專利名稱：紫光led轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光與顯示技術領域，涉及到一種紫光LED轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料及其制備方法。
背景技術：
白光LED由于其體積小、耗電量低、壽命長、污染少、發(fā)熱量低與反應速度快等優(yōu)點而成為下一代照明技術的首選。目前商用的白光LED是以藍光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光，由于芯片發(fā)射的藍光直接參與構成白光導致在色空間均勻性方面存在嚴重缺陷，無法滿足室內照明的需要。這一技術難題可利用對白光色坐標影響較小的紫光或近紫外光激發(fā)寬譜帶藍色與黃色二基色熒光粉產(chǎn)生白光的方式解決。而利用紫光或近紫外光激發(fā)二基色熒光粉生成白光的技術一方面要求對紫光LED芯片的發(fā)光效率的提高，另一方面則需要研制針對適合紫光或近紫外光轉換白光所用的高性能藍色與黃色二基色熒光粉。本發(fā)明涉及通過對氯硅酸鍶摻入不同的堿土金屬元素修飾其基質骨架結構調控二價銪離子發(fā)光，實現(xiàn)了寬譜帶的藍光和黃光發(fā)射的兩種發(fā)光材料，并且從這兩種發(fā)光材料出發(fā)制備了適合紫光LED激發(fā)的白色熒光粉。這類二基色發(fā)光材料具有發(fā)光效率高、合成工藝簡單、 色溫可調等優(yōu)點，是可用于紫光LED轉換白光用途的高效發(fā)光材料。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種紫光LED轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料。目的之二是提供一種紫光LED轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料的制備方法。紫光LED轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料的制備方法1、藍色熒光粉的制備方法①物料的選取根據(jù)其化學結構式MxN4_x_ySi308Cl4:Ry，當M為Mg元素時，N為Sr元素時，R為Eu元素時，其重量百分比稱取高純度如下物料SrCO3 17. 56% -26. 44% SrCl2. 6H20 53. 67% -56. 64%SiO2 18. 36% -19. 37% Eu2O3 0. 69% -3. 5%MgO 0. 79% -3. 07%②將上述稱取的物料研磨混合均勻后，裝入氧化鋁小坩堝(30ml)加蓋，把小坩堝裝入大坩堝(60ml)中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋(附圖一)，然后將其放入高溫爐中 900°C 1100°C下煅燒2小時 4小時。③「樣品冷卻后取出研細，再裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°c 1100°C下煅燒1小時 3小時。冷卻后取出研細得到在紫光(λ = 400nm)發(fā)下發(fā)出明亮藍色光的晶體粉末。2、黃色熒光粉的制備方法①物料的選取根據(jù)其化學結構式WA_x_ySi308Cl4:Yy · T當W為Ca元素時，S為Sr 元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，其重量百分比稱取高純度如下物料
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SrCO3 16. 83% -28. 02% SrCl2. 6H20 47. 25% -58. 57%SiO2 15. 96% -19. 78% Eu2O3 :0. 63% -2. 59%CaCO3 1. 87% -8. 24% MnCO3 :0-2. 5%②將上述稱取的物料研磨混合均勻后，裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C 1100°C下煅燒2小時 4小時。③樣品冷卻后取出研細，再裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C 1100°C下煅燒1小時 3小時。 冷卻后取出研細得到在紫光(λ = 400nm)激發(fā)下發(fā)出明亮黃色光的晶體粉末。3、將制得的藍色和黃色熒光粉按3 4，3 3或者2 1的比例混合后得到從暖白光至冷白光不同色溫的白光熒光粉(附圖四)。本發(fā)明的紫光LED轉換白光用寬譜帶稀土二基色發(fā)光材料中的藍色熒光粉和黃色熒光粉，其結構式藍色(MxN4_x_ySi308Cl4:Ry)，黃色(WxS4_x_ySi308Cl4:Yy · Tz)，⑴當 M 為 Mg時，N為Sr元素，R為Eu元素，得到發(fā)藍色光的粉末晶體。當W為Ca元素，S為Sr元素，Y為Eu元素，T為Mn元素時，得到發(fā)黃色光的粉末晶體，(2)結構式中χ的取值范圍 0. 1彡χ彡1，y的取值范圍0. 02彡y彡0. 08，ζ的取值范圍0彡ζ彡0. 2。本發(fā)明的紫光LED轉換白光用的寬譜帶二基色發(fā)光材料其優(yōu)點在于①通過對單一基質氯硅酸鍶進行骨架修飾分別摻入鎂元素和鈣元素時，得到兩種寬譜帶藍色和黃色的熒光粉。調節(jié)二基色發(fā)光材料比例得到不同色溫的白光。②工藝簡單，無污染。


附圖1為樣品在活性碳還原氣氛下樣品燒結的示意圖。附圖2為摻入鎂和鈣元素之后的X射線物相分析圖。附圖3為摻入鎂和鈣元素后在紫光(波長為400nm)激發(fā)下的發(fā)射光譜圖。附圖4為制得的藍色和黃色熒光粉按不同的比例混合所得到的色溫不同的白光。 暖白光其色坐標為(0.31，0.385)，正白光其色坐標為(0.293,0. 360)，冷白光其色坐標為 (0. 263，0. 318)。
具體實施方案實例一1藍色熒光粉的制備物料的選取根據(jù)其化學結構式M^N^^QgeiilEoi，當M為Mg元素時，N為Sr元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料 SrCO3 23. 58% SrCl2. 6H20 :55.22%SiO2 :18. 61% Eu2O3 :0. 93%MgO :1. 66%①將上述稱取的物料研磨混合均勻后，裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C下煅燒2小時。
