧光粉的方法，包括以下步骤：

1)按照化学式称取Mg、Ca、Sr、Ba、Zn及Cd中的一种或者几种的碱土金属氧化物或者碳酸盐以及Eu₂O₃和SiO₂，加入占化学式质量1%~2.5%的助溶剂，在球磨机中充分研磨成混合均匀的粉末；

2) 将步骤1)的粉末在还原气氛中于800~1500℃煅烧2~12h后，在还原气氛中随炉冷却至室温；

3) 将步骤2)的烧结物粉碎，用去离子水清洗，在105～135^oC干燥，得到多发射峰的LED白光荧光粉。

3.根据权利要求2所述的制备多发射峰的LED白光荧光粉的方法，其特征是所说的助熔剂为SrF₂、BaF₂或NH₄F。

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