CN109929555B - 一种硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉的化学式为
Figure DDA0001921018860000011
0.005≤x≤0.05。本发明的硼磷酸盐白色荧光粉为能够在近紫外光激发下的硼磷酸盐白色荧光粉，可被近紫外光LED芯片激发，实现白光，作为输出白光的荧光粉。

Description

一种硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种荧光粉，具体涉及一种硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着城市化进程的加快和互联网等新一代信息技术的应用，城市照明向人工照明技术提出了更高的要求，智能照明、健康照明和绿色照明成为人们研究的热点方向。
LED由于其优良的光色电可控性，成为绿色照明光源的完美选择。作为一种新型的全固态照明光源，白光LED以其节能、环保、高光效、高稳定性、低电压、极快的响应速度、体积小巧、寿命长及可设计性强等优点，已取代白炽灯、荧光灯、高压汞灯成为第四代照明光源，由于其具有广阔的应用前景和市场，它被视为新世纪最重要的绿色照明光源之一。
在LED照明中，白光LED技术的开发已成为光学领域研究热点之一。目前，市场上实现白色发光的应用最广的方式为发黄光的钇铝石榴石(YAG)荧光粉和发射蓝光的InGaNLED封装，但其明显的缺点是：由于缺乏红光成分而导致显色指数不好，色温较高。此外，另一种方式为通过红、绿、蓝(RGB)三芯片混合产生白光，其成本很高；还有一种方式：通过三基色荧光粉与单一近紫外LED芯片组合产生白光，虽然有更强的转换效率，但是发红光和绿光的荧光粉对蓝光有强烈的再吸收现象，使流明效率和色彩还原性受到较大影响，其制造成本也相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉解决了现有白光LED成本高的问题，能够在近紫外光激发下直接发射出白光，提高了荧光粉的发光效率，并降低了生产成本。
为了达到上述目的，本发明提供了一种硼磷酸盐白色荧光粉，该荧光粉的化学式为
Figure GDA0003386559110000022
0.005≤x≤0.05。
优选地，所述的荧光粉被波长为350～400nm的近紫外光有效激发。
优选地，所述的荧光粉在351nm的激发波长下发射中心位于482nm和573nm处。
优选地，该荧光粉的化学式为
Figure GDA0003386559110000021
本发明还提供了一种所述的硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，该方法包含：
(1)将Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3的粉体在300～450℃烧结，保温，以排除反应过程中产生的气体和杂质；
(2)待保温结束，在550～650℃烧结，保温，在保温过程中，重复若干次取出粉体研磨再保温的过程；
(3)待保温结束，冷却，研磨，得到所述的硼磷酸盐白色荧光粉。
优选地，该方法还包含：称取Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3，研磨得到呈颗粒均匀的粉体。
优选地，在步骤(1)中，所述Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3的重量比为0.369：0.262：0.309：1.150：0.009。
优选地，在步骤(1)中，所述粉体在电阻炉中400℃烧结保温5h。
优选地，在步骤(2)中，所述粉体在电阻炉中600℃烧结保温7天。
本发明还提供了一种白光LED，该白光LED包含：白荧光粉，以及用于激发荧光粉的LED芯片；其中，所述白荧光粉包含：如所述的硼磷酸盐白色荧光粉。
本发明的硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法和应用，解决了现有白光LED成本高的问题，具有以下优点：
(1)本发明的硼磷酸盐白色荧光粉为能够在近紫外光激发下的硼磷酸盐白色荧光粉，可被近紫外光LED芯片激发，实现白光，作为输出白光的荧光粉，避免了发红光和绿光的荧光粉对蓝光有强烈的再吸收现象，使流明效率和色彩还原性受到较大影响，同时也降低了成本；
(2)本发明以硼磷酸盐为基质材料，具有原料价格低廉，烧结温度低，反应条件温和，节能环保，热稳定好等优点；
(3)本发明所提供的制备方法，简单高效，采用的原料易得，成本低，易于推广，适于大量工业化生产；
(4)本发明选用Dy3+离子作为白色荧光粉中的激活剂，Dy3+离子能在紫外光下得到有效激发，发射出主峰位于482(4F9/2→6H15/2)的蓝光区域和573nm(4F9/2→6H13/2)的黄光区域，通过不同Dy的掺杂浓度实现合理调控蓝光/黄光比直接合成白光的单掺荧光粉；
(5)本发明的白色荧光粉在波长为351nm的紫外光激发下有较强的发光性能，能够很好的与近紫外LED芯片相匹配(350-400nm)，可以作为一种基于紫外LED芯片的白光LED用荧光粉。
附图说明
图1为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000031
的XRD衍射图谱。
图2为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000032
在572nm的监测波长下得到的激发光谱图。
图3为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000033
在351nm波长下得到的发射光谱图。
图4为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000034
在351nm波长下得到的CIE色度坐标图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种硼磷酸盐白色荧光粉，该荧光粉的化学式为
Figure GDA0003386559110000036
0.005≤x≤0.05。
进一步地，荧光粉被波长为350～400nm的近紫外光有效激发。
进一步地，荧光粉在351nm的激发波长下发射中心位于482nm和573nm处。
进一步地，该荧光粉的化学式为
Figure GDA0003386559110000035
一种硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，该方法包含：
(1)将Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3的粉体在300～450℃烧结，保温，以排除反应过程中产生的气体和杂质；
(2)待保温结束，在550～650℃烧结，保温，在保温过程中，重复若干次取出粉体研磨再保温的过程；
(3)待保温结束，冷却，研磨，得到硼磷酸盐白色荧光粉。
进一步地，该方法还包含：称取Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3，研磨得到呈颗粒均匀的粉体。
