一種發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料及其制備方法，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是熒光材料的表達(dá)式為MLn2Si3O10:mBi3+,nEu3+。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的顏色可調(diào)的熒光粉材料，可被330nm-410nm的紫外光有效激發(fā)，通過(guò)調(diào)控?fù)诫s的藍(lán)光寬帶發(fā)射的Bi3+、紅光銳線發(fā)射的Eu3+的濃度，有效調(diào)控該熒光粉材料的發(fā)射光譜，實(shí)現(xiàn)發(fā)射光譜的紅藍(lán)綠比對(duì)調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)熒光粉材料發(fā)光顏色從藍(lán)光區(qū)經(jīng)過(guò)白光區(qū)到紅區(qū)的發(fā)光。
【專利說(shuō)明】—種發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)比傳統(tǒng)的照明光源，白光LED由于具有節(jié)能、環(huán)保、安全、長(zhǎng)壽命、零噪聲、無(wú)輻射、低電壓?jiǎn)?dòng)、安裝方便以及低耗、高亮度、防震維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為第四代光源。
[0003]實(shí)現(xiàn)白光LED照明主要是兩種途徑:第一種是將紅、綠、藍(lán)三種LED芯片發(fā)光組合產(chǎn)生白光；第二種是LED芯片發(fā)光與其他光轉(zhuǎn)換材料如熒光粉組合產(chǎn)生白光。景觀裝飾行業(yè)多采用第一種方法，照明行業(yè)多采用熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)。目前，商業(yè)主流是采用藍(lán)光芯片與黃色熒光粉組合，其中涉及的黃色熒光粉是Y3Al5012:Ce3+，但是由于其發(fā)射光譜中缺少紅光成分，導(dǎo)致色溫偏高^(guò)OOOK),顯色指數(shù)低(小于80)，這些缺點(diǎn)限制了它的進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用。近紫外(350-410nm)輻射的InGaN芯片激發(fā)三基色熒光粉來(lái)實(shí)現(xiàn)白光LED，可以改善目前商用藍(lán)光芯片激發(fā)的黃光熒光粉(YAG:Ce3+)帶來(lái)的色純度不高的問(wèn)題。采用硅酸鹽作為發(fā)光材料基質(zhì)，有利于提高發(fā)光效率，是因?yàn)榘l(fā)光中心和硅酸鹽基質(zhì)相互作用能量較低，可使發(fā)光中心離子直接吸收激發(fā)能量；同時(shí)，硅酸鹽基質(zhì)對(duì)比其他基質(zhì)非常穩(wěn)定。高溫固相反應(yīng)法具有工藝簡(jiǎn)單、易推廣等優(yōu)點(diǎn)，因此，設(shè)計(jì)并合成用于近紫外InGaN芯片(350_410nm)激發(fā)的發(fā)光顏 色可調(diào)的熒光粉具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，解決了目前藍(lán)光芯片加黃光熒光粉造成的白光LED高色溫低顯色性的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供制備此種材料的方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是熒光材料的表達(dá)式為MLn2Si3Oltl:mBi3+，nEu3+。
[0007]進(jìn)一步，所述MLn2Si3Oltl是基質(zhì)，所述摻雜的Bi3+，Eu3+離子是激活離子。
[0008]進(jìn)一步,所述M為Zn、Mg、Ca、Sr、Ba中的一種或幾種。
[0009]進(jìn)一步，所述Ln為Y、La中的一種或幾種。
[0010]進(jìn)一步，所述元素摩爾分?jǐn)?shù)，O≤m≤0.1，0≤η≤0.22。
[0011]制備可調(diào)色熒光粉的方法，其特征在于:按表達(dá)式MLn2Si301(l:mBi3+，nEu3+中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量比分別稱取以Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Y、S1、Eu、Bi的單質(zhì)、氧化物、鹵化物和相應(yīng)鹽類的原料，在瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，待高溫固相反應(yīng)，將剛玉坩堝置于高溫爐中，加熱至1200°C -1500°C，恒溫4-10小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的近紫外激發(fā)下發(fā)光不同的熒光粉。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的顏色可調(diào)的熒光粉材料，可被330nm-410nm的紫外光有效激發(fā)，通過(guò)調(diào)控?fù)诫s的藍(lán)光寬帶發(fā)射的Bi3+、紅光銳線發(fā)射的Eu3+的濃度，有效調(diào)控該熒光粉材料的發(fā)射光譜，實(shí)現(xiàn)發(fā)射光譜的紅藍(lán)綠比對(duì)調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)熒光粉材料發(fā)光顏色從藍(lán)光區(qū)經(jīng)過(guò)白光區(qū)到紅區(qū)的發(fā)光。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的X射線粉末衍射譜；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的激發(fā)光譜；
[0015]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的發(fā)射光譜；
[0016]圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的發(fā)射光譜；
[0017]圖5是本發(fā)明實(shí)施例4-7的發(fā)光顏色可調(diào)的突光粉材料的發(fā)射光譜；
