專利名稱：暖白光led用硼酸鹽熒光粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種暖白光LED用硼酸鹽熒光粉，是一種光電功能材料，該材料能夠直接與近紫外芯片或者GaN基藍(lán)光芯片組合構(gòu)成白光LED，用作固體白光照明，屬于光電功能材料技術(shù)領(lǐng)域，也屬于固體半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)照明光源相比，白光LED具有低電壓、低能耗、長壽命、響應(yīng)快、高可靠性、 易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，符合節(jié)能、環(huán)保的要求。獲得白光LED的途徑之一是熒光粉轉(zhuǎn)換。近紫外芯片或藍(lán)光芯片與多色或黃色熒光粉復(fù)合產(chǎn)生白光是一個成功的例子?，F(xiàn)有白光LED用熒光粉主要有兩種，一種是鋁酸鹽基質(zhì)，如YAG:Ce2+，另一種是硅酸鹽基質(zhì)，如Sr2Si04:Eu2+、 Sr3Si05:0. 07Eu2+。YAGiCe2+熒光粉的發(fā)射光譜峰值位于MOnm，缺少紅光成分，光源顯色指數(shù)較低，不能產(chǎn)生暖色調(diào)。而硅酸鹽基質(zhì)熒光粉的發(fā)射峰值波長因達(dá)到了 575nm而能夠產(chǎn)生暖色調(diào)、低色溫，但是，硅酸鹽基質(zhì)熒光粉發(fā)射峰值波長過長，色調(diào)偏紅，使得所制作的白光LED發(fā)光過暖；另外，這種熒光粉其合成溫度高，化學(xué)穩(wěn)定性差。在現(xiàn)有技術(shù)中還有一類硼酸鹽基質(zhì)發(fā)光材料，它具有成本低廉、合成溫度低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有硼酸鹽基質(zhì)發(fā)光材料有以下幾種。申請?zhí)枮?1141945. 8、名稱為“一種彩色等離子體平板顯示用硼酸鹽紅色熒光粉及其制造方法”的一件中國專利申請公開了一項(xiàng)方案，其中硼酸鹽紅色熒光粉的化學(xué)式為 (YmzGdzMyEux) BO3，其中M是La、Tb、Sm。然而，在該硼酸鹽中除了硼酸根之外，其余物質(zhì)均為稀土，導(dǎo)致熒光粉成本較高；其激發(fā)光為深紫外，只適用于等離子顯示，與目前基本成型的白光LED工業(yè)中使用的近紫外芯片或者藍(lán)光芯片并不配套。申請?zhí)枮?00810007451. 2、名稱為“硼酸鹽熒光材料與白光發(fā)光裝置”的一件中國專利申請公開了一項(xiàng)方案，其中硼酸鹽熒光材料的結(jié)構(gòu)式為Ma(Mb) HBO3=(Mc)x，式中軋是 Li、Na、K、Rb、Cs 或上述的組合，Mb 是 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn 或上述的組合，Mc 是 Y、La、Pr、Nd、 Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、&、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu或上述的組合，這種硼酸鹽熒光材料由紫外光或藍(lán)光激發(fā)后放射出可見光，與其它各色光熒光材料組合構(gòu)成白光發(fā)光裝置。然而，該熒光粉的發(fā)射峰波長最長僅為507nm，無法獲得暖白光。

發(fā)明內(nèi)容
為了獲得一種硼酸鹽基質(zhì)發(fā)光材料，由近紫外或者藍(lán)光激發(fā)，寬帶發(fā)射，發(fā)射峰值波長大于MOnm、小于575nm，用于白光LED中，產(chǎn)生顯色指數(shù)高、光學(xué)一致性好的暖白光，我們發(fā)明了一種暖白光LED用硼酸鹽熒光粉。本發(fā)明之暖白光LED用硼酸鹽熒光粉其化學(xué)式為下列之一 =M3B2O6 RE2+，A+、 M2B2O5 RE2+, A\M5B4O11 RE2+, A\MB2O4 RE2+, A\MB4O7 RE2+, A+ ；式中M 為 Ca、Sr、Ba、Mg、Pb、Zn 之一種或者兩種；RE 為 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu 之一種或者兩種，RE的含量為所述化學(xué)式中硼酸鹽的0. 01 10at% ；A為Li、Na、K、Rb、Cs之一種或者兩種，引入A所采用的氧化物或者氟化物的量為所述分子式物質(zhì)質(zhì)量的0 20 %。
