摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摻雜稀土元素镥及銻的鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法，采用Ce3+激活，其通式為：Y3-x-y-mLuySbmAl5O12：Ce3+x其中x的取值范圍為0.01~0.2，優(yōu)選0.06~0.08；y的取值范圍為0.5~4.5，優(yōu)選1.0~4.5；m的取值范圍為0~0.006，優(yōu)選0.002~0.006。本發(fā)明向YAG熒光粉中摻雜Lu元素，得到發(fā)射主峰在綠色波段的熒光粉，不降低熒光粉的整體光效，用該綠色熒光粉配合黃色熒光粉和藍色LED芯片，可獲得高亮度的白光LED；若使用該綠色熒光粉配合藍光LED芯片，可以直接獲得綠光；若使用該綠色熒光粉配合黃色熒光粉與藍色LED芯片，可以獲得冷色調白光；也可配合紅色熒光粉與藍色LED芯片而獲得白光；還通過向其中添加微量的銻元素，極大的提高了制備出的熒光粉的發(fā)光強度。
【專利說明】摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摻雜稀土元素镥及銻的鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法，尤其適用于藍光芯片激發(fā)下使用的LED用綠色熒光粉，屬于稀土發(fā)光材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是近年來發(fā)展起來的新型固態(tài)照明器件，具有效率高、壽命長、無污染、節(jié)能等優(yōu)點。被廣泛應用于液晶屏背光源、指示燈、汽車用燈、電子通訊設備以及室內外照明等各個領域。它的使用對節(jié)能環(huán)保以及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著深遠的影響。
[0003]對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年白光的LED開發(fā)成功，這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起。GaN芯片發(fā)藍光(λ p=465nm, ffd=30nm)，高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗型反射腔內，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。LED基片發(fā)出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，得到白光。該組合的優(yōu)勢是發(fā)光效率高，不足是在紅光區(qū)域缺少發(fā)射，所以制成的白光LED器件顯色指數較低，色溫較高。目前已有的解決方法是通過離子替代改變YAG: Ce3+的發(fā)射峰位置，紅移發(fā)射峰，但是這種方式的不足是降低了熒光粉的整體光效，因此急需制備一種發(fā)射主峰相對YAG: Ce3+紅移的寬峰熒光粉，如發(fā)射主峰在綠色位置的熒光粉。
[0004]用綠色熒光粉配合黃色熒光粉和藍色LED芯片，可獲得高亮度的白光LED ;若使用綠色熒光粉配合藍光LE D芯片，可以直接獲得綠光；若使用綠色熒光粉配合黃色熒光粉與藍色LED芯片，可以獲得冷色調白光；綠色熒光粉也可配合紅色熒光粉與藍色LED芯片而獲得白光。白光LED的顯色指數(CRI)與藍光芯片、YAG熒光粉、相關色溫等有關，其中最重要的是YAG熒光粉，不同色溫區(qū)的LED，所使用的熒光粉及藍光芯片不一樣。目標色溫越低的管子用的熒光粉發(fā)射峰值要越長，芯片的峰值也要長，低于4000K色溫，還要另外加入發(fā)紅光的熒光粉，以彌補紅色成分的不足，達到提高顯色指數的目的，在保持的芯片及熒光粉不變的條件下，色溫越高顯色指數越高。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種適合于LED用綠色熒光粉以及其制備方法，為實現該目的，本發(fā)明提供的技術方案是:
這種摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉，采用Ce3+激活，其通式(I)為:Y3_x_y_mLuySbmAl5012:Ce3+x (I)其中 x 的取值范圍為 0.θ1~θ.2，優(yōu)選 0.06、.08 ；y 的取值范圍為0.5~4.5，優(yōu)選1.0~4.5 ；m的取值范圍為0~0.006，優(yōu)選0.002~0.006。
[0006]本發(fā)明向YAG熒光粉中摻雜Lu元素，得到發(fā)射主峰在綠色波段的熒光粉，不降低熒光粉的整體光效，用該綠色熒光粉配合黃色熒光粉和藍色LED芯片，可獲得高亮度的白光LED ;若使用該綠色熒光粉配合藍光LED芯片，可以直接獲得綠光；若使用該綠色熒光粉配合黃色熒光粉與藍色LED芯片，可以獲得冷色調白光；也可配合紅色熒光粉與藍色LED芯片而獲得白光；還通過向其中添加微量的銻元素，極大的提高了制備出的熒光粉的發(fā)光強度。
[0007]具體地，該綠色熒光粉的光射峰值為530nnT510nm，該波段為綠光波段。
[0008]制備這種摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉的方法，包括以下步驟:
a)按照通式(I)的化學計量比分別稱取氧化鋁、氧化釔、氧化鈰，氧化镥，氧化銻；
b)根據擬取得熒光粉粒徑大小及波長的不同選取不同的助熔劑，所述的助熔劑為硼酸、氟化鋁中的一種或兩種，將占通式(I) 2-3%摩爾的助熔劑進行干球磨1.5-2h后過200目篩網； c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為25-30h；
d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯；
e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ；
f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破
碎；
g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；
h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
[0009]由于本發(fā)明對原料只進行一次高溫燒灼，因而粉體的燒結硬度明顯降低，燒結的粉塊松散，不僅減少了工藝過程，節(jié)約能源而且產品質量不降反升；對助熔劑預先進行球磨處理，使得初產品的球磨時間大為減少，因而增加了最終產品的晶體亮度。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
一種摻雜Lu的鋁酸鹽綠色熒光粉，其化學式為Yh93Lu1Al5O12:Ce3+0.07
a)327.1g 的 Y203、382.6g 的 Al2O3'272.1g 的 Lu2O3'18.1g 的 CeO2 ；
b)精確稱取20g氟化鋁并進行干球磨2h后過200目篩網；
c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為25h；
d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯；
