CN104650907A

CN104650907A - 一种led用红色荧光粉及其制备方法

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Publication number: CN104650907A
Application number: CN201510072039.9A
Authority: CN
Inventors: 马红萍
Original assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-05-27

Abstract

本发明涉及稀土发光材料技术领域。一种LED用红色荧光粉，其原材料的摩尔份数组成为：正硅酸乙酯，钠的化合物，钡的化合物，碳源化合物，铕的化合物；所述的钠的化合物为硝酸钠、醋酸钠、氯化钠中一种或几种；所述钡的化合物为硝酸钡、醋酸钡、氯化钡中的一种或几种；所述的碳源有机物为葡萄糖、蔗糖、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺中的一种或几种；所述的铕的化合物为硝酸铕、氯化铕、硫酸铕中的一种或几种。本发明LED用红色荧光粉的有益效果是可在350nm～480nm光激发下发出主发射峰在590nm以上的红光，并且发光效率高、热稳定性好，可同时满足烧结温度低与颗粒均匀的双重要求，工艺简单。

Description

一种LED用红色荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及稀土发光材料技术领域，特别是涉及一种LED用红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

20世纪九十年代，随着高亮度GaN蓝色LED在技术上取得突破，1996年出现了用蓝光LED芯片与YAG荧光粉((Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺)组合而成的白光LED，这被认为是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。目前，白光LED的实现方式主要有三种：多色LED组合法、多量子阱法和荧光粉涂覆光转换法。多色LED组合法发光亮度高，但驱动电路复杂、成本高，且会由于个别单色LED劣化导致光色不纯或不均匀等缺点。多量子阱法通过制备结构不同的量子阱发出的多种光子复合发射白光。该方法能提高发光效率，降低成本和包装及电路的控制难度，但技术难度非常大，现在的技术研究尚未成熟。光转换发是指将光转换材料(荧光粉)涂覆在LED上，利用LED激发荧光粉发光。通常采用以下三种方式：一是蓝光LED激发YAG:Ce³⁺黄色荧光粉发出黄光与LED芯片透射出的蓝光复合成白光；二是蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合发射白光；三是紫光或近紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合发射白光，它具有更为广阔的发展前景，这是因为该种方式的显色性更好，色温在2500～10000k范围内任意匹配。基于技术、工艺、成本等因素，光转换法白光LED是现今白光照明发展的主流，应用最多。现有技术中，用于白光LED的荧光粉有些缺乏红光成分，或者红色荧光粉发光效率不高，或不稳定，如美国专利US6252254报道的几种硫化物红色荧光粉。现有技术封装出的白光LED显色指数不高或者效率不高或性能不稳定。因此，开发新型的LED用红色荧光粉成为国内外研究的热点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中荧光粉存在的问题，提供一种能被紫光、紫外光或蓝光LED激发，具有良好发光特性和物化性能，制造工艺简单、无污染、成本低的LED用红色荧光粉及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种LED用红色荧光粉，其原材料的摩尔份数组成为：正硅酸乙酯40份；钠的化合物20份；钡的化合物57～60份；碳源化合物1～5份；铕的化合物0.01～3份；所述的钠的化合物为硝酸钠、醋酸钠、氯化钠中一种或几种；所述钡的化合物为硝酸钡、醋酸钡、氯化钡中的一种或几种；所述的碳源有机物为葡萄糖、蔗糖、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺中的一种或几种；所述的铕的化合物为硝酸铕、氯化铕、硫酸铕中的一种或几种。

作为最佳选择，本发明提出的一种LED用红色荧光粉，其原材料的的摩尔份数组成为：正硅酸乙酯40份；钠的化合物20份；钡的化合物58.4份；碳源化合物2.8份；铕的化合物1.6份。

