CN105802625B - 一种led用红色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种led用红色荧光粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种LED用红色荧光粉及其制备方法,它的化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;它在波长为250~490nm的紫外至蓝光激发下,发射出中心波长在615nm的红色荧光。本发明制备过程简单,成本低,热处理工艺简单易控,适于大规模工业化生产,所制备的荧光粉具有粒度小而均匀,红光发光亮度高、发射效率高、色纯度及热稳定性好的优点,可以在白色LED照明系统、等离子显示板、红色或其它彩色LED系统中广泛使用。

Description

一种LED用红色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种红色荧光粉(phosphor),具体而言涉及一种具有高的发射效率的红色荧光粉及其制备方法。
背景技术
发光二极管LED(Light Emitting Diode)是一种可将电能转换为光能的能量转换器件,具有工作电压低,耗电量少,性能稳定,寿命长,抗冲击,耐震动性强,重量轻,体积小,成本低,发光响应快等优点。因此在显示器件和短距离、低速率的光纤通信用光源等方面有广泛的应用,特别是近年来蓝色、紫色及紫外LED的迅速发展,使LED在照明领域取代白炽灯和荧光灯成为可能。
白色LED可以用红色、绿色和蓝色LED来制造。在这种情况下,白色LED需要高的制造成本,而且由于复杂的驱动线路而体积庞大。通过结合波长为450nm的InGaN基的蓝色LED和YAG:Ce荧光粉制造的白色LED已经被投入实际应用。该白色LED通过执行如下的步骤来运行。首先,蓝色LED发射蓝光,YAG:Ce荧光粉被一部分的蓝光激发,发射出黄绿色荧光。然后蓝光和黄绿色荧光合并形成白光。然而,这种白光仅具有可见光光谱的一部分,这导致小的显色指数(color rendering index)和差的色彩还原。另外,由于在这种情况下被用作光源的蓝色LED的波长为450nm,芯片效率低,因而白色LED的发射效率劣化。
为了解决上述问题,UV LED被用作激发光源,并且红色荧光粉、绿色荧光粉和蓝色荧光粉的组合被用于白色LED的制造工艺中以获得接近自然的白光。然而,最重要的是,当由约410nm的激发光源激发时,该波长处芯片效率最高,显示高发射效率的荧光粉是必要地前提。目前,常规的蓝色荧光粉和绿色荧光粉具有好的发射效率。然而,因为红色荧光粉发射效率差,因此必须尽快开发被紫外激发光源激发时显示出高发射效率的红色荧光粉。
发明内容
本发明提供一种LED用红色荧光粉,具有粒度小而均匀,红光发光亮度高、发射效率高、色纯度及热稳定性好的优点,可以在白色LED照明系统、等离子显示板、红色或其它彩色LED系统中广泛使用。
具体而言,本发明提供一种LED用红色荧光粉,它的化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3。
本发明另一方面提供所述的LED用红色荧光粉的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)以含有金属M的盐、含有钒离子V5+的化合物以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;所述M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为250~380℃,煅烧时间为5~8小时,重复本步骤1~3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为600~800℃,煅烧时间为6~9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
在本发明一个具体的实施方式中,所述的含有金属M的盐包括碳酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐中的一种。
在本发明一个具体的实施方式中,所述的含有钒离子V5+的化合物包括五氧化二钒、偏钒酸铵中的一种,或它们的组合。
在本发明一个具体的实施方式中,步骤(2)所述的煅烧温度为300~350℃,煅烧时间为7-8小时。
在本发明一个具体的实施方式中,步骤(3)所述的煅烧温度为650~750℃,煅烧时间为8~9小时。
在本发明一个具体的实施方式中,步骤(3)所述的煅烧气氛为空气、氧气和氮气的混合体、氧气和惰性气体的混合体。
本发明第三方面的目的在于提供所述LED用红色荧光粉的应用,将其配合适量的蓝色和绿色荧光粉,涂敷和封装于InGaN二极管外,制备白光LED照明器件;或者将其应用于等离子显示板、红色或其它彩色LED系统中。
具体实施方式
通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述, 然而,本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解, 在不背离本发明的精神和范围的前提下, 可以对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的,但是本发明仍然在此作尽可能详细的描述。
通过具体的实例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实例仅仅是用于更详细具体地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的,但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚,在下文中,如果未特别说明,本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
实施例1:
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以碳酸钙、硫酸锶、硝酸锌、偏钒酸铵以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为350℃,煅烧时间为8小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
实施例2
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以草酸钙、碳酸锶、硝酸锌、五氧化二钒以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为320℃,煅烧时间为7小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为730℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
实施例3
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以硫酸钙、草酸锶、碳酸锌、五氧化二钒以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为300℃,煅烧时间为7.5小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为700℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
对比例1:
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为镁离子Mg2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以碳酸镁、硫酸锶、硝酸锌、偏钒酸铵以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;镁离子Mg2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为350℃,煅烧时间为8小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
对比例2:
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、钡离子Ba2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以碳酸钙、硫酸钡、硝酸锌、偏钒酸铵以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、钡离子Ba2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为350℃,煅烧时间为8小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
对比例3:
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:2;
制备方法包括如下步骤:
(1)以碳酸钙、硫酸锶、硝酸锌、偏钒酸铵以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:2;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为350℃,煅烧时间为8小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
对比例4
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以碳酸钙、硫酸锶、硝酸锌、偏钒酸铵以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为200℃,煅烧时间为8小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
对比例5
一种LED用红色荧光粉,化学式为M2EuVO6,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以碳酸钙、硫酸锶、硝酸锌、偏钒酸铵以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为400℃,煅烧时间为8小时,重复本步骤3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为750℃,煅烧时间为9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
实施例4 性能测试:
将实施例1-3、对比例1-5制得的红色荧光粉分别与黄绿色荧光粉(成分Lu2.63Y0.35Al5O12:Ce0.03,发射主峰为535nm)混合,调配出荧光粉胶,再分别与455-460nm的蓝光芯片配合制成白光LED,对白光LED的色温、光效率、显色指数进行测试,结果见表1。
表1
表1的数据表明,本发明实施例1-3具有优良的显色指数和发光效率,而对比例1-5分别采用镁替换钙、钡替换锶、改变钙锶锌的摩尔比以及改变煅烧温度都会使荧光粉光效率和显色指数都会下降。

