CN102899034A

CN102899034A - 一种锶硅酸盐氮化物led荧光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN102899034A
Application number: CN 201210371337
Authority: CN
Inventors: 毕自贵
Original assignee: Irico Group Corp
Current assignee: Irico Group Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明公开了一种锶硅酸盐氮化物LED荧光粉及其制备方法，包括：根据LED荧光粉的化学通式：Sr_1+xSi_3+yO₁₂ Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w，其中0≤x≤3，0≤y≤4，0.04≤z≤0.15，0.02≤w≤0.15；分别称取氧化锶、二氧化硅、氧化铈和氧化铕；将原料混合均匀，放入通有还原气氛的高温炉内烧结；缓慢降温；取出后的荧光粉破碎过筛；洗涤，烘干，即得到化学式为Sr_1+xSi_3+yO₁₂ Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w的荧光粉。该荧光粉化学稳定性好，单一组分演色指数高；作为纯相单一化合物在蓝光LED激发下即可封装成演色指数65以上的照明器件，该荧光粉在高温下抗老化能力极强，可有效提升LED寿命。

Description

一种锶硅酸盐氮化物LED荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管LED器件荧光粉的制备方法，特别是一种锶硅酸盐氮化物LED荧光粉及其制备方法。

背景技术

发光二极管（LED）是绿色环保型的半导体光源，具有低能耗、长寿命，体积小，结构稳固，方向性好、响应快，无辐射等优点。但作为室内照明的LED荧光粉色温较高，一般高于6000K，与室内需求的4000K—5000K相比不是很舒适。尤其现有荧光粉封装的LED产品演色指数较低，Ra<65。虽然多种类荧光粉混合后封装样色指数Ra可以高于75，但光通量很低。同时，LED芯片工作时核心温度高达180℃，不同体系混合的LED荧光粉混合后会在短时间内衰变，损害LED期间使用寿命，甚至造成死灯等现象。

使用Ce³⁺，Eu²⁺共激发的Sr_1+xSi_3+yO₁₂荧光粉（其中0≤x≤3，0≤y≤4，0.04≤z≤0.15，0.02≤w≤0.15），可以比较好的解决高光通量与高演色指数不能同时得到的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种化学稳定性好，单一组分演色指数高的一种Ce³⁺，Eu²⁺共激发的Sr_1+xSi_3+yO₁₂荧光粉（其中0≤x≤3，0≤y≤4）。

本发明的目的之二是提供一种上述荧光粉的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种锶硅酸盐氮化物LED荧光粉，该荧光粉通过Ce³⁺，Eu²⁺作为激活剂共同参杂激发，荧光粉的化学通式为Sr_1+xSi_3+yO₁₂ Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w，其中0≤x≤3，0≤y≤4，0.04≤z≤0.15，0.02≤w≤0.15。

相应的，本发明还给出了该锶硅酸盐氮化物LED荧光粉的制备方法，包括下述步骤：

1）根据LED荧光粉的化学通式：Sr_1+xSi_3+yO₁₂ Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w，其中0≤x≤3，0≤y≤4，0.04≤z≤0.15，0.02≤w≤0.15；按照摩尔比分别称取氧化锶、二氧化硅、氧化铈和氧化铕；

2）将以上原料混合均匀后，放入通有还原气氛的高温炉内烧结；

3）在还烧结状态相同的原气氛保护下，缓慢降温；

4）取出后的荧光粉破碎，通过100-200目标准分样筛；

5）在浓硝酸中洗涤，烘干，即得到化学式为Sr_1+xSi_3+yO₁₂ Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w的荧光粉。

该制备方法进一步的特征在于：

所述还原气氛为氢气、一氧化碳气、氮气氢气混合气、氨气或者氢气与一氧化碳混合气。

所述烧结温度为1500-1800℃，烧结时间为5-10小时。

所述经过10-15小时缓慢降温至160-200℃。

所述烘干温度为120-150℃。

本发明Ce³⁺，Eu²⁺共激发的Sr_1+ySi_3+zO₁₂荧光粉（其中0≤x≤3，0≤y≤4，0.04≤z≤0.15，0.02≤w≤0.15）荧光粉，该荧光粉作为纯相单一化合物在蓝光LED激发下即可封装成演色指数65以上的照明器件，该荧光粉在高温下抗老化能力极强，可有效提升LED寿命。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.1荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅180.27g，氧化铈17.21g，氧化铕35.19g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氢气还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1600℃至少保温5小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.1的荧光粉。