在本發(fā)明之暖白光LED用硼酸鹽熒光粉中，M物質(zhì)為二價金屬陽離子，與硼酸根結(jié)合構(gòu)成熒光粉的硼酸鹽基質(zhì)，具有成本低廉、合成溫度低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。A物質(zhì)以氧化物、氟化物或者氯化物的形式引入，在熒光粉中主要起電荷補(bǔ)償和促進(jìn)晶格發(fā)育的作用。 RE物質(zhì)在熒光粉中充當(dāng)激活劑。該熒光粉呈現(xiàn)寬譜激發(fā)，具有近紫外和藍(lán)光激發(fā)特性，在近紫外和藍(lán)光激發(fā)下樣品呈現(xiàn)寬譜發(fā)射，發(fā)射峰值波長在560 575nm范圍內(nèi)，用于白光LED 中能夠產(chǎn)生顯色指數(shù)高、光學(xué)一致性好的暖白光。


圖1是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr3B2O6:Eu02+ .07的XRD圖。
圖2是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr3B2O6:Eu02+ .07的激發(fā)光譜圖。
圖3是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr3B2O6:Eu02+ .07的發(fā)射光譜圖。
圖4是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr3B2O6:Eu02+ .07的組合光譜圖，該圖兼作為摘要附圖。
圖5是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr3B2O6:Eu02+ .07的色坐標(biāo)。
圖6是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr2B2O5:Eu02+ .07，Li+ 的 XRD 圖。
圖7是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr2B2O5:Eu02+ .07，Li+的激發(fā)光譜圖。
圖8是本發(fā)明之熒光粉產(chǎn)物Sr2B2O5:Eu02+ .07，Li+的發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面通過本發(fā)明之暖白光LED用硼酸鹽熒光粉的制備進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1 暖白光LED用硼酸鹽熒光粉化學(xué)式為Sr3B206:Eua(172+。采用高溫固相法制備。原料包括Eu203、H3B03及SrCO3,純度均為99. 99%。根據(jù)所制備的熒光粉化學(xué)式所確定的化學(xué)計(jì)量比確定原料配比，精確秤取各原料置于瑪瑙研缽中，研細(xì)并混合均勻，將研磨好的混合粉料轉(zhuǎn)移到小坩堝，放入高溫箱式爐中，在活性炭的還原氣氛下，于1150°C溫度下灼燒池， 獲得所需產(chǎn)物。灼燒過程反應(yīng)機(jī)理如下在高溫下活性炭將Eu3+還原為Eu2+ ；然后，SrCO3和H3BO3 反應(yīng)生成Sr3B2O6 ；Eu2+摻雜在Sr3B2O6基質(zhì)中，最終形成Sr3B2O6:Eu2+。在反應(yīng)過程中原料 H3BO3具有兩種作用，一是作為反應(yīng)物；二是作為助熔劑，降低反應(yīng)溫度，同時使粉料混合的更加均勻。具體反應(yīng)如下C+Eu203 — 2Eu0+C03SrC03+2H3B03 — Sr3B206+H20Sr3B206+Eu2+ — Sr3B2O6: Eu2+熒光粉產(chǎn)物具有六方晶系Si^2O6的結(jié)構(gòu)，見圖1所示，具有空間群R*c(167)。