e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ；
f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破碎；
g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；
h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
[0011]實施例2:
一種摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉，化學式為Yh 926Lu1Sbaw4Al5O12:Ce3+0.07 ；
a)精確稱取326.3g 的 Υ203、382.6g 的 Α1203、272.0g 的 Lu2O3^ 18.0g 的 Ce02、0.87g 的Sb2O3 ；
b)精確稱取20g硼酸并進行干球磨1.5h后過200目篩網；
c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為30h；
d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯；
e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ；f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破碎；
g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；
h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
[0012]實施例3:
一種摻雜Lu的鋁酸鹽綠色熒 光粉，化學式為Yu3LUuAl5O12 =Ce3V07
a)精確稱取177.1g 的 Υ203、353.6g 的 Α1203、542.6g 的 Lu203、16.7g 的 CeO2 ；
b)精確稱取IOg氟化鋁和IOg硼酸并進行干球磨1.Sh后過200目篩網；
c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為27h；
d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯；
e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ；
f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破碎；
g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；
h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
[0013]實施例4:
一種摻雜Lu和Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉，化學式為Yu26LUuSbaw4Al5O12:Ce3+0.07
a)精確稱取176.3g 的 Υ203、353.6g 的 Α1203、542.5g 的 Lu203、16.7g 的 CeO2,0.80g 的Sb2O3 ；
b)精確稱取20g氟化鋁并進行干球磨1.6h后過200目篩網；
c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為26h；
d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯；
e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ；
f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破碎；
g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；
h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
[0014]對比例:
一種不摻雜Lu和Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉，化學式為Yi 925AluO12:Ce3+_。
[0015]a)精確稱取 434.0g 的 Y203、80.4g 的 Al2O3'15.8g 的 CeO2 ；
b)精確稱取20g氟化鋁并進行干球磨2h后過200目篩網；
c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為30h；
d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯；
e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ；
f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破碎；
g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；
h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
[0016]將實施例1-4及對比例進行性能測試，得到數據如下:
【權利要求】
1.摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉，采用Ce3+激活，其通式(I)為:Y3_x_y_mLuySbmAl5012:Ce3+x (I)其中 x 的取值范圍為 0.01-0.2，優(yōu)選 0.06、.08 ；y 的取值范圍為0.5~4.5，優(yōu)選1.0~4.5 ；m的取值范圍為0~0.006，優(yōu)選0.002~0.006。
2.根據權利要求1所述的摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉，其特征在于其光射峰值為530nm~510nmo
3.制備權利要求1所述的摻雜Lu、Sb的鋁酸鹽綠色熒光粉的方法，包括以下步驟: a)按照通式(I)的化學計量比分別稱取氧化鋁、氧化釔、氧化鈰，氧化镥，氧化銻； b)根據擬取得熒光粉粒徑大小及波長的不同選取不同的助熔劑，所述的助熔劑為硼酸、氟化鋁中的一種或兩種，將占通式(I) 2-3%摩爾的助熔劑進行干球磨1.5-2h后過200目篩網； c)將a)和b)步驟得到的原材料放入雙錐形混料機中充分混合，混料時間為25-30h； d)將c)步驟得到的混合物裝入坩堝并放入高溫隧道窯； e)在高溫隧道窯中通入氫氣:氮氣=3:1的還原性氣氛,在1580°C下恒溫燒灼4.5h ； f)將e)步驟得到的初產品從坩堝中取出，降至室溫后，先用棒杵進行粗破碎，再對輥破碎； g)將f)步驟得到的初產品用90°C的去離子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干； h)將g)步驟得到的初產品過200目篩網，包裝，得到成品。
【文檔編號】C09K11/80GK103952153SQ201410215759
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】劉旭, 劉波, 李彬 申請人:煙臺建塬光電技術有限公司