[0018]圖6是本發(fā)明實(shí)施例1-7的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的色坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]一種表達(dá)式為 MLn2Si3Oltl:mBi3+，nEu3+(M 為 Zn、Mg、Ca、Sr、Ba 中的一種或幾種，Ln為Y、La中的一種或幾種)發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，其中m，η為元素摩爾分?jǐn)?shù)，O≤m ≤0.1, O ≤ m ≤ 0.22。
[0021]優(yōu)選的是，所述的M為Mg，L為Y。
[0022]該熒光粉的特征是在MLn2Si3Oltl中引入少量的Bi3+，Eu3+離子，使MLn2Si3Oltl具有兩種不同的發(fā)光中心，即來(lái)自于Bi3+的藍(lán)綠光和Eu3+的紅光色心，在紫外光的照射下兩種色心分別發(fā)出藍(lán)綠光和紅光，通過(guò)調(diào)節(jié)Bi3+，Eu3+離子的摻雜濃度和比例實(shí)現(xiàn)從藍(lán)綠光區(qū)經(jīng)過(guò)白光區(qū)到紅區(qū)的可調(diào)顏色發(fā)光。
[0023]本發(fā)明的又一目的是提供發(fā)光顏色可調(diào)熒光粉材料的制備方法，但本發(fā)明不限于此，該方法包含以下步驟:
[0024](I)按表達(dá)式MLn2Si3O10ImBi3+, nEu3+中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量比分別稱取以Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Y、S1、Eu、Bi的單質(zhì)、氧化物、鹵化物和相應(yīng)鹽類為原料，式中O ≤ m ≤ 0.1, O ≤ m≤ 0.22。
[0025]所述M為Zn、Mg、Ca、Sr、Ba中的一種或幾種，Ln為Y、La中的一種或幾種；
[0026](2)將上述原料混合，并在瑪瑙研缽中充分研磨混合均勻后，放入剛玉坩堝中，加蓋，待高溫固相反應(yīng)；
[0027](3)將裝好混合原料的剛玉坩堝置于高溫馬福爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12000C -1500°C，時(shí)間為4-10小時(shí)，自然冷卻，得到燒結(jié)體；
[0028](4)將上述燒結(jié)體取出研磨，即得體色為白色的發(fā)光顏色不同的熒光粉。
[0029]最優(yōu)的反應(yīng)在空氣氣氛中進(jìn)行,一次灼燒,不可有還原氣氛。
[0030]下面通過(guò)實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說(shuō)明對(duì)本發(fā)明:
[0031]實(shí)施例1
[0032](I)按表達(dá)式 MLn2Si3O10ImBi3+, nEu3+,取 M = Mg, Ln = Y, m = 0.02，η = 0.14 時(shí),稱取 MgO0.2015 克，Y2O3L 1290 克，SiO20.9012 克，Bi2O30.0233，Eu2O30.1232 克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1250°C，恒溫6小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的MgY2Si3Oici = 0.02Bi3+，0.14Eu3+熒光粉材料。
[0033](2)結(jié)合圖1說(shuō)明實(shí)施例1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的顏色可調(diào)熒光粉材料的X射線顏色圖譜，由圖1可知，本發(fā)明的熒光材料其衍射峰位置同晶體學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中ISCD240470一致，說(shuō)明結(jié)構(gòu)相同。
[0034](3)結(jié)合圖2說(shuō)明實(shí)施例1，圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的的顏色可調(diào)熒光粉材料的激發(fā)光譜，從圖2可以看出本發(fā)明的熒光材料可以被330nm-410nm的紫外光有效激發(fā)。
[0035]實(shí)施例2
[0036](I)按表達(dá)式 MLn2Si3O10:mBi3+, nEu3+,取 M = Ba, Ln = Y, m = O, η = 0.06 時(shí)，稱取MgO0.2015克，Y2O3L 1290克，SiO20.9012克，Eu2O30.0528克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1350°C，恒溫8小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的BaY2Si3Oltl = 0.06Eu3+熒光粉材料。
[0037](2)結(jié)合圖3說(shuō)明實(shí)施例3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的發(fā)射光譜，可以看出本發(fā)明熒光材料發(fā)出有效紅光。
[0038]實(shí)施例3
[0039](I)按表達(dá)式 MLn2Si3O 10:mBi3+, nEu3+,取 M = Ba, Ln = Y, m = 0.02, η = O 時(shí)，稱取MgO0.2015克，Y2O3L 1290克，SiO20.9012克，Bi2O30.0233克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1400°C，恒溫8小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的BaY2Si3Oltl = 0.02Bi3+熒光粉材料。
[0040](2)結(jié)合圖4說(shuō)明實(shí)施例3，圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料的發(fā)射光譜，可以看出本發(fā)明熒光材料發(fā)出有效藍(lán)綠光。
[0041]實(shí)施例4