熒光粉產(chǎn)物具有寬的激發(fā)光譜，見圖2所示，激發(fā)峰值位于460nm附近，監(jiān)測波長為566nm。熒光粉產(chǎn)物具有寬的發(fā)射光譜，見圖3所示，發(fā)射峰值位于566nm附近，激發(fā)波長為460nm。熒光粉產(chǎn)物發(fā)出的566nm黃光與460nm藍(lán)光組合，形成暖白光，見圖4所示。熒光粉產(chǎn)物色坐標(biāo)為(0. 338,0. 346，0.316)，見圖5所示，可知熒光粉產(chǎn)物具有白光輸出。
實(shí)施例2 暖白光LED用硼酸鹽熒光粉化學(xué)式為Sr2B2O5:Eua J+，Li+。采用高溫固相法制備。原料包括Eu203、H3BO3及SrCO3，純度均為99. 99%，另外還有Li2O (分析純)，加入量為 Sr2B2O5 = Eua^+,Li+質(zhì)量的5%。根據(jù)所制備的熒光粉化學(xué)式所確定的化學(xué)計(jì)量比確定原料配比，精確秤取各原料置于瑪瑙研缽中，研細(xì)并混合均勻，將研磨好的混合粉料轉(zhuǎn)移到小坩堝，放入高溫箱式爐中，在活性炭的還原氣氛下，于1050°C溫度下灼燒2h，獲得所需產(chǎn)物。熒光粉產(chǎn)物具有Sr2B2O5晶體結(jié)構(gòu)，見圖6所示。熒光粉產(chǎn)物具有寬的激發(fā)光譜， 見圖7所示，監(jiān)測波長為570nm。熒光粉產(chǎn)物具有寬的發(fā)射光譜，見圖8所示，發(fā)射峰值位于 570nm附近。
權(quán)利要求
1.一種暖白光LED用硼酸鹽熒光粉，其特征在于，其化學(xué)式為下列之一 M02O6:RE2+， A+、M2B2O5: RE2+, A+、M5B40n:RE2+, A+、MB2O4: RE2+, A+、MB4O7: RE2+, A+ ；式中M 為 Ca、Sr、Ba、Mg、 Pb、Zn 之一種或者兩種；RE 為 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、 Lu之一種或者兩種，RE的含量為所述化學(xué)式中硼酸鹽的0. 01 10at%;A為Li、Na、K、Rb、 Cs之一種或者兩種，引入A所采用的氧化物或者氟化物的量為所述分子式物質(zhì)質(zhì)量的0 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖白光LED用硼酸鹽熒光粉，其特征在于，具有近紫外和藍(lán)光激發(fā)特性，在近紫外和藍(lán)光激發(fā)下樣品呈現(xiàn)寬譜發(fā)射，發(fā)射峰值波長在560 575nm范圍內(nèi)，用于白光LED中。
全文摘要
暖白光LED用硼酸鹽熒光粉屬于光電功能材料和固體半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有白光LED用熒光粉要么缺少紅光成分，光源顯色指數(shù)較低，不能產(chǎn)生暖色調(diào)；要么色調(diào)偏紅，使得所制作的白光LED發(fā)光過暖。本發(fā)明其化學(xué)式為下列之一M3B2O6:RE2+，A+、M2B2O5:RE2+，A+、M5B4O11:RE2+，A+、MB2O4:RE2+，A+、MB4O7:RE2+，A+；式中M為Ca、Sr、Ba、Mg、Pb、Zn之一種或者兩種；RE為Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu之一種或者兩種，RE的含量為所述化學(xué)式中硼酸鹽的0.01～10at％；A為Li、Na、K、Rb、Cs之一種或者兩種，引入A所采用的氧化物或者氟化物的量為所述分子式物質(zhì)質(zhì)量的0～20％。發(fā)射峰值波長在560～575nm范圍內(nèi)，用于白光LED中能夠產(chǎn)生暖白光。
文檔編號C09K11/63GK102337125SQ20111020438
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者劉全生, 盧利平, 孫海鷹, 張希艷, 柏朝暉, 王曉春, 王能利, 米曉云 申請人:長春理工大學(xué)