CN1397625A - 紫光发光二极管激发的三基色荧光粉和合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紫光发光二极管激发的三基色荧光粉，由主要发射峰在红光区的红粉、主要发射峰在蓝光区的蓝粉和主要发射峰在绿光区的绿粉组成。红粉为三价铕激活的钇铝石榴石，蓝粉为二价铕激活的氯磷酸锶/钙，绿粉为铈激活的钇铝石榴石。采用高温固相反应制备三种荧光粉，将红、蓝、绿三种荧光粉按重量比(0.5－2)∶(0.7－2.3)∶(2－5)混合。在紫光LED激发下发白光，解决了吸收紫光而发出白光的单一荧光粉很难实现的技术问题，可作为紫光LED发光材料广泛应用于发光领域。

Description

紫光发光二极管激发的三基色荧光粉和合成方法
技术领域：本发明涉及一种荧光粉混合物，尤其是一种与半导体发光二极管(LED)的紫光发射匹配，产生白光的荧光粉，以及制备方法。
背景技术：
氮化镓(GaN)蓝光LED(460nm激发)的白光荧光粉的研究和开发已取得较大进展，但蓝光LED发光效率低。390nm-400nm发射的GaN紫光LED则是目前研究的热点。但吸收紫光而发出白光的单一荧光粉很难实现，而达到应用水平的紫光LED的三基色荧光粉至今未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与半导体发光二极管的紫光发射匹配，产生白光的三基色荧光粉。
本发明的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉，由主要发射峰在红光区的红粉、主要发射峰在蓝光区的蓝粉和主要发射峰在绿光区的绿粉组成。红粉为三价铕激活的钇铝石榴石(YAG：Eu)，主要成分的化学式为Y3-xAl5O12：xEu(x＝0.01-0.06)。蓝粉为二价铕激活的氯磷酸锶/钙(锶钙化学性质类似，可替换或组配)，主要成分的化学式为(Sr/Ca)10-x(PO4)6Cl2：xEu，其中x＝0.01-0.08；绿粉为铈激活的钇铝石榴石(YAG：Ce)，其主要成分的化学式Y3-xAl5O12：xCe，其中x＝0.001-0.04。红、蓝、绿三种荧光粉的重量比为(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)。
本发明的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉的合成方法，其步骤包括：
1.用高温固相反应技术制备红粉
红粉无三价铕激活的钇铝石榴石，其主要成分的化学式为Y3-xAl5O12：xEu(x＝0.01-0.06)。按该化学式计量比，称取羟基铝化合物，如羟基氧化铝(AlOOH)或者氢氧化铝Al(OH)3)，氧化钇(Y2O3)，氧化铕(Eu2O3)，占化学式0.1-0.2摩尔的助熔剂氟化钡(BaF2)，充分混匀，置于刚玉坩埚中，在1400-1600℃焙烧1-3小时。
2.用高温固相反应技术制备蓝粉
蓝粉为二价铕激活的氯磷酸锶/钙，其主要成分的化学式为(Sr/Ca)10-x(PO4)6Cl2：xEu(x＝0.01-0.08)。按照该化学式的化学计量比关系，称取磷酸氢锶/钙，碳酸锶/钙，氯化锶/钙和氧化铕，原料混合均匀后置于刚玉坩埚中，以碳粉为还原剂，在马弗炉中1000℃-1200℃焙烧1-3小时。在制备过程中，用比化学计量所需摩尔数大1至5倍的氯化锶/钙作助熔剂参加反应，反应完成后，产物中存在的过量的氯化物用沸水浸泡洗去。
3.用高温固相反应技术绿粉
绿粉为铈激活的钇铝石榴石，其主要成分的化学式为Y3-xAl5O12：xCe，其中x＝0.001-0.04。按照该化学式的化学计量比关系，称取羟基铝化合物(AlOOH，或者Al(OH)3)，氧化钇(Y2O3)，硝酸铈(Ce(NO3)3)，占化学式0.1-0.2摩尔的助熔剂氟化钡(BaF2)，充分混匀，置于刚玉坩埚中，以碳粉为还原剂，在马弗炉中1400-1600℃焙烧1-3小时。
4、红粉、蓝粉和绿粉按照重量比约为(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)均匀混合，得到本发明的荧光粉。
本发明的三基色荧光粉是由不同发射和不同吸收波长的三种荧光粉组成，即红粉(主要发射峰在红光区)、蓝粉(主要发射峰在蓝光区)和绿粉(主要发射峰在绿光区)组成。
绿粉YAG：Ce的激发波长在460nm左右，它本身不吸收LED发射的400nm波长的紫光。加入蓝粉后，绿粉吸收蓝粉的发射，产生黄绿光。两者的混合在LED紫光激发下产生了蓝粉的辐射和绿粉的再吸收，即发光过程中从蓝粉到绿粉的能量传递。蓝粉的发射波长和绿粉的激发波长的匹配是产生白光的关键。红粉的激发波长则完全与1ED的紫光匹配，可独立吸收LED的能量而发光。
本发明甄选出一种三基色荧光粉混合物，在紫光LED激发下发白光，解决了吸收紫光而发出白光的单一荧光粉很难实现的技术问题，可作为紫光LED的发光材料广泛应用于发光领域。
把红、蓝、绿三种荧光粉按照重量比大约为(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)的计量混合。适当改变三种荧光粉的混合比例，还可按照需要调整荧光粉的色温和色坐标。
附图说明：
图1红粉Y3-xAl5O12：xEu(x＝0.05)的激发光谱(1)和发射光谱(2)，激发峰波长在395nm，与LED紫光匹配
图2蓝粉Sr10-x(PO4)6Cl2：xEu(x＝0.02)的激发和发射光谱，发射蜂(2)在455nm附近，激发峰(1)为一宽带，与LED紫光匹配。
图3Y3-xAl5O12：xCe(x＝0.05)的激发光谱(1x)和发射光谱(2)，激发峰不在紫光区域波，不能直接吸收LED的紫光，但与蓝粉的455nm发射匹配。
图4Y3-xAl5O12：xEu(x＝0.04)∶Sr10-x(PO4)6Cl2：xEu(x＝0.02)∶Y3-xAl5O12：xCe(x＝0.05)三者的质量比为)0.8∶1∶3混合荧光粉的发射光谱(395nm激发)。色坐标值为x＝0.33，y＝0.33(不考虑LED紫光的贡献)
实施例：
1.10.161g Y2O3，11.70g Al(OH)3，1.0518g BaF2，0.1954g Eu2O3，研磨均匀混合，在碳粉存在的还原性气氛中，1450℃焙烧2小时，得到白色的YAG：Eu。
2.18.37g SrHPO4，7.136g SrCO3，26.66g SrCl2.6H2O，0.293g Eu2O3，研磨混匀，在活性炭存在的还原性气氛中，1100℃焙烧2小时，得到白色熔融状块体，用沸水浸泡，洗去过量的SrCl2，烘干，得到白色的Sr9.98(PO4)6Cl2：0.02Eu。
3.10.161g Y2O3，11.70g Al(OH)3，1.0518g BaF2，0.655g Ce(NO3)3.6H2O的水溶液，100℃烘干，研磨均匀混合，在活性炭存在的还原性气氛中，1450℃焙烧2小时，得到亮黄色的YAG：Ce。
4.质量比为0.8∶1∶3的红粉，蓝粉和绿粉混匀，可以得到和与紫光LED匹配的白色荧光粉，此混合物的色坐标为x＝0.33，y＝0.33。调整质量比可得到不同色温和色坐标的荧光粉。