[0042]按表達(dá)式MLn2Si3O10:mBi3+，nEu3+,取 M = Ba, Ln = Y, m = 0.02, η = 0.06 時(shí)，稱取MgO0.2015 克，Y2O3L 1290 克，SiO20.9012 克，Bi2O30.0233 克，Eu2O30.0528 克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1450°C，恒溫8小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的BaY2Si3Oici = 0.02Bi3+，0.06Eu3+熒光粉材料。
[0043]實(shí)施例5
[0044]按表達(dá)式MLn2Si3O10:mBi3+，nEu3+,取 M = Mg, Ln = Y, m = 0.02, η = 0.16 時(shí)，稱取MgO0.2015 克，Y2O3L 1290 克，SiO20.9012 克，Bi2O30.0233，Eu2O30.1408 克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1350°C，恒溫6小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的MgY2Si3Oici = 0.02Bi3+，0.14Eu3+熒光粉材料。
[0045]實(shí)施例6
[0046]按表達(dá)式MLn2Si3O10:mBi3+，nEu3+,取 M = Mg, Ln = Y, m = 0.02, η = 0.20 時(shí)，稱取MgO0.2015 克，Y2O3L 1290 克，SiO20.9012 克，Bi2O30.0233，Eu2O30.176 克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1200°C，恒溫6小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的MgY2Si3Oici = 0.02Bi3+，0.14Eu3+熒光粉材料。
[0047]實(shí)施例7
[0048]按表達(dá)式MLn2Si3O10:mBi3+，nEu3+,取 M = Mg, Ln = Y, m = 0.02, η = 0.22 時(shí)，稱取MgO0.2015 克，Y2O3L 1290 克，SiO20.9012 克，Bi2O30.0233，Eu2O30.1936 克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1250°C，恒溫6小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的MgY2Si3Oici = 0.02Bi3+，0.14Eu3+熒光粉材料。
[0049]結(jié)合圖5說(shuō)明實(shí)施例4-7，圖5為本發(fā)明實(shí)施例4_7的顏色可調(diào)熒光粉材料的發(fā)射光譜；曲線I是實(shí)施例4的顏色可調(diào)熒光粉材料的發(fā)射光譜；曲線2是實(shí)施例5的顏色可調(diào)熒光粉材料的發(fā)射光譜；曲線3是實(shí)施例6的顏色可調(diào)熒光粉材料的發(fā)射光譜；曲線4是實(shí)施例7的顏色可調(diào)熒光粉材料的發(fā)射光譜。
[0050]結(jié)合圖6說(shuō)明實(shí)施例1-7 ;圖6是本發(fā)明實(shí)施例1-7的顏色可調(diào)熒光粉材料的色坐標(biāo)圖，從圖6可以看出在近紫外光激發(fā)下本發(fā)明的熒光材料的發(fā)光顏色可以實(shí)現(xiàn)從藍(lán)色區(qū)經(jīng)過(guò)白色區(qū)到紅色區(qū)的顏色調(diào)控。
[0051]實(shí)施例8
[0052]按表達(dá)式MLn2Si3O10:mBi3+, nEu3+,取 M = Ba, Ln = Y, m = 0.1, η = 0.06 時(shí)，稱取MgO0.2015 克，Y2O3L 1290 克，SiO20.9012 克，Bi2O30.1165 克，Eu2O30.0528 克，放入瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入 剛玉坩堝中，加蓋，置于高溫爐內(nèi)，加熱至1500°C，恒溫8小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的BaY2Si3Oici = 0.01Bi3+, 0.06Eu3+熒光粉材料。
[0053]實(shí)施例中所用試劑為高純(4N)或分析純，均市售可得。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，其特征在于，該熒光材料的表達(dá)式為MLn2Si3O10ImBi3+, nEu3+。
2.按照權(quán)利要求1所述發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，其特征在于:所述MLn2Si3Oltl是基質(zhì)，所述摻雜的Bi3+，Eu3+離子是激活離子。
3.按照權(quán)利要求1所述發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，其特征在于:所述M為Zn、Mg、Ca、Sr、Ba中的一種或幾種。
4.按照權(quán)利要求1所述發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，其特征在于:所述Ln為Y、La中的一種或幾種。
5.按照權(quán)利要求1所述發(fā)光顏色可調(diào)的熒光粉材料，其特征在于:所述元素摩爾分?jǐn)?shù)，O ≤ m ≤ 0.1，0 ≤ η ≤ 0.22。
6.制備權(quán)利要求1所述一種可調(diào)色熒光粉光粉的方法，其特征在于:分別稱取以Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Y、S1、Eu、Bi的單質(zhì)、氧化物、鹵化物和相應(yīng)鹽類為原料，在瑪瑙研缽中充分研磨混合，放入剛玉坩堝中，加蓋，待高溫固相反應(yīng)，將剛玉坩堝置于高溫爐中，加熱至1200°C -1500°C，恒溫4-10小時(shí)，自然冷卻，取出研碎即得體色為白色的近紫外激發(fā)下發(fā)光不同的熒光粉。
【文檔編號(hào)】C09K11/79GK103965903SQ201410205783
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】金葉, 周虹鵬, 蔣明松 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)