该荧光粉在455-460nm波段的蓝光LED芯片激发下可以发射550-620nm波段的发射峰。

实施例2：

SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.15 Eu²⁺ _0.1荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅180.27g，氧化铈25.82g，氧化铕35.19g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有一氧化碳还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1500℃至少保温10小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.15 Eu²⁺ _0.1的荧光粉。

实施例3：

Sr₂Si₃O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.1荧光粉制备方法：称取氧化锶450.48g，二氧化硅180.27g，氧化铈17.21g，氧化铕35.19g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氮气氢气按照体积比为1：1的比例混合的还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1700℃至少保温8小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为Sr₂Si₃O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.1的荧光粉。

实施例4：

SrSi₄O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.15荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅240.36g，氧化铈17.21g，氧化铕52.79g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氢气，还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1600℃至少保温5小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为₄SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.15的荧光粉。

实施例5：

SrSi₄O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.05荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅240.32g，氧化铈17.21g，氧化铕17.60g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氨气还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1800℃至少保温5小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.05的荧光粉。

实施例6：

SrSi₅O₁₂：Ce³⁺ _0.05 Eu²⁺ _0.1荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅300.40g，氧化铈8.65g，氧化铕35.19g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氢气与一氧化碳按照体积比1：1的比例混合的还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1600℃至少保温5小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₅O₁₂：Ce³⁺ _0.05 Eu²⁺ _0.1的荧光粉。

实施例7：

SrSi₅O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.1荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，氧化锶300.40g，二氧化硅180.27g，氧化铈17.21g，氧化铕35.19g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氢气还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1600℃至少保温6小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₅O₁₂：Ce³⁺ _0.1 Eu²⁺ _0.1的荧光粉。

实施例8：

SrSi₅O₁₂：Ce³⁺ _0.15 Eu²⁺ _0.1荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅300.40g，氧化铈25.82g，氧化铕35.19g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氢气还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1550℃至少保温6小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₅O₁₂：Ce³⁺ _0.15 Eu²⁺ _0.1的荧光粉。

实施例9：

SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.04 Eu²⁺ _0.02荧光粉制备方法：称取氧化锶225.24g，二氧化硅180.27g，氧化铈13.768g，氧化铕7.038g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氮气氢气按照体积比为1：1的比例混合的还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1600℃至少保温5小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为SrSi₃O₁₂：Ce³⁺ _0.04 Eu²⁺ _0.02的荧光粉。

实施例10：

Sr₄Si₅O₁₂：Ce³⁺ _0.15 Eu²⁺ _0.12荧光粉制备方法：称取氧化锶900.96g，氧，二氧化硅300.40g，氧化铈25.82g，氧化铕42.23g。将以上原料混合均匀后装入刚玉材质的坩埚内。放入通有氢气还原气氛的高温炉内烧结。烧结工艺要求在1600℃至少保温5小时。在还烧结状态相同的原气氛保护下，经过30小时缓慢降温至200℃以下。取出后的荧光粉破碎，通过100目标准分样筛。后在浓硝酸（Ph<1）中洗涤。然后在150℃以下烘干，即得到化学式为Sr₄Si₅O₁₂：Ce³⁺ _0.15 Eu²⁺ _0.12的荧光粉。该荧光粉在460nm蓝光LED芯片激发的发射光谱。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变形，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围因由权利要求限定。

Claims

1.一种锶硅酸盐氮化物LED荧光粉，其特征在于，该荧光粉通过Ce³⁺，Eu²⁺作为激活剂共同参杂激发，荧光粉的化学通式为Sr_1+xSi_3+yO₁₂ Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w，其中0≤x≤3，0≤y≤4，0.04≤z≤0.15，0.02≤w≤0.15。

2.一种锶硅酸盐氮化物LED荧光粉的制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

3）在还烧结状态相同的原气氛保护下，缓慢降温；

4）取出后的荧光粉破碎，通过100-200目标准分样筛；

5）在浓硝酸中洗涤，烘干，即得到化学式为Sr_1+xSi_3+yO1₂Ce³⁺ _z：Eu²⁺ _w的荧光粉。

3.根据权利要求2所述的锶硅酸盐氮化物LED荧光粉的制备方法，其特征在于，所述还原气氛为氢气、一氧化碳气、氮气氢气混合气、氨气或者氢气与一氧化碳混合气。

4.根据权利要求2所述的锶硅酸盐氮化物LED荧光粉的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为1500-1800℃，烧结时间为5-10小时。

5.根据权利要求2所述的锶硅酸盐氮化物LED荧光粉的制备方法，其特征在于，所述经过10-15小时缓慢降温至160-200℃。

6.根据权利要求2所述的锶硅酸盐氮化物LED荧光粉的制备方法，其特征在于，所述烘干温度为120-150℃。