一種深紅色熒光粉及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及植物生長(zhǎng)光源L邸用巧光粉及其制備領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種L邸植物生 長(zhǎng)燈用深紅色巧光粉及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管（LED)是固態(tài)照明，具有高效、低能耗、體積小、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是環(huán)保 節(jié)能的綠色光源。利用藍(lán)光InGaN忍片激發(fā)巧光粉制備的植物生長(zhǎng)燈，波長(zhǎng)類型豐富、正 好與植物光合成和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合；可按照需要組合獲得純正單色光與復(fù)合光 譜；同時(shí)，L邸器件系統(tǒng)發(fā)熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低熱負(fù) 荷和生產(chǎn)空間小型化。
[0003] 植物的生長(zhǎng)離不開(kāi)光照，在進(jìn)行光合作用時(shí)，除400-520皿的藍(lán)光對(duì)光合作用的 影響外，610-720nm的紅光是促進(jìn)光合作用的主要光色，對(duì)光合作用與光周期效應(yīng)有顯著影 響；大于720nm的遠(yuǎn)紅光及紅外光則能刺激細(xì)胞延長(zhǎng)，影響開(kāi)花與種子發(fā)芽。本發(fā)明公開(kāi)的 巧光粉，可被420~480藍(lán)光忍片高效激發(fā)，發(fā)射650~750nm的遠(yuǎn)紅光，可有效的促進(jìn)植 物的光合作用，影響植物的發(fā)芽，開(kāi)花、結(jié)果，加快生長(zhǎng)周期，起到促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型的能被藍(lán)光忍片高效激發(fā)的深紅色巧光粉及其 應(yīng)用，彌補(bǔ)現(xiàn)有L邸植物生長(zhǎng)燈在深紅和遠(yuǎn)紅光譜范圍內(nèi)的缺失，起到縮短植物生長(zhǎng)周期， 促進(jìn)植物健康快速生長(zhǎng)的作用。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[000引一種深紅色巧光粉，其化學(xué)組成為：(MlyLriy)wAli。X狂叫zMgz) 6035:MnX4+;其中M為堿±金屬化、Sr、Ba的一種或幾種；Ln為Y、La、GtLu中的一種或幾種；其中0. 0005 <X《0. 5 ;0《y《0. 3 ;0《Z《0. 2。
[0007] 所述的巧光粉能被380~520皿波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光激發(fā)，發(fā)射出650~750皿的遠(yuǎn) 紅光。
[0008] 所述的深紅色巧光粉的制備方法，采用快速燃燒合成法制備，具體步驟如下：
[000引（A)根據(jù)分子式（MlyLriy)wAli。X狂DizMgz) 6035:MnX4+按照化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確量取含各 元素的溶液混合均勻；
[0010] 做加入燃燒劑和助燃劑，充分?jǐn)埌栊纬赏该魅芤海b入相蝸干燥形成干凝膠；
[0011] (C)將上述干凝膠燒結(jié)反應(yīng)，凝膠沸騰，冒泡，進(jìn)而燃燒，火焰焰滅，所得固體混合 物蓬松多孔，經(jīng)研磨后即得所需產(chǎn)物。
[001引所述步驟（A)中，其中含有元素M、Ln、A1、化，Mg和Mn的化合物均為它們的硝酸 鹽，醋酸鹽或面化物。
[0013] 所述步驟（A)中，其中含有元素1、山、41、化和1旨的化合物配成的溶液的濃度為 0. 2~1. 5moL.L1，含Mn元素的化合物配成的溶液的濃度為0. 002~0. 5moL.L1。
[0014]所述步驟度）中加入的燃燒劑為尿素，助燃劑為硝酸錠。
[001引尿素的加入量為n(金屬離子）：n(C0(NH2)2) =a，NH4NO3的加入量為 11(畑4側(cè)3) :n(C0(NH2)2) =b，其中 0. 25《a《5. 0,0《b《3. 0。
[001引所述步驟做中加入燃燒劑和助燃劑后充分?jǐn)埌栊纬赏该魅芤褐髮⑾辔伔胖?于烘箱中70-100°C干燥形成干凝膠。
[0017] 所述步驟（C)中，燒結(jié)反應(yīng)的溫度設(shè)定為600~800°C。
[0018] 所述的深紅色巧光粉的應(yīng)用：用于制作給植物生長(zhǎng)提供光源的L邸燈。
[0019] 本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 采用快速燃燒合成法合成了一種新的L邸植物生長(zhǎng)燈用深紅色巧光粉，屬侶酸鹽 體系，粉體性能穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，光衰小，能被藍(lán)光忍片高效激發(fā)，可彌補(bǔ)現(xiàn)有L邸植物生 長(zhǎng)燈在深紅和遠(yuǎn)紅光譜范圍內(nèi)的缺失，能起到縮短植物生長(zhǎng)周期，促進(jìn)植物健康快速生長(zhǎng) 的作用。該巧光粉的制備方法工藝簡(jiǎn)單易操作，反應(yīng)時(shí)間短，合成溫度低，能耗小，易于產(chǎn)業(yè) 化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】：
