CN105062472B - 一种用于暖白光led的蓝色荧光粉的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β‑NaSr1‑xBO3:xCe3+，式中x为0.01‑0.09，其制备方法：以钠、锶盐类，硼酸和铕的氧化物为原料，按化学计量比称取后充分研磨，置马弗炉中经低温初次预烧、高温二次煅烧以及三次还原烧结，再经过后处理，得到最终产物无机硼酸盐蓝色荧光粉；所制备的用于暖白光LED的蓝色荧光粉的应用，在紫外光激发下，与红、绿色荧光粉混合可以实现低色温的白色荧光，用于暖白光LED照明。本发明的优点是：该蓝色荧光粉具有宽的激发和发射波段、色纯度好，原料简单易得，成本低廉，制作工艺简单，且可应用于大功率LED芯片，并表现出优异的性能。

Description

一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法和应用
技术领域
本发明属于近紫外光激发用荧光粉技术领域，特别是一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法和应用。
背景技术
白光LED由于其效率高、寿命长、响应快、安全性高、环保等优点，在固态照明业中扮演着重要角色，并很有可能替代白炽灯、荧光灯成为下一代照明光源，从而引起了人们广泛的关注。随着日本的日亚化学公司于1997年制造了世界上第一支白光二极管，照明技术的发展进入了第三代。这种白光二极管由蓝色的LED芯片和YAG:Ce荧光粉组成，YAG:Ce荧光粉在蓝色LED的蓝光激发下发射黄光，黄光与LED发射的蓝光混合便得到白光。但这种白光LED存在着显色指数低，光品质差的缺点。
随着人们对高质量光照的要求，一种新型白光LED制备方法被发明，这种方法是将紫外光LED芯片和能被该芯片有效激发的两种或多种荧光粉组合而形成白光LED。白光的形成则是由这些荧光粉在紫外光激发下产生的各色光混合而成，一般都是由红、绿、蓝三种颜色的光混合配比而成。由于该方案采用的是能量比较高的紫外光作为激发光源，从而可利用的能量比较多，而且可被紫外光激发的荧光粉相对于可被蓝光激发的荧光粉来说种类更多。同时，白光的实现完全是由荧光粉各自的配比调节来实现的，紫外光LED芯片不参与白光的形成，从而能形成色纯度和显色指数很高的白光。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法和应用，该发明用传统的高温固相合成方法制备了一种性能稳定、转换效率较高的β-NaSr1-xBO3:xCe3+蓝色荧光粉，x的范围为0.01-0.09，其中β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+发光强度最高，在紫外光激发下，其与红、绿色荧光粉混合可以实现低色温的白色荧光，用于暖白光LED照明；制作工艺简单，成本低廉，宽带激发和发射，强度高，稳定性好，显色指数高。
本发明的技术方案：
一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr1-xBO3:xCe3+，式中x为0.01-0.09，其制备方法包括如下步骤：
1)将分析纯的Na2CO3、SrCO3、H3BO3和纯度为99.99%的CeO2置入玛瑙研钵中充分研磨得到混合粉料，混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce=3:(1-x):1.03:x，其中x=0.01-0.09；
2)将上述混合粉料转移至刚玉坩埚中并置入马弗炉中进行预烧，预烧温度为600℃，预烧时间为24h，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中再次充分研磨，得到预烧后的混合粉料；
3)将上述预烧后的混合物料转移至刚玉坩埚中并置入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为48h，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中充分研磨，得到煅烧后的混合粉料；
4)将上述煅烧后的混合粉料用压片机进行压片，压力为2Mpa，压片直径为13mm；
5)将上述压片在800℃、H2-Ar混合还原气下烧结6h，H2-Ar混合还原气中H2和Ar的体积百分比分别为15%和85%，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中充分研磨，得到用于暖白光LED的蓝色荧光粉。
一种所制备的用于暖白光LED的蓝色荧光粉的应用，在紫外光激发下，与红、绿色荧光粉混合可以实现低色温的白色荧光，用于暖白光LED照明。
本发明的有益效果是：
本发明的制备工艺简单，成本低廉，宽带激发和发射，强度高，稳定性好；制备的荧光粉与近紫外发光的LED芯片封装成白色发光二极管，得到接近于太阳颜色暖白光发光。
附图说明
图1为实施例1制备的β-NaSr1-xBO3:xCe3+的XRD图谱。
图2为实施例1制备的β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+荧光粉的激发发射图谱。
图3为实施例1制备的β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+蓝色荧光粉与CaAlSiN3:Eu2+红色荧光粉以及Sr1.75Ca1.25(PO4)2:Eu2+绿色荧光粉混合后涂覆在工作电流为350mA的近紫外360nmInGaN LED芯片上所得器件的光致发光光谱。
具体实施方案
下面根据实施例更详细的对本发明进行描述。
实施例1：
一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+，其制备方法包括如下步骤：
1)将分析纯的Na2CO3、SrCO3、H3BO3和纯度为99.99%的CeO2置入玛瑙研钵中充分研磨得到混合粉料，混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce=3:0.95:1.03:0.05；
2)将上述混合粉料转移至刚玉坩埚中并置入马弗炉中进行预烧，预烧温度为600℃，预烧时间为24h，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中再次充分研磨，得到预烧后的混合粉料；
3)将上述预烧后的混合物料转移至刚玉坩埚中并置入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为48h，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中充分研磨，得到煅烧后的混合粉料；
4)将上述煅烧后的混合粉料用压片机进行压片，压力为2Mpa，压片直径为13mm；
5)将上述压片在800℃、H2-Ar混合还原气下烧结6h，H2-Ar混合还原气中H2和Ar的体积百分比分别为15%和85%，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中充分研磨，得到用于暖白光LED的蓝色荧光粉。
图1为制备的β-NaSr1-xBO3:xCe3+蓝色荧光粉的XRD图谱，x的范围为0-0.09，图中表明：制得的蓝色荧光粉结晶较好。
图2为制备的β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+蓝色荧光粉的激发发射图谱，由图看出：本样品可以被320-390nm的近紫外光有效激发，得到发射峰主峰位于424nm的发射峰，发射强度高。
所制备的β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+蓝色荧光粉，在紫外光激发下，与CaAlSiN3:Eu2+红色荧光粉以及Sr1.75Ca1.25(PO4)2:Eu2+绿色荧光粉以55:2:160的质量比混合后涂覆在工作电流为350mA的近紫外360nm InGaN LED芯片上发射色温为3666K的暖白光。
图3为制备的β-NaSr0.95BO3:0.05Ce3+蓝色荧光粉与CaAlSiN3:Eu2+红色荧光粉以及Sr1.75Ca1.25(PO4)2:Eu2+绿色荧光粉混合后涂覆在工作电流为350mA的近紫外360nm InGaNLED芯片上所得器件的电致发光光谱，图中表明：所制备的白光LED器件的色度坐标为(0.3803, 0.3383)，色温为3666K，为接近于阳光的暖白光，对人眼更舒适，且显色性好。
实施例2：
一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr0.99BO3:0.01Ce3+，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1）中混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce=3:0.99:1.03:0.01。
所制备的蓝色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。
实施例3：
一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr0.97BO3:0.03Ce3+，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1）中混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce=3:0.97:1.03:0.03。
所制备的蓝色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。
实施例4：
一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr0.93BO3:0.07Ce3+，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1）中混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce=3:0.93:1.03:0.07。
所制备的蓝色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。
实施例5：
一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr0.91BO3:0.09Ce3+，其制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1）中混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce=3:0.91:1.03:0.09。
所制备的蓝色荧光粉的XRD图谱如图1所示，激发发射图谱与实施例1类同。
以上实施例表明，以碳酸钠，碳酸锶，硼酸和氧化铈为原料，均可以有效合成出相应的掺铈硼酸钠锶盐荧光粉。应该指出，上述的实施例只是用具体的实例来说明本发明，而不应是对本发明的限制。同时，本领域的普通技术人员都知道，在本发明的构思基础上，对本发明所进行的各种修改和变化均在本专利的保护范围。本领域的普通技术人员可能得到掺铈硼酸钠锶盐的样品，并应用到其它光学应用上，这些均不超出本发明的构思和范围。

