CN102757788A - 一种led用镧基绿色荧光粉 - Google Patents

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何锦华
符义兵
梁超
滕小明
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Abstract

本发明提出了一种LED用镧基绿色荧光粉，该荧光粉的化学表达式为（LaxLuyRzCe3-x-y-z）(Al5-wTw)O12，其中R为Ca，Sr，Ba，Li，Na中的一种或任意几种。T为B，Mg，Si，Ga或P中的一种、两种或三种；x为1-2，y为0.8-1.8，z为0.01-0.2，w为0.001-0.5。本发明所述的LED用镧基绿色荧光粉可被蓝光有效激发、光热稳定性好且绿色发光强度高、色纯度理想、成本低廉，无毒，无污染。

Description

一种LED用镧基绿色荧光粉
技术领域
本发明属于固体发光材料技术领域， 具体涉及一种可被蓝光有效激发的LED用镧基绿色荧光粉。
背景技术
基于蓝色LED芯片激发黄光发射的荧光粉的白光方案，由于具有发光效率高，成本相对较低，制作工艺简单等优点，成为当今白光LED的主流方式。然而，由于该方案制造的白光LED的发射光谱中红色和绿色(515nm左右)光谱成分不足，导致显色性较低，无法满足普通照明光源对显色性的要求。而通过蓝光芯片搭配绿色荧光粉和红色荧光粉，将可以获得显色指数超过85的白光LED，从而为白光LED向普通照明领域的拓展奠定坚实的基础。
目前， 白光LED商用绿色荧光粉主要有稀土激活硅酸盐（如Ba2SiO4:Eu2+）和稀土激活氮氧化物（如Eu2+激活α-sailon）等。硅酸盐荧光粉化学稳定性差、易水解且制成LED后光衰大，而Eu2+激活氮氧化物绿色荧光粉需要在高温高压下方能合成出基质，对生产设备要求较苛刻，此外原材料成本也很昂贵。因此开发成本低，制备简单以及性能稳定的LED用绿色荧光粉已成为高显色白光LED发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可被蓝光有效激发的LED用镧基绿色荧光粉。
本发明涉及的LED用镧基绿色荧光粉的化学式：（LaxLuyRzCe3-x-y-z）(Al5-wTw)O12。
其中R为Ca， Sr， Ba，Li， Na中的一种或几种。
T为B，Mg， Si  ，Ga或P中的一种、两种或三种。
x为1～2， y为0.8-1.8， z为0.01-0.2，w为0.001-0.5。
作为优选，R代表的元素为Ba或Ca中的一种，此时制备的绿色荧光粉相对于其他元素掺杂（如Li， Na等）时具有更高的发光强度。     
     作为优选，T代表的元素为Si或P中的一种，此时制备的绿色荧光粉相对于其他元素掺杂（如B， Mg等）时绿粉色纯度更为理想。     
作为进一步优选，z取值范围为0.1-0.2，z值在此范围内取值时所得荧光粉具有最好的发光强度。                 
作为进一步优选，w取值范围为0.2-0.5，w值在此范围内取值时所得荧光粉具有最好的发光强度。               
本发明所涉及的LED用镧基绿色荧光粉的制备方法包括以下制备步骤：
1）将含有La、Lu、R、Ce、Al以及T的氧化物或含氧酸盐原料按该荧光粉的化学剂量比称取相应的原料，并加入助熔剂，混合均匀。
2）将步骤1）得到的混合物置于坩埚中，然后放入还原气氛炉中，在1500℃～1600℃温度下烧结。
3）将步骤2）得到的粉块粉碎、球磨并过300目筛后即得绿色荧光粉。
所述混合物烧结时间为2-8h。
本发明所涉及的镧基绿色荧光粉具有如下优点：
1）在330-480nm范围内有很强的激发峰，激发主峰位于450nm附近，激发峰波长与蓝光LED芯片的光输出波长匹配很好；
2）在450-460nm左右的蓝光激发下，发射以512-520nm为主峰的绿光，荧光粉的色纯度好；
3）该荧光粉物理、化学性能十分稳定，并且无毒，无公害；
4）制备方法简单，易于操作，生产过程无污染物产生，原料易得且成本低廉。
附图说明
图1为本发明实施例1所得荧光粉的XRD图谱，各主要衍射峰强度高，说明荧光粉结晶度好。
图2为本发明实施例1-5所得的绿色荧光粉的发射光谱图， 可见发射的是主峰位于515nm左右的绿光。
图3为本发明实施例6-10所得的绿色荧光粉的发射光谱图，可见发射的是主峰位于515nm左右的绿光。
图4为本发明实施例1-5所得的绿色荧光粉的激发光谱图，可见主要激发峰位于350nm以及450nm附近。
图5为本发明实施例6-10所得的绿色荧光粉的激发光谱图，可见主要激发峰位于350nm以及450nm附近。
图6为本发明实施例4所得的绿荧光粉的扫描电镜图，可见荧光粉颗粒分布均匀，粒度细小。
图7为本发明实施例6所得的绿荧光粉的扫描电镜图，可见荧光粉颗粒分布均匀，粒度细小。
图8为本发明实施例7所得的绿荧光粉的扫描电镜图，可见荧光粉颗粒分布均匀，粒度细小。
图9为本发明实施例8所得的绿荧光粉的扫描电镜图，可见荧光粉颗粒分布均匀，粒度细小。
图10为本发明实施例10所得的绿荧光粉的扫描电镜图，可见荧光粉颗粒分布均匀，粒度细小。
具体实施例
实施例1
称取0.5molLa2O3， 0.9molLu2O3， 0.05molCeO2，0.15molBaCO2， 2.495molAl2O3， 0.0005molP2O5以及0.1molNH4F作为助熔剂，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1500℃下烧结6小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为：（LaLu1.8Ba0.15Ce0.05）(Al4.99P0.01)O12。
实施例2
称取0.8molLa2O3， 0.55molLu2O3， 0.05molCeO2， 0.05molSrCO2， 0.05molCaCO2， 0.05molBaCO2， 2.25molAl2O3， 0.25molB2O3以及0.1molLiF作为助熔剂，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1570℃下烧结8小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为：（La1.6Lu1.1Ba0.05Sr0.05Ca0.05Li0.1Ce0.05）(Al4.5B0.5)O12。
实施例3.
称取1molLa2O3， 0.4molLu2O3， 0.05molCeO2，0.05molCaF2， 2.475molAl2O3， 
0.05molSiO2以及0.1molNaF作为助熔剂，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1550℃下烧结2小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为：（La2Lu0.8Ca0.05Na0.1Ce0.05）(Al4.95Si0.05)O12。
实施例4.
   称取0.9molLa2O3 ，0.525molLu2O3，0.09molCeO2，0.01molBaF， 2.375molAl2O3，0.2molMgO， 0.025molB2O3以及0.05molLiF作为助熔剂，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1600℃下烧结6小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为：（La1.8Lu1.05Ba0.01Li0.05Ce0.09）(Al4.7Mg0.2B0.5)O12。
实施例5.
称取0.8molLa2O3， 0.6molLu2O3， 0.05molCeO2，0.05molBaF， 0.05molCaF2，2.25molAl2O3， 0.1molMgO， 0.15molGa2O3，0.05molP2O5以及0.05molNaF作为助熔剂，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1570℃下烧结4小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为： （La1.6Lu1.2Ba0.05Ca0.05Na0.05Ce0.05）(Al4.5Mg0.1Ga0.3P0.1)O12。
实施例6.
称取0.5molLa2O3， 0.9molLu2O3， 0.05molCeO2，0.15molCaCO2， 2.495molAl2O3， 0.001molSiO2以及0.1molNH4F，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1500℃下烧结6小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为：（La1Lu1.8Ca0.15Ce0.05）(Al4.99Si0.01)O12。
实施例7.
      称取0.8molLa2O3，0.6molLu2O3，0.05molCeO2，0.05molBaF， 0.05molSrF2，2.25molAl2O3，0.1molMgO， 0.1molGa2O3，0.2molH3BO3，以及0.05molNaF，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1570℃下烧结4小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为： （La1.6Lu1.2Ba0.05Sr0.05Na0.05Ce0.05）(Al4.5Mg0.1Ga0.2B0.2)O12。
实施例8.
称取0.775molLa2O3，0.6molLu2O3，0.05molCeO2，0.05molBaF， 0.05molSrF2，0.05CaF2，2.25molAl2O3，0.1molMgO， 0.1molP2O3，0.2molH3BO3，以及0.03molNaF，0.02molLiF将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1570℃下烧结4小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为： （La1.55Lu1.2Sr0.05Ba0.05Ca0.05Li0.02Na0.03Ce0.05）(Al4.5Mg0.1B0.2P0.2)O12。
实施例9.
称取1molLa2O3， 0.4molLu2O3， 0.05molCeO2，0.05molSrF2， 2.475molAl2O3， 
0.02molSiO2，0.03molMgO2以及0.1molLiF，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1550℃下烧结2小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为： （La2Lu0.8Sr0.05Li0.1Ce0.05）(Al4.95Si0.02Mg0.03)O12。
实施例10.
   称取0.85molLa2O3，0.55molLu2O3，0.09molCeO2，0.01molBaF，0.05molCaCO3， 2.375molAl2O3， 0.125molGa2O3以及0.03molLiF，0.02molNaF，将上述原料置于混料罐中混合均匀，将混合物装入坩埚中并放入还原气氛炉中，在1600℃下烧结6小时。之后将得到的粉块粉碎后进行球磨，然后再过300目筛即得绿色荧光粉，其表达式为： （La1.7Lu1.1Ba0.01Ca0.05Li0.03Na0.02Ce0.09）(Al4.75Ga0.25)O12。