进一步地，在步骤(1)中，Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3的重量比为0.369：0.262：0.309：1.150：0.009。
进一步地，在步骤(1)中，粉体在电阻炉中400℃烧结保温5h。
进一步地，在步骤(2)中，粉体在电阻炉中600℃烧结保温7天。
一种白光LED，该白光LED包含：白荧光粉，以及用于激发荧光粉的LED芯片；其中，白荧光粉包含：如硼磷酸盐白色荧光粉。
更加具体地，以下结合实施例1-6对本发明提供的硼磷酸盐白色荧光粉及其制备方法，进行详细地说明。
实施例1
Figure GDA0003386559110000041
Figure GDA0003386559110000042
的制备方法，具体如下：
(1)分别称取0.369g Li2CO3，0.262g Na2CO3，0.309g H3BO3，1.150g NH4H2PO4，0.009g Dy2O3，将所有的原料置于玛瑙研钵中快速研磨，目的是防止其中的NH4H2PO4受潮结块，充分研磨，直到得到均匀相，将研磨充分的混合物转入刚玉坩埚中，放置到电阻炉中，在400℃进行预烧结，保温5h；
(2)取出样品再次研磨，在600℃下烧结7天，中间进行多次研磨；
(3)最后样品随炉冷却，研磨，得到
Figure GDA0003386559110000043
荧光粉，如图1所示，为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000044
的XRD衍射图谱。
如图2所示，为本发明实施例1的Li2Na0.99BP2O8:Dy0.01在573nm的监测波长下得到的激发光谱图，从图中可以看出，
Figure GDA0003386559110000045
荧光粉具有较宽的激发区域，在326nm、351nm、365nm、387nm处均有激发峰，分别对应于Dy3+离子的6H15/2→4K15/2,6H15/2→4M15/2+6P7/2,6H15/2→4I11/2,6H15/2→4I13/2+4F7/2的跃迁。因此，本发明的荧光粉能够被近紫外LED芯片有效激发。
如图3所示，为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000051
在351nm波长下得到的发射光谱图，从图中可以看出，两个发射峰的主峰分别位于482nm(4F9/2→6H15/2)的蓝光区域和573nm(4F9/2→6H13/2)的黄光区域。
如图4所示，为本发明实施例1的
Figure GDA0003386559110000052
在351nm波长下得到的CIE色度坐标图，从图中可以看出，实施例1的
Figure GDA0003386559110000053
荧光粉的色坐标位于白光区域。
实施例2
Figure GDA0003386559110000054
制备方法与实施例1基本相同，区别在于各原料用量的不同，原料的具体用量为Li2CO3：0.369g，Na2CO3:0.264g，H3BO3:0.309g，NH4H2PO4:1.150g，Dy2O3:0.005g。
实施例3
Figure GDA0003386559110000055
制备方法与实施例1基本相同，区别在于各原料用量的不同，原料的具体用量为Li2CO3：0.369g，Na2CO3:0.260g，H3BO3:0.309g，NH4H2PO4:1.150g，Dy2O3:0.019g。
实施例4
Figure GDA0003386559110000056
制备方法与实施例1基本相同，区别在于各原料用量的不同，原料的具体用量为Li2CO3：0.369g，Na2CO3:0.257g，H3BO3:0.309g，NH4H2PO4:1.150g，Dy2O3:0.028g。
实施例5
Figure GDA0003386559110000057
制备方法与实施例1基本相同，区别在于各原料用量的不同，原料的具体用量为Li2CO3：0.369g，Na2CO3:0.254g，H3BO3:0.309g，NH4H2PO4:1.150g，Dy2O3:0.037g。
实施例6
Figure GDA0003386559110000058
制备方法与实施例1基本相同，区别在于各原料用量的不同，原料的具体用量为Li2CO3：0.369g，Na2CO3:0.252g，H3BO3:0.309g，NH4H2PO4:1.150g，Dy2O3:0.047g。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种硼磷酸盐白色荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学式为
Figure FDA0003386559100000012
2.根据权利要求1所述的硼磷酸盐白色荧光粉，其特征在于，所述的荧光粉被波长为350～400nm的近紫外光有效激发。
3.根据权利要求2所述的硼磷酸盐白色荧光粉，其特征在于，所述的荧光粉在351nm的激发波长下发射中心位于482nm和573nm处。
4.根据权利要求1所述的硼磷酸盐白色荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学式为
Figure FDA0003386559100000011
5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，其特征在于，该方法包含：
(1)将Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3的粉体在300～450℃烧结，保温，以排除反应过程中产生的气体和杂质；
(2)待保温结束，在550～650℃烧结，保温，在保温过程中，重复若干次取出粉体研磨再保温的过程；
(3)待保温结束，冷却，研磨，得到所述的硼磷酸盐白色荧光粉。
6.根据权利要求5所述的硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，其特征在于，该方法还包含：称取Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3，研磨得到呈颗粒均匀的粉体。
7.根据权利要求5所述的硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述Li2CO3、无水Na2CO3、H3BO3、NH4H2PO4和Dy2O3的重量比为0.369：0.262：0.309：1.150：0.009。
8.根据权利要求5所述的硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述粉体在电阻炉中400℃烧结保温5h。
9.根据权利要求5所述的硼磷酸盐白色荧光粉的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述粉体在电阻炉中600℃烧结保温7天。
10.一种白光LED，其特征在于，该白光LED包含：白荧光粉，以及用于激发荧光粉的LED芯片；其中，所述白荧光粉包含：如权利要求1-4中任意一项所述的硼磷酸盐白色荧光粉。
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