专利名称：一种led用荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种白光LED用荧光粉及其制备方法，属于固体发光材料技术领域。
背景技术：
白光LED是基于色度学的混光原理，将LED荧光粉与GaN蓝光芯片进行组合，荧光粉在吸收GaN芯片发出的蓝光后发出长波段的绿光、黄光或红光，与GaN芯片部分透射的蓝光混合实现白光发射。现在主流的LED封装形式是用蓝光芯片与黄色荧粉组合获得白光LED，这种组合即保证了 LED的高光效又保证了 LED的长寿命。作为其中的关键材料之一，LED用黄色荧光粉的光转换效率、光谱结构、带宽、粉体粒径以及粉胶相容性等特性指标直接决定了白光LED的流明效率、光色参数、老化性能以及工作寿命等性能指标，而这些参数通常和所选黄色荧光粉的结构以及合成技术密切相关。
目前，LED用黄色荧光粉主要为钇铝石榴石结构的铝酸盐YAG荧光粉，该荧光粉发光亮度高，光衰小。它的合成方法主要为高温固相法，通常需要1600°C以上的高温，对合成设备要求较高，同时YAG荧光粉的发光峰值波长可调节范围偏小(535nm-570nm)，特别是当发射波长大于560nm后，发光性能下降明显。如果寻找到一种新型的在蓝光芯片激发下发射波长可调节范围宽且具有较好的发光性能，同时制备相对简单的黄色荧光粉必将对国内LED的进一步发展产生深远影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光性能好、光谱可调节范围宽且制备工艺简单的白光LED用荧光粉，并提供其制备方法。本发明的技术方案是一种白光LED用突光粉,化学结构式为=La1^Sr2 (Al1=Gaz)05Ce3+x, J3+y其中J为Dy、Nd、Ho、Gd、Sm、Y或Lu中的一种或两种以上任意比例的组合，O. 01 (X 彡 O. 2，O. 001 彡 y 彡 O. 02，O 彡 z 彡 O. 3。优选J为Nd和Gd按摩尔比1:1-1:3的组合，此时发光性能最佳。本发明的白光LED用荧光粉的结构式中，加入了 Ga元素，Ga元素的加入，可以改变荧光粉的发光波长，让荧光粉的光谱产生蓝移，当Ga与Al的摩尔比达到3:7时，荧光粉的发射主峰约为520nm左右，此时发射的是偏绿的黄绿色荧光，但当Ga: Al的比值超过O. 3时(即z>0. 3时)，突光粉的发光性能急剧下降。激活剂的加入量即X取值可以在O. 01-0. 2范围内变化，随着激活剂的加入量逐渐增加，荧光粉发射波长逐渐增加，但是为了保证较好的发光性能，X取值范围优选为O. 02-0. 06。上述LED用黄绿色荧光粉的制备方法如下(I)按上述荧光粉结构式中的化学计量比称取La203、Al203、Ga203、Ce02、SrCO3和J的氧化物，混合均匀后得混合原料；
(2)往步骤(I)的混合原料中加入助熔剂并混合均匀，然后置于还原气氛炉中在1400-1550°C焙烧 2-8h ；(3)将步骤(2)得到的产物冷却后过筛，即得。步骤(2)中的助熔剂的加入量占混合原料总重量的1_5%，助熔剂的加入能提升荧光粉的发光性能并同时降低合成温度。所述助熔剂选自NaF、NH4Cl, A1F3、H3B03、BaCl2,SrCl2或Na2CO3中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。优选助熔剂为SrCl2与AlF3按重量比1:1-1:4组成的混合物，此时荧光粉具有最佳的发光性能。本发明方法所获得的LED用荧光粉具有如下优点(I)荧光粉发光性能好，物相纯度高；(2)该荧光粉激发光谱宽，可以被440_470nm波段的蓝光芯片有效激发； (3)荧光粉发光峰值波长在520nm-575nm可调，光谱覆盖黄绿色到橙色光，可以适应不同波段的LED芯片；(4)制备方法简单，易于操作，生产过程无污染物产生，原料易得且成本低廉。
图I为本发明实施例1-3所得的荧光粉的发射光谱图；图2为本发明实施例1-3所得的荧光粉的激发光谱图；图3为本发明实施例5-7所得的荧光粉的发射光谱图；图4为本发明实施例4所得的荧光粉的扫描电镜图。
具体实施例方式实施例I称取O. 939mol La203> Imol Α1203、0· 12mol Ce02、4mol SrCO3、0· OOlmol Dy2O3 以及原料总重量I %的NH4Cl作为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1400°C焙烧8h，出炉冷却后将合成物过筛即得，该荧光粉表达式为Laa 939Sr2AlO5:Ce3+a(l6，Dy
3+
O. 001 °实施例2称取O. 94mol La203、0. 9mol Α1203、0· Imol Ga2O3>O. 08mol Ce02、4mol SrCO3>0. OlmoINd2O3>0. OlmolGd2O3以及原料总重量I. 5%的SrCl2与原料总重量I. 5%的AlF3作为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1550°C焙烧2h，出炉冷却后将合成物过筛即得，该荧光粉表达式为Laa^r2Ala9Gaci. A = Ce3+C Nd3+0.01, GcTatll。实施例3称取O. 96mol La203、0. 7mol Α1203、0· 3mol Ga2O3>O. 04mol Ce02、4mol SrCO3>0. 005moINd2O3、0. 015moIGd2O3以及原料总重量0. 4%的SrCl2与原料总重量I. 6%的AlF3作为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1500°C焙烧4h，出炉冷却后将合成物过筛即得，该荧光粉表达式为LadSAAluGauCVCe3+, NcTatltl5, Gd\Q15。实施例1-3所得的荧光粉的发射光谱图和激发光谱图分别见图I和图2，从图I和图2可以看出，调节Ga的用量可以改变荧光粉的最佳激发峰以及发射峰值位置。实施例4