②樣品冷卻后取出研細，再裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C下煅燒1小時。冷卻后取出研細得到在紫光(λ = 400nm)發(fā)下發(fā)出明亮藍色光的晶體粉末。2黃色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式i^S^^QgSiill^J^，當W為Ca元素時，S為 Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :23.01% SrCl2. 6H20 :53.88%SiO2 :18. 17% Eu2O3 :0. 91%CaCO3 4. 03% MnCO3 0%②將上述稱取的物料研磨混合均勻后，裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C下煅燒2小時。③樣品冷卻后取出研細，再裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C下煅燒1小時。冷卻后取出研細得到在紫光(λ = 400nm)發(fā)下發(fā)出明亮黃色光的晶體粉末。實例二1藍色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式^^i^SisA^Ia^，當M為Mg元素時，N為Sr 元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :22.01% SrCl2. 6H20 :55.21%SiO2 :19. 11% Eu2O3 :1.92%MgO :1. 75%②其放入高溫爐中950°C下煅燒2. 5小時。然后將其放入高溫爐中950°C下煅燒 1.5小時。燒結合成步驟同實例一。2黃色熒光粉的制備 ①物料的選取根據(jù)其化學結構式I^^i^A^i^I^Ee，當W為Ca元素時，S為 Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 23. 09% SrCl2. 6H20 51. 01%SiO2 19. 06% Eu2O3 :2.51%CaCO3 -A. 33% MnCO3 0%②其放入高溫爐中950°C下煅燒2. 5小時。然后將其放入高溫爐中950°C下煅燒 1.5小時。燒結合成步驟同實例一。實例三1藍色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式Mo^w^A^i^^，當M為Mg元素時，N為Sr 元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :22.88% SrCl2. 6H20 :53.75%SiO2 :18. 71% Eu2O3 :2. 91%MgO :1. 75%②將其放入高溫爐中1000°C下煅燒3小時，然后將其放入高溫爐中1000°C下煅燒2小時。燒結合成步驟同實例一。2黃色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式i^i^SisA^IoI—^Ee，當W為Ca元素時，S為 Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :22.21% SrCl2. 6H20 :53.58%SiO2 18. 26 % Eu2O3 :1.92%CaCO3 4. 03% MnCO3 0%②將其放入高溫爐中1000°C下煅燒3小時，然后將其放入高溫爐中1000°C下煅燒 2小時。燒結合成步驟同實例一。實例四1.藍色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式lii^^QgSiilE^，當M為Mg元素時，N為Sr 元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :22.91% SrCl2. 6H20 :55.02%SiO2 :19. 11% Eu2O3 1. 42%MgO 1. 54%②將其放入高溫爐中1050°C下煅燒4小時，然后將其放入高溫爐中1050°C下煅燒 3小時。燒結合成步驟同實例一。2.黃色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式I^S^^Qgeiill^^J^，當W為Ca元素時，S 為Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :23.21% SrCl2. 6H20 53. 48%SiO2 17. 37% Eu2O3 :1.41%CaCO3 4. 03% MnCO3 0. 5%②將其放入高溫爐中1050°C下煅燒4小時，然后將其放入高溫爐中1050°C下煅燒 3小時。燒結合成步驟同實例一。實例五1.藍色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式M^i3QgeiiIEoi,當M為Mg元素時，N為Sr 元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 19. 58% SrCl2. 6H20 56. 22%SiO2 19. 03% Eu2O3 :2.42%MgO 2. 75%②將其放入高溫爐中1100°C下煅燒4小時，然后將其放入高溫爐中1100°C下煅燒 1小時。燒結合成步驟同實例一。2.黃色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式e^ilo^lu,當W為Ca元素時，S 為Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 23. 23% SrCl2. 6H20 50. 66%