Claims (2)

1.一种用于暖白光LED的蓝色荧光粉的制备方法，所述蓝色荧光粉的化学式为β-NaSr1-xBO3:xCe3+，式中x为0.01-0.09，其特征在于制备方法包括如下步骤：
1)将分析纯的Na2CO3、SrCO3、H3BO3和纯度为99.99％的CeO2置入玛瑙研钵中充分研磨得到混合粉料，混合粉料中各元素摩尔比为Na:Sr:B:Ce＝3:(1-x):1.03:x，其中x＝0.01-0.09；
2)将上述混合粉料转移至刚玉坩埚中并置入马弗炉中进行预烧，预烧温度为600℃，预烧时间为24h，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中再次充分研磨，得到预烧后的混合粉料；
3)将上述预烧后的混合物料转移至刚玉坩埚中并置入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为48h，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中充分研磨，得到煅烧后的混合粉料；
4)将上述煅烧后的混合粉料用压片机进行压片，压力为2Mpa，压片直径为13mm；
5)将上述压片在800℃、H2-Ar混合还原气下烧结6h，H2-Ar混合还原气中H2和Ar的体积百分比分别为15％和85％，自然冷却至室温后，在玛瑙研钵中充分研磨，得到用于暖白光LED的蓝色荧光粉。
2.一种权利要求1所制备的用于暖白光LED的蓝色荧光粉的应用，其特征在于：在紫外光激发下，与红、绿色荧光粉混合，可以实现色温为3666K的白色荧光，用于暖白光LED照明。
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