本发明的一种LED用红色荧光粉的制备方法，包括下述步骤：

(1)将正硅酸乙酯溶解于无水乙醇中，形成0.5～2mol/l的溶液；

(2)将钠的化合物、钡的化合物、铕的化合物溶解于无水乙醇中，形成1.0～2mol/l的溶液，同时加入适量的PH值调节剂将混合溶液的PH值调至4.0～6.0；

(3)将上述(2)的溶液加入到(1)的溶液中，同时按正硅酸乙酯物质量的2～8倍加入去离子水，然后按照正硅酸乙酯质量的1％～5％加入表面活性剂，混合搅拌均匀；

(4)将上述混合溶液置于40～80℃的水浴中，直至获得透明的凝胶；

(5)将上述凝胶在80～100℃的烘箱中干燥12～24小时，然后放入刚玉坩埚中，在400～500℃进行焙烧4～12h，获得灰色物质；

(6)将上述灰色物质置于石墨坩埚中，在真空气氛下于900～1200℃煅烧1-4h，然后在流通氮气气氛下于1300-1450℃保温1-5h，获得荧光粉粉体；

所述的PH调节剂为硝酸、盐酸、乙酸中的一种或几种；所述的表明活性剂为油酸、聚乙二醇、聚乙烯醇以及聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)该LED用红色荧光粉可在350nm～480nm光激发下发出主发射峰在590nm以上的红光，并且发光效率高、热稳定性好，在白光LED照明、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)等领域具有重要应用前景。

(2)该LED用红色荧光粉可同时满足烧结温度低与颗粒均匀的双重要求，工艺简单，适用于低色温、高显色指数的LED器件的生产。

附图说明

图1为380nm光激发实施例1样品得到的发射光谱；

图2为391nm光激发实施例1样品得到的发射光谱；

图3为466nm光激发实施例1样品得到的发射光谱；

图4为监测实施例1样品的609nm红光发射的激发光谱；

图5为实施例1、2、3、4样品的发射光谱。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

称取40份正硅酸乙酯溶解于无水乙醇中，形成1.8mol/l的溶液。称取20份将硝酸钠、59.9份硝酸钡、2.8份葡萄糖、0.1份硝酸铕溶解于无水乙醇中，形成1.6mol/l的溶液，同时加入35份乙酸将溶液的PH值调至4.6，搅拌均匀混合后加入到上述正硅酸乙酯的无水乙醇溶液中。向上述混合溶液中加入200份去离子水，然后加入1份聚乙二醇，混合搅拌均匀。将上述混合溶液置于60℃的水浴中，获得透明的凝胶；将上述凝胶在90℃的烘箱中干燥20小时，然后放入刚玉坩埚中，在450℃进行焙烧4h，获得灰色物质；将上述灰色物质置于石墨坩埚中，在真空气氛下于1000℃煅烧2h，然后在流通氮气气氛下于1300℃保温5h，即获得本发明的LED用红色荧光粉粉体。

如图1～图3所示为实施例1所得样品在382nm，393nm，465nm光激发下的发射光谱，主发射峰为610nm，监测610nm发射峰得到的激发光谱见图4，由图可知，该荧光粉可以被350nm～480nm范围内的紫外、紫光或蓝光有效激发，具有广泛的用途。

实施例2

称取40份正硅酸乙酯溶解于无水乙醇中，形成1.0mol/l的溶液。称取20份将硝酸钠、59.5份醋酸钡、2.8份乙基纤维素、0.5份硝酸铕溶解于无水乙醇中，形成2.5mol/l的溶液，同时加入20份乙酸将溶液的PH值调至5.2，搅拌均匀混合后加入到上述正硅酸乙酯的无水乙醇溶液中。向上述混合溶液中加入240份去离子水，然后加入2份聚乙二醇，混合搅拌均匀。将上述混合溶液置于60℃的水浴中，获得透明的凝胶；将上述凝胶在90℃的烘箱中干燥20小时，然后放入刚玉坩埚中，在450℃进行焙烧8h，获得灰色物质；将上述灰色物质置于石墨坩埚中，在真空气氛下于1050℃煅烧2h，然后在流通氮气气氛下于1350℃保温5h，即获得本发明的LED用红色荧光粉粉体。

