CN104694118A - 一种球形白光荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种球形白光荧光粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种球形白光荧光粉及其制备方法，白光荧光粉的化学组成为 Ba1.31Ca0.69-x-ySiO4:xEu2+,yMn2+，其中0.01≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15；制备时，先将正硅酸乙酯溶于乙醇、蒸馏水和氨水的混合液搅拌，加入碳酸氢铵水溶液作为沉淀剂，制得混合液A；将硝酸钡、四水硝酸钙、六水硝酸铕和四水硝酸锰溶解于蒸馏水中，制得溶液B；将溶液B滴加到混合液A中，制得悬浮液C，然后将悬浮液C进行干燥、造粒；最后在还原气氛炉中于800~1200℃中烧结1~6h，冷却到室温后得最终产物。本发明制备的荧光粉具有发射420~700nm的连续全光谱，全光谱叠加产生白光发射，且颗粒粒径小、分布均匀、呈类球形、化学稳定性和热稳定性好等特点。

Description

一种球形白光荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及荧光粉及其制备方法，特别是一种球形白光荧光粉及其制备方法。
背景技术
白光LED作为一种第四代新型固态照明光源，深受人们的广泛重视。由于其节能环保、寿命长、低能耗、固体化、启动快等优点，具有广阔的应用前景和经济社会效益。
目前，通过荧光粉转化实现白光LED的方法主要有以下两种：一种为蓝光LED芯片搭配黄色荧光粉，该方法由双色实现白光，由于缺乏红光成分，使得得到的白光显色性较差，色温偏高，而且光色参数容易受到荧光粉涂覆厚度以及电压电流的变化而发生波动；另一种为近紫外光LED芯片搭配三基色混合基质荧光粉，该方法产生的白光具有较高的显色指数及输出效率，但是由于混合物之间存在光谱再吸收和配比调控难以及各种粉之间光衰不一致等问题，限制了这种方法实现白光LED的发展。
近来，为了解决上述第二种方法实现白光LED的缺陷，相继出现了用单一基质硅酸盐白光荧光粉去取代三基色混合基质荧光粉。此种荧光粉是一种适合近紫外光LED芯片激发的单一基质白光荧光粉，其传统的制备方法为固相法。但固相法合成此类荧光粉存在粒度较大、粒径分布不均匀、难以获得球形颗粒、颗粒易团聚等缺点。在封装成白光LED后，由于荧光粉粒径较大，颗粒不均匀，形状不规则易造成近紫外光溢出以及发光效率较低。
为解决上述问题，本发明提供了一种球形白光荧光粉组成及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有近紫外LED照明三基色混合基质荧光粉存在光谱再吸收和配比调控难以及各种粉之间光衰不一致等问题，提供一种制备简单、发光效果好的球形白光荧光粉。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种球形白光荧光粉，化学组成为Ba1.31Ca0.69-x-ySiO4:xEu2+,yMn2+，其中0.01≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15。
本发明的另一个目的在于克服现有单一基质白光荧光粉的制备方法所获得荧光粉颗粒大、粒径不均匀、形状不规则等缺陷，提供一种制备方法简单、所获得的产品颗粒细小均匀的球形白光荧光粉制备方法。
通过以下技术方案来实现：一种球形白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
（1）按化学计量比计算所需的钡、钙、硅、铕和锰的用量；
（2）由正硅酸乙酯引入硅，并将其溶入乙醇、蒸馏水和氨水的混合液中，搅拌均匀，加入碳酸氢铵水溶液，制得混合液A；
（3）选取几种盐类引入钡、钙、铕和锰，所述盐类为可溶于水的盐类或不可溶于水的盐类；
（4）将步骤（3）所述的可溶性盐类溶解于蒸馏水中，制得混合液B；或将步骤（3）所述的不可溶于水的盐类溶解于过量硝酸中，并加氨水至pH=6.5～7.5，制得混合液B；
（5）将混合液B加入混合液A中，制得前驱体悬浮液C；
（6）将悬浮液C在喷雾干燥机中进行喷雾干燥、造粒，得到粉末状的前驱体；
（7）将前驱体在还原气氛下，800～1200 ℃ 中烧结1～6 h，然后冷却至室温后得到球形白光荧光粉。
进一步的，所述步骤（3）的可溶于水的盐类为硝酸钡、四水硝酸钙、六水硝酸铕、四水硝酸锰。
进一步的，所述步骤（7）的还原气氛中的还原气体为CO或H2+N2 。                                                                                                                                                         
本发明的有益效果在于：本发明所获得的球形白光荧光粉对近紫外光高效相应、色标稳定、发光效果更理想；本发明所提供的制备方法简单，成本低，同时，能够获得颗粒小、形状均匀的荧光粉，使得LED的发光效果大大提高。     
附图说明
图1是根据实施例1所述方法得到的荧光粉的扫面电镜图；
图2是根据实施例2所述方法得到的荧光粉在460nm监测下的激发光谱；
图3是根据实施例2所述方法得到的荧光粉在380nm激发下的发射光谱；
图4是根据实施例3所述方法得到的荧光粉的色坐标图。
具体实施方式
实施例1：
按化学式Ba1.31Ca0.59SiO4:0.05Eu2+,0.05Mn2+分别称取原料，步骤如下：
将2.083g正硅酸乙酯溶于乙醇、蒸馏水和氨水的混合液，搅拌2h，接着加入碳酸氢铵水溶液作为沉淀剂，制得混合液A；将3.424g硝酸钡、1.393g四水硝酸钙、0.169g六水硝酸铕和0.126g四水硝酸锰溶解于100mL蒸馏水中，得到均匀的混合溶液B；将溶液B滴加到混合液A中，制得前驱体悬浮液C；将悬浮液C于喷雾干燥器中进行干燥、造粒制得前驱体粉末；将前驱体粉末于还原气氛炉中在1000℃中烧结2h，冷却到室温后得到荧光粉。
图1是根据实施例1所述方法得到的荧光粉的扫面电镜图。
实施例2：
按化学式Ba1.31Ca0.54SiO4:0.05Eu2+,0.1Mn2+分别称取原料，步骤如下：
将2.083g正硅酸乙酯溶于乙醇、蒸馏水和氨水的混合液，搅拌2h，接着加入碳酸氢铵水溶液作为沉淀剂，制得混合液A；将3.424g硝酸钡、1.275g四水硝酸钙、0.169g六水硝酸铕和0.250g四水硝酸锰溶解于100mL蒸馏水中，得到均匀的混合溶液B；将溶液B滴加到混合液A中，制得前驱体悬浮液C；将悬浮液C于喷雾干燥器中进行干燥、造粒制得前驱体粉末；将前驱体粉末于还原气氛炉中在1100℃中烧结2h，冷却到室温后得到荧光粉。
图2是根据实施例2所述方法得到的荧光粉在460nm监测下的激发光谱
图3是根据实施例2所述方法得到的荧光粉在380nm激发下的发射光谱
实施例3：
按化学式Ba1.31Ca0.64SiO4:0.02Eu2+,0.03Mn2+分别称取原料，步骤如下：
将2.083g正硅酸乙酯溶于乙醇、蒸馏水和氨水的混合液，搅拌2h，接着加入碳酸氢铵水溶液作为沉淀剂，制得混合液A；将3.424g硝酸钡、1.511g四水硝酸钙、0.068g六水硝酸铕和0.075g四水硝酸锰溶解于100mL蒸馏水中，得到均匀的混合溶液B；将溶液B滴加到混合液A中，制得前驱体悬浮液C；将悬浮液C于喷雾干燥器中进行干燥、造粒制得前驱体粉末；将前驱体粉末于还原气氛炉中在1200℃中烧结2h，冷却到室温后得到荧光粉。
图4是根据实施例3所述方法得到的荧光粉的色坐标图。
实施例4：
按化学式Ba1.31Ca0.64SiO4:0.1Eu2+,0.05Mn2+分别称取原料，步骤如下：
将2.083g正硅酸乙酯溶于乙醇、蒸馏水和氨水的混合液，搅拌2h，接着加入碳酸氢铵水溶液作为沉淀剂，制得混合液A；将3.424g硝酸钡、1.275g四水硝酸钙、0.338六水硝酸铕和0.126g四水硝酸锰溶解于100mL蒸馏水中，得到均匀的混合溶液B；将溶液B滴加到混合液A中，制得前驱体悬浮液C；将悬浮液C于喷雾干燥器中进行干燥、造粒制得前驱体粉末；将前驱体粉末于还原气氛炉中在950℃中烧结2h，冷却到室温后得到荧光粉。

