一種白光led用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法。該熒光粉的化學(xué)表達(dá)式為：Ca9-xNaZn(PO4)7：xEu2+，式中，x=0.001~0.10。所得黃色熒光粉在紫外和紫光芯片激發(fā)下發(fā)射黃光，發(fā)射峰值位于540nm附近。該熒光粉分散性好、顆粒度均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好和發(fā)光效率高，其激發(fā)帶覆蓋紫外和紫光區(qū)域，能作為紫外LED用黃色熒光粉。
【專利說明】—種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及稀土發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]白光LED是一種將電能轉(zhuǎn)換為白光的固態(tài)半導(dǎo)體器件，又稱半導(dǎo)體照明，具有效率高、體積小、壽命長、安全、低電壓、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，被人們看成是繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈之后第四代照明光源，是未來照明市場上的主流產(chǎn)品。
[0004]目前出現(xiàn)了各種各樣的白光LED制備方法，其中藍(lán)光LED芯片與黃色熒光材料組合、藍(lán)光LED芯片與紅色和綠色熒光材料組合、紫光LED芯片與三基色熒光材料組合這三種方法以價(jià)格低、制備簡單成為制備白光LED的主要方法。藍(lán)光LED芯片與黃色熒光材料組合是研究最早也是最成熟的方法，制備的白光LED發(fā)光效率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過白熾燈，但是顯色指數(shù)低，色溫高，不能作為室內(nèi)照明使用。為了提高白光LED的顯色性，各國科學(xué)家研發(fā)了藍(lán)光LED芯片與紅、綠色熒光材料組合和紫光LED芯片與紅、綠、藍(lán)三基色熒光材料組合另外兩種實(shí)現(xiàn)白光LED的方法。
[0005]目前InGaN芯片的發(fā)射波長已經(jīng)移至近紫外區(qū)域，能為熒光粉提供更高的激發(fā)能量，進(jìn)一步提高白光LED的光強(qiáng)。由于紫外光不可見，紫外激發(fā)白光LED的顏色只能由熒光粉決定，因此顏色穩(wěn)定，顯色指數(shù)高，使用近紫外InGaN芯片和藍(lán)、黃熒光粉或者與三基色熒光粉組合來實(shí)現(xiàn)白光的方案成為目前白光LED行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。黃色熒光粉是該方案中不可缺少的成分。
[0006]常用的黃色熒光粉Y3Al5O12 = Ce 3+ (YAG:Ce3+),該類熒光粉最佳激發(fā)波段在藍(lán)光區(qū)域，且該類熒光粉的眾多專利長期被日本日亞公司所壟斷，價(jià)格高昂?？晒┻x擇的黃色熒光粉的數(shù)量相對較少，如Ca-a-SiA10N:Eu2+熒光粉，在450nm光激發(fā)下發(fā)射590nm黃光。Sr3S15=Eu 2+熒光粉，該粉可被390~480nm的光激發(fā)，發(fā)射580nm的黃光?？偟膩碚f，氮氧化物和硅酸鹽這類黃色熒光粉合成工藝都比較復(fù)雜，合成條件比較苛刻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉及其制備方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種白光LED用磷酸鹽黃色熒光粉，具有如下化學(xué)表示式:
Ca9_xNaZn (PO4) 7:xEu 2+
式中，X為0.001?0.10。
[0009]本發(fā)明磷酸鹽黃色熒光粉的制備方法包括如下步驟:
按化學(xué)式Ca9_xNaZn (P04)7:xEu 2+的化學(xué)計(jì)量比稱取相應(yīng)的原料，所述原料分別為碳酸鈣、磷酸二氫銨、碳酸鈉、氧化鋅和氧化銪，其中X為0.0Ol?0.10 ;研磨混勻得到混合物；將該混合物裝入坩堝，在高溫爐內(nèi)于還原氣氛和1150?1250°C條件下燒結(jié)2?7小時(shí)，后冷卻到室溫得到所述磷酸鹽黃色熒光粉。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述還原氣氛為氮?dú)浠旌蠚饣駽O氣氛。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明的熒光粉以磷酸鹽為基質(zhì)材料，磷酸鹽熒光粉具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，而且所用的原料價(jià)廉、易得，燒結(jié)溫度低等優(yōu)點(diǎn)。相比氮(氧)化物黃色熒光粉[如(Ca, Ca-C1-SiAlON=Eu2+]，本發(fā)明具有反應(yīng)溫度低、合成工藝簡單及原料價(jià)廉易得的優(yōu)點(diǎn)；相比硅酸鹽黃色熒光粉[如(Sr，Ba)3Si05:Eu2+]，本發(fā)明磷酸鹽黃色熒光粉的最佳激發(fā)位于紫外區(qū)域，能被LED紫外芯片最有效激發(fā)。