Claims (7)

1.一种LED用镧基绿色荧光粉， 其特征在于其化学通式为：（LaxLuyRzCe3-x-y-z）(Al5-wTw)O12；
其中R为Ca， Sr， Ba，Li， Na中的一种或任意几种的组合；
T为B，Mg， Si ，Ga或P中的一种、任意两种或任意三种的组合；
 x为1-2， y为0.8-1.8， z为0.01-0.2，w为0.001-0.5。
2.根据权利要求1所述的LED用镧基绿色荧光粉，其特征在于R代表的元素为Ba或Ca中的一种。
3.根据权利要求1所述的LED用镧基绿色荧光粉，其特征在于T代表的元素为Si或P中的一种。
4.根据权利要求1所述的LED用镧基绿色荧光粉，其特征在于z取值优选范围为0.1-0.2。
5.根据权利要求1所述的LED用镧基绿色荧光粉，其特征在于w取值优选范围为0.2-0.5。
6.权利要求1所述的LED用镧基绿色荧光粉的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1）将含有La、Lu、R、Ce、Al以及T的氧化物或含氧酸盐原料按该荧光粉的化学剂量比称取相应的原料，并加入助熔剂，混合均匀；
2）将步骤1）得到的混合物置于坩埚中，然后放入还原气氛炉中，在1500℃～1600℃温度下烧结；
3）将步骤2）得到的粉块粉碎、球磨并过300目筛后即得绿色荧光粉。
7.权利要求6所述的LED用镧基绿色荧光粉的制备方法，其特征在于所述混合物的烧结时间为2-8h。
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