SiO2 17. 56% Eu2O3 :1.51%CaCO3 6. 04% MnCO3 1. 0%②將其放入高溫爐中1100°C下煅燒4小時，然后將其放入高溫爐中900 1100°C 下煅燒1小時。燒結合成步驟同實例一。實例六1.藍色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式lii^^OgSiilE^,當M為Mg元素時，N為Sr 元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 :20.51% SrCl2. 6H20 :55.72%SiO2 :18. 60% Eu2O3 :2. 42%MgO 2. 75%②將其放入高溫爐中1000°C下煅燒3小時，然后將其放入高溫爐中1000°C下煅燒 3小時。燒結合成步驟同實例一。2.黃色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式IjS^^QgSiill^fiJLln當W為Ca元素時，S 為Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 18. 17% SrCl2. 6H20 52. 02%SiO2 18. 05% Eu2O3 :2. 22%CaCO3 8. 04% MnCO3 :1. 5%②將其放入高溫爐中1000°C下煅燒3小時，然后將其放入高溫爐中1000°C下煅燒 3小時。燒結合成步驟同實例一。實例七1.藍色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式M^N^^QgeiilE^z，當M為Mg元素時，N為Sr 元素時，R為Eu元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 24. 02% SrCl2. 6H20 :53.72%SiO2 :19. 20% Eu2O3 :1. 61%MgO :1. 45%②將其放入高溫爐中1100°C下煅燒2小時，然后將其放入高溫爐中900°C下煅燒 2小時。燒結合成步驟同實例一。2.黃色熒光粉的制備①物料的選取根據(jù)其化學結構式I^S^^Qgeiill^^Iu，當W為Ca元素時，S 為Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，按其重量百分比稱取如下高純度如下物料SrCO3 20. 24% SrCl2. 6H20 :55.77%SiO2 18. 07% Eu2O3 1. 89%CaCO3 2. 03% MnCO3 :2.0%②將其放入高溫爐中1100°C下煅燒2小時，然后將其放入高溫爐中900°C下煅燒 2小時。燒結合成步驟同實例一。實例八
按照實例一至實例七方法制得的藍色和黃色熒光粉按3 4、1 1或2 1的比例混合后可以實現(xiàn)不同色溫的白光熒光粉(從暖白色至冷白色)。
權利要求
1.紫光LED轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料的制備方法，其特征是步驟如下1)、藍色熒光粉的制備方法①物料的選取根據(jù)其化學結構式MxN4_x_ySi308Cl4:Ry，當M為Mg元素時，N為Sr元素時， R為Eu元素時，其重量百分比稱取高純度如下物料SrCO3 17. 56% -26. 44% SrCl2. 6H20 :53. 67% -56. 64%SiO2 18. 36% -19. 37% Eu2O3 0. 69% -3. 5%MgO 0. 79% -3. 07% ；②將上述稱取的物料研磨混合均勻后，裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C 1100°C下煅燒2小時 4小時；③「樣品冷卻后取出研細，再裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C 1100°C下煅燒1小時 3小時，冷卻后取出研細得到在λ = 400nm的紫光發(fā)下發(fā)出明亮藍色光的晶體粉末；2)、黃色熒光粉的制備方法①物料的選取根據(jù)其化學結構式WA_x_ySi308Cl4:Yy· T當W為Ca元素時，S為Sr元素時，Y為Eu元素時，T為Mn元素時，其重量百分比稱取高純度如下物料SrCO3 16. 83% -28. 02% SrCl2. 6H20 :47. 25% -58. 57%SiO2 :15. 96% -19. 78% Eu2O3 :0. 63% -2. 59%CaCO3 :1. 87% -8. 24% MnCO3 :0-2. 5% ；②將上述稱取的物料研磨混合均勻后，裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C 1100°C下煅燒2小時 4小時；③樣品冷卻后取出研細，再裝入氧化鋁小坩堝加蓋，把小坩堝裝入大坩堝中，用活性炭將小坩堝掩埋并加蓋，然后將其放入高溫爐中900°C 1100°C下煅燒1小時 3小時，冷卻后取出研細得到在λ = 400nm的紫光激發(fā)下發(fā)出明亮黃色光的晶體粉末；3)、將制得的藍色和黃色熒光粉按3 4，3 3或者2 1的比例混合后得到從暖白光至冷白光不同色溫的白光熒光粉，結構式中Χ的取值范圍0. 1彡χ彡1，y的取值范圍0. 02彡y彡0. 08，ζ的取值范圍 0彡ζ彡0. 2。
2.按權利要求1的方法紫制備的紫光LED轉換白光用稀土二基色發(fā)光材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)光與顯示技術領域，涉及到一種用紫光LED轉換白光用新型稀土二基色發(fā)光材料中的藍色和黃色發(fā)光材料。其結構式為藍色熒光粉(MxN4-x-ySi3O8Cl4:Ry)，黃色熒光粉(WxS4-x-ySi3O8Cl4:Yy·Tz)，當M為Mg時，N為Sr元素，R為Eu元素時為藍色熒光粉。當W為Ca時，S為Sr元素，Y為Eu元素，T為Mn元素時為黃色熒光粉。將物料分別按其質量百分比稱重，經(jīng)充分研磨混均勻后，高溫條件下煅燒，冷卻后取出研細，再高溫煅燒，樣品冷卻后取出研細即得到在紫光激發(fā)下發(fā)出明亮藍色光和黃色的粉末晶體。將藍色和黃色熒光粉按照一定配比可以實現(xiàn)不同色溫的白光熒光粉。
文檔編號H01L33/50GK102229802SQ20111009604
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日2011年4月14日
發(fā)明者劉益春, 張昕彤, 戴鵬鵬, 曹劍, 趙成久 申請人:東北師范大學