CN105131944A - 一种白光led用氮氧化物黄色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及稀土发光材料技术领域。一种白光LED用氮氧化物黄色荧光粉，该荧光粉具有如下化学表示式：Li4Sr(1-x)Ca(BO2N)2：xEu2+，其中，x为0.001～0.10。该荧光粉分散性好、颗粒度均匀、化学稳定性好和发光效率高，其激发带覆盖紫外和蓝光区域，能作为白光LED用黄色荧光粉。

Description

一种白光LED用氮氧化物黄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，尤其是涉及一种白光LED用氮氧化物黄色荧光粉及其制备方法。
背景技术
白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，是未来照明市场上的主流产品。
目前实现白光LED普遍采用的是在蓝光LED芯片上涂覆高效的可被蓝光激发而发射黄光的荧光粉，其原理是蓝光LED激发荧光材料产生与蓝光芯片互补的黄光，在利用透镜原理将蓝光、黄光予以混合，使人眼产生白光的视觉。目前此种荧光粉主要是以Ce3+激活的YAG钇铝石榴石，其化学式为Y3Al5O12，激发光谱在460～470nm附近，能有效吸收氮化镓GaN发光二极管的蓝光，石榴石结构的荧光粉有化学性质稳定、亮度高、寿命长及发光效率高等特点。这种荧光粉制作的白光LED具有很高的流明效率，但是由于其发射光谱的红光成分较少而其显色指数偏低。
近年来，一些其他体系的黄色荧光粉被开发。以Eu2+激活的碱金属氮氧化物和硅酸盐荧光粉，如Ca-α-SiAlON，CaSi2O2N2和Sr2SiO4。这些已报道的黄色荧光粉中，氮氧化物Ca-α-SiAlON：Eu2+和CaSi2O2N2：Eu2+一般需要高温高压条件，合成条件较苛刻，硅酸盐Sr2SiO4：Eu2+最佳激发峰在紫光区域，制作的白光LED器件的流明效率较低。以Ce3+激活的铝酸盐和硅酸盐荧光粉，如LaSr2AlO5和(Ca3-xLux)(Sc2-zMgz)Si3O12+δ。铝酸盐LaSr2AlO5：Ce3+，Li+最佳激发峰在激光区域，(Ca3-xLux)(Sc2-zMgz)Si3O12+δ：Ce3+中使用了价格较为昂贵的Sc2O3。
发明内容
本发明的目的是提供一种白光LED用氮氧化物黄色荧光粉及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：其白光LED用氮氧化物黄色荧光粉具有如下化学表示式：
Li4Sr(1-x)Ca(BO2N)2：xEu2+
式中，x为0.001～0.10。
本发明氮氧化物黄色荧光粉的制备方法包括如下步骤：
按化学式Li4Sr(1-x)Ca(BO2N)2：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸锂、碳酸锶、碳酸钙、氮化硼和氧化铕；研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1200～1350℃条件下烧结3～7小时，后冷却到室温得到所述氮氧化物黄色荧光粉。
进一步地，本发明原料优选摩尔比的比例为Li2CO3：SrCO3：CaCO3：BN：Eu2O3＝2：(0.999～0.9)：1：2：(0.0005～0.05)。
进一步地，本发明所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的荧光粉以氮氧化物为基质材料，具有化学稳定性和热稳定性良好，原料价廉、易得等优点。相比其他氮氧化物黄色荧光粉，由于本发明加入碱金属碳酸盐，降低了烧结温度。
附图说明
图1是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体激发光谱图(激发波长370nm)；
图2是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体发射光谱图(监控波长575nm)；
图3是本发明提供的实施例2制备的荧光粉体发射光谱图(激发波长370nm)；
图4是本发明提供的实施例3制备的荧光粉体发射光谱图(激发波长370nm)；
图5是本发明提供的实施例4制备的荧光粉体发射光谱图(激发波长370nm)；
图6是本发明提供的实施例5制备的荧光粉体发射光谱图(激发波长370nm)。
具体实施方式
实施例1
按照Li4Sr0.999Ca(BO2N)2：0.001Eu2+称取Li2CO3、SrCO3、CaCO3、BN和Eu2O3，它们之间的摩尔比为2：0.999：1：2：0.0005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1200℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到氮氧化物黄色荧光粉。
从图1中可以看出，本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于370nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为370nm，从图2中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于575nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。
实施例2
按照Li4Sr0.995Ca(BO2N)2：0.005Eu2+称取Li2CO3、SrCO3、CaCO3、BN和Eu2O3，它们之间的摩尔比为2：0.995：1：2：0.0025，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1250℃焙烧5小时，后冷却到室温，得到氮氧化物黄色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于370nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为370nm，从图3中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射，发射峰位于577nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。
实施例3
按照Li4Sr0.99Ca(BO2N)2：0.01Eu2+称取Li2CO3、SrCO3、CaCO3、BN和Eu2O3，它们之间的摩尔比为2：0.99：1：2：0.005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1300℃焙烧3小时，后冷却到室温，得到氮氧化物黄色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于370nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为370nm，从图4中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于579nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。
实施例4
按照Li4Sr0.95Ca(BO2N)2：0.05Eu2+称取Li2CO3、SrCO3、CaCO3、BN和Eu2O3，它们之间的摩尔比为2：0.95：1：2：0.025，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1350℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到氮氧化物黄色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于370nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为370nm，从图5中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射，发射峰位于580nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。
实施例5
按照Li4Sr0.9Ca(BO2N)2：0.1Eu2+称取Li2CO3、SrCO3、CaCO3、BN和Eu2O3，它们之间的摩尔比为2：0.9：1：2：0.05，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1350℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到氮氧化物黄色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于370nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为370nm，从图6中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射，发射峰位于582nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种白光LED用氮氧化物黄色荧光粉，其特征在于，该荧光粉具有如下化学表示式：Li4Sr(1-x)Ca(BO2N)2：xEu2+，其中，x为0.001～0.10。
2.一种如权利要求1所述的白光LED用氮氧化物黄色荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
按化学式Li4Sr(1-x)Ca(BO2N)2：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸锂、碳酸锶、碳酸钙、氮化硼和氧化铕；研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1200～1350℃条件下烧结3～7小时，后冷却到室温得到所述氮氧化物黄色荧光粉。
3.如权利要求2所述的白光LED用氮氧化物黄色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述原料优选摩尔比的比例为Li2CO3：SrCO3：CaCO3：BN：Eu2O3＝2：(0.999～0.9)：1：2：(0.0005～0.05)。
4.如权利要求2所述的白光LED用氮氧化物黄色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
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