实施例3

一种LED用红色荧光粉的制备方法，称取40份正硅酸乙酯溶解于无水乙醇中，形成1.8mol/l的溶液。称取20份将醋酸钠、59.0份醋酸钡、2.8份甲基纤维素、1.0份硝酸铕溶解于无水乙醇中，形成1.5mol/l的溶液，同时加入0.03份硝酸将溶液的PH值调至5.0，搅拌均匀混合后加入到上述正硅酸乙酯的无水乙醇溶液中。向上述混合溶液中加入280份去离子水，然后加入1.8份聚乙二醇，混合搅拌均匀。将上述混合溶液置于60℃的水浴中，获得透明的凝胶；将上述凝胶在100℃的烘箱中干燥15小时，然后放入刚玉坩埚中，在450℃进行焙烧4h，获得灰色物质；将上述灰色物质置于石墨坩埚中，在真空气氛下于1100℃煅烧4h，然后在流通氮气气氛下于1400℃保温5h，即获得本发明的LED用红色荧光粉粉体；

实施例4

称取40份正硅酸乙酯溶解于无水乙醇中，形成1.8mol/l的溶液。称取20份将醋酸钠、58.4份硝酸钡、2.8份葡萄糖、1.6份氯化铕溶解于无水乙醇中，形成2.5mol/l的溶液，同时加入20份乙酸将溶液的PH值调至5.2，搅拌均匀混合后加入到上述正硅酸乙酯的无水乙醇溶液中。向上述混合溶液中加入300份去离子水，然后加入1.5份聚乙烯醇，混合搅拌均匀。将上述混合溶液置于70℃的水浴中，获得透明的凝胶；将上述凝胶在95℃的烘箱中干燥18小时，然后放入刚玉坩埚中，在450℃进行焙烧4h，获得灰色物质；将上述灰色物质置于石墨坩埚中，在真空气氛下于1200℃煅烧4h，然后在流通氮气气氛下于1450℃保温5h，，即获得本发明的LED用红色荧光粉粉体。

图5为实施例1～4所得样品的发射光谱图，可以发现在紫光激发下实施例1～实施例4样品均发出了主发射峰在590nm以上的红光。

上述4个实施例和说明书附图仅用于说明本发明，仅为本发明的较佳实施方式，并不用来限定本发明的实施范围。

Claims

1.一种LED用红色荧光粉，其特征在于原材料的摩尔份数组成为：正硅酸乙酯40份；钠的化合物20份；钡的化合物57～60份；碳源化合物1～5份；铕的化合物0.01～3份；所述的钠的化合物为硝酸钠、醋酸钠、氯化钠中一种或几种；所述钡的化合物为硝酸钡、醋酸钡、氯化钡中的一种或几种；所述的碳源有机物为葡萄糖、蔗糖、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺中的一种或几种；所述的铕的化合物为硝酸铕、氯化铕、硫酸铕中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种LED用红色荧光粉，其特征在于原材料的摩尔份数组成为：正硅酸乙酯40份；钠的化合物20份；钡的化合物58.4份；碳源化合物2.8份；铕的化合物1.6份。

3.根据权利要求1所述的一种LED用红色荧光粉，其特征在于制备过程包括下述步骤：

(1)将正硅酸乙酯溶解于无水乙醇中，形成0.5～2mol/l的溶液；

(2)将钠的化合物、钡的化合物、碳源化合物、铕的化合物溶解于无水乙醇中，形成1.0～2mol/l的溶液，同时加入适量的PH值调节剂将混合溶液的PH值调至4.0～6.0；

所述的PH调节剂为硝酸、盐酸、乙酸中的一种或几种；所述的表面活性剂为油酸、聚乙二醇、聚乙烯醇以及聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种。