Claims (4)

1.一种球形白光荧光粉，化学组成为Ba1.31Ca0.69-x-ySiO4:xEu2+,yMn2+，其中0.01≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15。
2.一种球形白光荧光粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按化学计量比计算所需的钡、钙、硅、铕和锰的用量；
（2）由正硅酸乙酯引入硅，并将其溶入乙醇、蒸馏水和氨水的混合液中，搅拌均匀，加入碳酸氢铵水溶液，制得混合液A；
（3）选取几种盐类引入钡、钙、铕和锰，所述盐类为可溶于水的盐类或不可溶于水的盐类；
（4）将步骤（3）所述的可溶性盐类溶解于蒸馏水中，制得混合液B；或将步骤（3）所述的不可溶于水的盐类溶解于过量硝酸中，并加氨水至pH=6.5～7.5，制得混合液B；
（5）将混合液B加入混合液A中，制得前驱体悬浮液C；
（6）将悬浮液C在喷雾干燥机中进行喷雾干燥、造粒，得到粉末状的前驱体；
（7）将前驱体在还原气氛下，800～1200 ℃ 中烧结1～6 h，然后冷却至室温后得到球形白光荧光粉。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）的可溶于水的盐类为硝酸钡、四水硝酸钙、六水硝酸铕、四水硝酸锰。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤（7）的还原气氛中的还原气体为CO或H2+N2。
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