[0012](2)本發(fā)明以Eu2+為激活劑制備了一種黃色熒光粉，相比其他基質(zhì)黃色熒光粉，其發(fā)射帶更寬(半高寬約為165nm);此外該熒光粉具有寬的激發(fā)帶寬，覆蓋紫外、紫光和藍(lán)光區(qū)域，激發(fā)峰位于360nm附近，與紫外芯片的發(fā)射峰重疊很好，能夠有效被激發(fā)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明提供的實(shí)施例1制備的熒光粉體激發(fā)光譜圖(監(jiān)控波長540納米)；圖2是本發(fā)明提供的實(shí)施例1制備的熒光粉體發(fā)射光譜圖(激發(fā)波長360納米)；
圖3是本發(fā)明提供的實(shí)施例1制備的熒光粉體XRD圖譜(附Ca9NaZn (PO4)7標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDF:490502)。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
按照 Ca8 999NaZn (PO4)7 = 0.0OlEu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3，它們之間的摩爾比為8.999:7:0.5:1:0.0005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在1150°C焙燒7小時(shí)，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0015]從圖1中可以看出，本實(shí)施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于360nm附近，光譜峰值高，說明本實(shí)施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當(dāng)發(fā)射光譜的激發(fā)波長為360nm，從圖2中可以看出，本實(shí)施例的熒光粉的發(fā)射為二價(jià)銪的寬帶黃光發(fā)射，發(fā)射峰位于540nm附近，說明本實(shí)施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的黃色熒光粉。從圖3中可以看出，本實(shí)施例的熒光粉XRD圖譜顯示產(chǎn)物的d值和相對強(qiáng)度變化趨勢與標(biāo)準(zhǔn)的Ca9NaZn (PO4)7標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF =490502) 一致，說明本實(shí)施例合成的熒光粉純度較高。
[0016]實(shí)施例2
按照 Ca8 995NaZn (PO4)7 = 0.005Eu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3，它們之間的摩爾比為8.995:7:0.5:1:0.0025，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在1180°C焙燒5小時(shí)，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0017]本實(shí)施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于360nm附近，光譜峰值高，說明本實(shí)施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當(dāng)發(fā)射光譜的激發(fā)波長為360nm，本實(shí)施例的熒光粉的發(fā)射為二價(jià)銪的寬帶黃光發(fā)射，發(fā)射峰位于540nm附近，說明本實(shí)施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的黃色熒光粉。本實(shí)施例的熒光粉XRD圖譜顯示產(chǎn)物的d值和相對強(qiáng)度變化趨勢與標(biāo)準(zhǔn)的Ca9NaZn (PO4)7標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實(shí)施例合成的熒光粉純度較高。
[0018]實(shí)施例3
按照 Ca8.99NaZn (PO4) 7:0.0lEu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4' Na2CO3' ZnO 和 Eu2O3,它們之間的摩爾比為8.99:7:0.5:1:0.005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于氮?dú)浠旌蠚鈿夥障略?200°C焙燒4小時(shí)，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0019]本實(shí)施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于360nm附近，光譜峰值高，說明本實(shí)施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當(dāng)發(fā)射光譜的激發(fā)波長為360nm，本實(shí)施例的熒光粉的發(fā)射為二價(jià)銪的寬帶黃光發(fā)射，發(fā)射峰位于545nm附近，說明本實(shí)施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的黃色熒光粉。本實(shí)施例的熒光粉XRD圖譜顯示產(chǎn)物的d值和相對強(qiáng)度變化趨勢與標(biāo)準(zhǔn)的Ca9NaZn (PO4)7標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實(shí)施例合成的熒光粉純度較高。