Claims (5)

1.一种LED用红色荧光粉,其特征在于:它的化学式为M2EuVO6 ,其中M为钙离子Ca2+、锶离子Sr 2+ 及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
制备方法包括如下步骤:
(1)以含有金属M的盐、含有钒离子V5+的化合物以及Eu2O3为原料,按化学式M2EuVO6中元素的摩尔比称取原料,研磨并混合均匀;所述M为钙离子Ca2+、锶离子Sr2+及锌离子Zn2+三者的组合,三者的摩尔比1:1:3;
(2)将得到的混合物在空气气氛下煅烧,煅烧温度为250~380℃,煅烧时间为5~8小时,重复本步骤1~3次;
(3)将煅烧后的混合物自然冷却,研磨并混合均匀,在含有氧气的气氛中煅烧,煅烧温度为600~800℃,煅烧时间为6~9小时,得到一种LED用红色荧光粉。
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:所述的含有金属M的盐选自碳酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐中的一种。
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:所述的含有钒离子V5+的化合物选自五氧化二钒、偏钒酸铵中的一种,或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的一种LED用红色荧光粉,其特征在于:步骤(2)所述的煅烧温度为300~350℃,煅烧时间为7-8小时。
5.根据权利要求1所述的一种LED用红色荧光粉,其特征在于:步骤(3)所述的煅烧温度为650~750℃,煅烧时间为8~9小时。
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