[0021]圖1采用本發(fā)明的實(shí)施例3制備得到樣品的X射線衍射狂RD)圖；
[0022] 圖2采用本發(fā)明的實(shí)施例1-6制備得到樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0023]圖3采用本發(fā)明的制備方法與采用固相法制備得到樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0024] 圖4采用本發(fā)明的實(shí)施例7-10制備得到樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0025] 圖5采用本發(fā)明的實(shí)施例11-14制備得到樣品的激發(fā)和發(fā)射光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步作詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而非限定。
[0027] 實(shí)施例 1-6 :
[0028] 表1給出了所制備巧光粉的Mn的滲雜濃度和制備原料的配比。通過(guò)改變?cè)现?Mn(N03)2的量，在其它合成條件不變的情況下，可W制備出不同Mn滲雜濃度的樣品（實(shí)施例 1-6)。按表1分別量取Ca(N03)2、Al(N03)3、Zn(N03)2和Mn(NO3)2溶液于陶瓷相蝸中，混合攬 拌10分鐘；依次向混合溶液中加入3. 50g尿素和4.66g硝酸錠，攬拌10分鐘，形成透明溶 液；將陶瓷相蝸置于l〇〇°C烘箱內(nèi)，除去一定量的水分，形成凝膠；將上述裝有凝膠狀前驅(qū) 物的相蝸置于70(TC的燒結(jié)爐內(nèi)，十幾秒后觀察到凝膠開(kāi)始冒泡，沸騰，進(jìn)而燃燒，維持一分 鐘左右火焰焰滅，在燃燒過(guò)程中凝膠狀物質(zhì)體積逐漸增大數(shù)倍，形成蓬松多孔狀固體混合 物，經(jīng)研磨后即得所需產(chǎn)物。X射線粉末衍射圖譜表明合成的產(chǎn)物具有立方的化mAIi?；痚〇35 結(jié)構(gòu)（圖1所示），標(biāo)準(zhǔn)卡片號(hào)為PDF#87-0265。圖2為不同Mn滲雜濃度樣品的激發(fā)和發(fā) 射光譜，激發(fā)光譜表明，該巧光粉可被藍(lán)光L邸忍片（420-480nm)有效激發(fā)；發(fā)射光譜表明 該巧光粉在藍(lán)光460nm激發(fā)下可發(fā)射650-750nm的遠(yuǎn)紅光，峰值位于715nm。隨著Mn41# 雜量的增多，樣品的發(fā)光強(qiáng)度逐漸增大，隨后又降低，其中實(shí)施例5的發(fā)光強(qiáng)度最大。同時(shí) 采用高溫固相法在1250°C般燒4h合成了化mAIi?；痚〇35:〇. 15Mn4+巧光粉，與采用燃燒法制 備的巧光粉相比較，其激發(fā)和發(fā)射光譜如圖3所示。很明顯，燃燒法制備的樣品要明顯優(yōu)于 固相法，其相對(duì)亮度大約是固相法的3倍。
[0029]表I
[0030]
[00引]實(shí)施例7-10:
[00礎(chǔ)按表2分別量取Ca(N03)2、Al(N03) 3、Zn(N03)2和Mn(NO3)2溶液于陶瓷相蝸中，混合 攬拌10分鐘；依次向混合溶液中加入4. 66g硝酸錠和不同量的尿素，攬拌10分鐘，形成透 明溶液；將陶瓷相蝸置于IOOC烘箱內(nèi)，除去一定量的水分，形成凝膠；將上述裝有凝膠狀 前驅(qū)物的相蝸置于700°C的燒結(jié)爐內(nèi)，十幾秒后觀察到凝膠開(kāi)始冒泡，沸騰，進(jìn)而燃燒，維持 一分鐘左右火焰焰滅，在燃燒過(guò)程中凝膠狀物質(zhì)體積逐漸增大數(shù)倍，形成蓬松多孔狀固體 混合物，經(jīng)研磨后即得所需產(chǎn)物。（實(shí)施例7-10)。如圖4所示，是不同的尿素添加量樣品 的激發(fā)和發(fā)射光譜，隨著尿素加入量的增多，樣品的發(fā)光強(qiáng)度逐漸增大，實(shí)施例10的發(fā)光 強(qiáng)度最大。
[0033]表2
[0034]
[0035]
[003引實(shí)施例11-14:
[0037] 按表3分別量取Ca(N03)2、Al(N03)3、Zn(N03)2和Mn(NO3)2溶液于陶瓷相蝸中，混合 攬拌10分鐘；依次向混合溶液中加入7.OOg尿素和不同量的硝酸錠，攬拌10分鐘，形成透 明溶液；將陶瓷相蝸置于l〇〇°C烘箱內(nèi)，除去一定量的水分，形成凝膠；將上述裝有凝膠狀 前驅(qū)物的相蝸置于70(TC的燒結(jié)爐內(nèi)，十幾秒后觀察到凝膠開(kāi)始冒泡，沸騰，進(jìn)而燃燒，維持 一分鐘左右火焰焰滅，在燃燒過(guò)程中凝膠狀物質(zhì)體積逐漸增大數(shù)倍，形成蓬松多孔狀固體 混合物，經(jīng)研磨后即得所需產(chǎn)物。（實(shí)施例11-14)。如圖5所示，是不同的硝酸錠添加量樣 品的激發(fā)和發(fā)射光譜，隨著硝酸錠加入量的增多，樣品的發(fā)光強(qiáng)度逐漸增大，隨后又降低， 其中實(shí)施例13的發(fā)光強(qiáng)度最大。