[0020]實(shí)施例4
按照 Ca8.995NaZn (PO4) 7:0.05Eu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4' Na2CO3' ZnO 和 Eu2O3,它們之間的摩爾比為8.95:7:0.5:1: 0.025，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于氮?dú)浠旌蠚鈿夥障略?220°C焙燒3小時(shí)，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0021]本實(shí)施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于360nm附近，光譜峰值高，說明本實(shí)施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當(dāng)發(fā)射光譜的激發(fā)波長為360nm，本實(shí)施例的熒光粉的發(fā)射為二價(jià)銪的寬帶黃光發(fā)射，發(fā)射峰位于545nm附近，說明本實(shí)施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的黃色熒光粉。本實(shí)施例的熒光粉XRD圖譜顯示產(chǎn)物的d值和相對強(qiáng)度變化趨勢與標(biāo)準(zhǔn)的Ca9NaZn (PO4)7標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實(shí)施例合成的熒光粉純度較高。
[0022]實(shí)施例5
按照 Ca8 995NaZn (PO4)7 = 0.1Eu 2+稱取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3，它們之間的摩爾比為8.9:7:0.5:1: 0.05，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于氮?dú)浠旌蠚鈿夥障略?250°C焙燒2小時(shí)，后冷卻到室溫，得到磷酸鹽黃色熒光粉。
[0023]本實(shí)施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于360nm附近，光譜峰值高，說明本實(shí)施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當(dāng)發(fā)射光譜的激發(fā)波長為360nm，本實(shí)施例的熒光粉的發(fā)射為二價(jià)銪的寬帶黃光發(fā)射，發(fā)射峰位于540nm附近，說明本實(shí)施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的黃色熒光粉。本實(shí)施例的熒光粉XRD圖譜顯示產(chǎn)物的d值和相對強(qiáng)度變化趨勢與標(biāo)準(zhǔn)的Ca9NaZn (PO4)7標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDF:490502)—致，說明本實(shí)施例合成的熒光粉純度較高。
[0024]上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種白光LED用磷酸鹽黃色突光粉,其特征在于，該突光粉具有如下化學(xué)表不式:Ca9_xNaZn (PO4) 7:xEu 2+，其中，x 為 0.001 ?0.10。
2.一種如權(quán)利要求1所述的磷酸鹽黃色熒光粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 按化學(xué)式Ba7_xZr (PO4) 6:xEu 2+的化學(xué)計(jì)量比稱取相應(yīng)的原料，所述原料分別為碳酸鈣、磷酸二氫銨、碳酸鈉、氧化鋅和氧化銪，其中X為0.001?0.10 ;研磨混勻得到混合物；將該混合物裝入坩堝，在高溫爐內(nèi)于還原氣氛和1150?1250°C條件下燒結(jié)2?7小時(shí)，后冷卻到室溫得到所述磷酸鹽黃色熒光粉。
3.如權(quán)利要求2所述的磷酸鹽黃色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述還原氣氛為氮?dú)浠旌蠚饣駽O氣氛。
【文檔編號】C09K11/71GK104498031SQ201410691763
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】鄧德剛, 徐時(shí)清, 王煥平, 黃立輝, 華有杰, 夾國華, 戴劍, 黃君 申請人:中國計(jì)量學(xué)院