Claims (6)

1、一种紫光发光二极管激发的三基色荧光粉，由主要发射峰在红光区的红粉、主要发射峰在蓝光区的蓝粉和主要发射峰在绿光区的绿粉组成，其特征在于红粉为三价铕激发的钇铝石榴石，主要成分化学式为Y3-xAl5O12：xEu，其中x＝0.01-0.06；蓝粉为二价铕激活的氯磷酸锶/钙，其主要成分的化学式为(Sr/Ca)10-x(PO4)6Cl2：xEu，其中x＝0.01-0.08；绿粉为铈激活的钇铝石榴石，其主要成分的化学式为Y3-xAl5O12：xCe，其中x＝0.001-0.04；红、蓝、绿三种荧光粉重量比为(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)。
2、一种如权利要求1所述的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉的合成方法，其步骤包括：
1)用高温固相反应制备技术制备红粉
红粉为三价铕激发的钇铝石榴石，其主要成分的化学式为Y3-xAl5O12：xEu，其中x＝0.01-0.06；按该化学式计量比，称取羟基铝化合物，氧化钇，氧化铕，占化学式0.1-0.2摩尔的助熔剂，充分混匀，置于焙烧容器中，1400-1600℃焙烧1-3小时；
2)用高温固相反应制备技术制备蓝粉
蓝粉为二价铕激活的氯磷酸锶/钙，其主要成分的化学式为(Sr/Ca)10-x(PO4)6Cl2：xEu，其中x＝0.01-0.08；按照该化学式的化学计量比关系，称取磷酸氢锶/钙，碳酸锶/钙，氯化锶/钙和氧化铕，原料混合均匀后置于焙烧容器中，再以比化学计量所需摩尔数大1-5倍的氯化锶/钙作助熔剂参加反应，还原气氛下1000℃-1200℃焙烧1-3小时，反应完成后，产物中存在的过量的氯化物用沸水浸泡洗去；
2)用高温固相反应制备技术制备绿粉
绿粉为铈激活的钇铝石榴石，其主要成分的化学式为Y3-xAl5O12：xCe，其中x＝0.001-0.04；按照化学式化学计量比关系，称取羟基铝化合物，氧化钇，硝酸铈，占化学式0.1-0.2摩尔的助熔剂，充分混匀，置于焙烧容器中，在还原气氛下1400-1600℃焙烧1-3小时；
4)按制得的红粉、蓝粉和绿粉按照重量比(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)的比例混合，得到本发明的荧光粉。
3、一种如权利要求2所述的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉的合成方法，其特征在于所述的焙烧容器为刚玉坩埚，在制备蓝粉和绿粉时，焙烧过程在马弗炉中进行。
4、一种如权利要求2所述的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉的合成方法，其特征在于在制备蓝粉和绿粉时，所述还原气氛为碳粉作还原剂。
5、一种如权利要求2所述的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉的合成方法，其特征在于在制备红粉和绿粉时，所述羟基铝化合物选自AlOOH，或者Al(OH)3。
6、一种如权利要求2所述的紫光发光二极管激发的三基色荧光粉的合成方法，其特征在于制备红粉和绿粉时所述助熔剂为氟化钡。
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