[0038]表 3
[0039]
【主權(quán)項(xiàng)】
1?一種深紅色熒光粉，其特征在于，其化學(xué)組成為：(MiyLny) 14A11Qx (Zn1zMgz) 6035: Mnx4+;其中M為堿土金屬Ca、Sr、Ba的一種或幾種；Ln為Y、La、Gd、Lu中的一種或幾種；其 中 0? 0005 < X 彡 0? 5 ;0 彡 y 彡 0? 3 ;0 彡 z 彡 0? 2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深紅色熒光粉，其特征在于：所述的熒光粉能被380~520nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光激發(fā)，發(fā)射出650~750nm的遠(yuǎn)紅光。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深紅色熒光粉，其特征在于，采用快速燃燒合成法制備，具體 步驟如下： ⑷根據(jù)分子式（M1 yLny)14Al1()JZn1zMgz)6035:Mn廣按照化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確量取含各元素 的溶液混合均勻； (B) 加入燃燒劑和助燃劑，充分?jǐn)嚢栊纬赏该魅芤?，裝入坩堝干燥形成干凝膠； (C) 將上述干凝膠燒結(jié)反應(yīng)，凝膠沸騰，冒泡，進(jìn)而燃燒，火焰熄滅，所得固體混合物蓬 松多孔，經(jīng)研磨后即得所需產(chǎn)物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的深紅色熒光粉，其特征在于，所述步驟（A)中，其中含有元素 M、Ln、Al、Zn，Mg和Mn的化合物均為它們的硝酸鹽，醋酸鹽或鹵化物。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的深紅色熒光粉，其特征在于，所述步驟（A)中，其中含有元素 M、Ln、Al、Zn和Mg的化合物配成的溶液的濃度為0. 2~I. 5m〇L ? L \含Mn元素的化合物 配成的溶液的濃度為〇? 002~0? 5moL ? L 1O6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的深紅色熒光粉，其特征在于，所述步驟⑶中加入的燃燒劑為 尿素，助燃劑為硝酸銨。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的深紅色熒光粉，其特征在于，尿素的加入量為n(金屬離 子）：n(CO(NH2) 2) = a，NH4NO3 的加入量為n(NH4N03) :n(CO(NH2) 2)=b，其中 0.25 彡 a彡 5.0， 0彡b彡3. 0〇8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的深紅色熒光粉，其特征在于，所述步驟（B)中加入燃燒劑和助 燃劑后充分?jǐn)嚢栊纬赏该魅芤褐髮③釄宸胖糜诤嫦渲?0-100°C干燥形成干凝膠。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的深紅色熒光粉，其特征在于，所述步驟（C)中，燒結(jié)反應(yīng)的溫 度設(shè)定為600~800 °C。10. 權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的深紅色熒光粉的應(yīng)用，其特征在于：用于制作給植物生 長(zhǎng)提供光源的LED燈。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種深紅色熒光粉及其應(yīng)用，該熒光粉具有以下分子式(M1-yLny)14Al10-x(Zn1-zMgz)6O35：Mnx4+；其中M為堿土金屬Ca、Sr、Ba中的一種或幾種；Ln為Y、La、Gd、Lu中的一種或幾種；0＜x≤0.5，0≤y≤0.3，0≤z≤0.2。本發(fā)明提供的熒光粉可被380～520nm波長(zhǎng)范圍的光激發(fā)，發(fā)射出650～750nm遠(yuǎn)紅光，可應(yīng)用于LED植物生長(zhǎng)燈，提高植物生長(zhǎng)效率，降低能耗，節(jié)約成本。本發(fā)明采用快速燃燒合成法，其中M、Ln、Al、Zn和Mg等金屬元素的原料來(lái)源采用硝酸鹽或醋酸鹽，Mn采用硝酸錳或氯化錳。助燃劑硝酸銨的摻入能明顯增強(qiáng)熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，合成速度快，合成反應(yīng)溫度低，所需生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】H01L33/50, C09K11/80
【公開(kāi)號(hào)】CN105154080
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510598725
【發(fā)明人】夏茂, 周智, 曾少波, 蔣葵明, 劉清玲
【申請(qǐng)人】湖南愛(ài)德光電新材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日