称取O. 96mol La203、0. 8mol Α1203、0· 2mol Ga2O3>0. 06mol Ce02、4mol SrCO3>0. 005molSm203、0. 005moIHo2O3, 0. OlmolY2O3 以及原料总重量 1%的 H3BO3、原料总重量 2%的AlF3、原料总重量2%的BaClJt为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1480°C焙烧6h，出炉冷却后将合成物过筛即得LED用荧光粉，该荧光粉表达式为Laa96Sr2Al
O. 8^ . 2Ο5 '· Ce 0.03) Sm O. 005，Ho 0. 005) Y 0.005。实施例4所得的荧光粉的扫描电镜图如图4所示，荧光粉颗粒粒径约6-8 μ m,形貌规整，分布均匀。实施例5称取O. 982mol La203、0. 8mol Α1203、0· 2mol Ga203、0. 02mol Ce02、4mol SrCO3>0. 005molSm203、0. OOlmolLu2O3, 0. OOlDy2O3, 0. OOlmolHo2O3 以及原料总重量 I % 的 H3BO3'原
料总重量I %的Na2CO3、原料总重量I %的SrCl2、原料总重量I %的NH4Cl作为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1450°C焙烧7h，出炉冷却后将合成物过筛即得，所得突光粉表达式为 La。.S382Sr2Ala8Gaa2O5 = Ce3+Q.。3，Sm3+。. ■，Ho\ 001, Lu\ 001, Dy3+。. Q(I1。所得突光粉的发射光谱图见图3。实施例6称取O. 799mol La203> Imol Α120、0· 40mol Ce02、4mol SrC03、0. OlmolY2O3 以及原料总重量2%的BaCl2作为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1480°C焙烧6h，出炉冷却后将合成物过筛即得LED用荧光粉，其表达式为Laa 799Sr2AlO5: Ce3+。. 2，Y\cu。所得荧光粉的发射光谱图见图3。实施例7称取0.835mol La203、0. 8mol Al20、4mol SrC03、0. 015molLu203 以及原料总重量2%的SrCl2作为助熔剂并混合均匀，将上述混合物置于还原气氛炉中于1470°C焙烧6. 5h，出炉冷却后将合成物过筛即得LED用荧光粉，该荧光粉表达式为Laa 835Sr2A105:Ce3+ai5，Lu3+α(115。所得荧光粉的发射光谱图见图3。
权利要求
1.一种LED用荧光粉，其特征在于，化学结构式为Lai_x_ySr2 (AlhGaz) O5: Ce3+X，J3+y，其中J为Dy、Nd、Ho、Gd、Sm、Y或Lu中的一种或两种以上任意比例的组合，O. 01彡x彡O. 2，O.001 彡 y 彡 O. 02，O 彡 z 彡 O. 3。
2.如权利要求I所述的LED用荧光粉，其特征在于，J为Nd和Gd按摩尔比1:1-1:3的组合。
3.如权利要求I所述的LED用荧光粉，其特征在于，X的取值范围为O.02-0. 06。
4.权利要求I或2或3所述的LED用荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 Cl)按权利要求I结构式中的化学计量比称取La2O3、Al2O3、Ga2O3、CeO2、SrCO3和J的氧化物，混合均匀后得混合原料； (2)往步骤(I)的混合原料中加入助熔剂并混合均匀，然后置于还原气氛炉中在1400-1550°C焙烧 2-8h ； (3)将步骤(2)得到的产物冷却后过筛，即得。
5.如权利要求4所述LED用荧光粉的制备方法，其特征在于，所用助熔剂的用量为混合原料总重量得1_5%。
6.如权利要求4或5所述LED用荧光粉的制备方法，其特征在于，所用助熔剂选自NaF、NH4CUAlF3^ H3BO3> BaCl2, SrCl2或Na2CO3中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。
7.如权利要求6所述LED用荧光粉的制备方法，其特征在于，所用助熔剂为SrCl2与AlF3按重量比1:1-1:4形成的混合物。
全文摘要
本发明涉及一种LED用荧光粉，其化学结构式为La1-x-ySr2(Al1-zGaz)O5:Ce3+x,J3+y，其中J为Dy、Nd、Ho、Gd、Sm、Y或Lu中的一种或两种以上任意比例的组合，0.01≤x≤0.2,0.001≤y≤0.02,0≤z≤0.3。制备方法按结构式中的化学计量比称取La2O3、Al2O3、Ga2O3、CeO2、SrCO3和J的氧化物，加入助熔剂并混合均匀，然后置于还原气氛炉中在1400-1550℃焙烧2-8h，最后将得到的产物冷却后过筛，即得。本发明的荧光粉可以在近紫外或蓝光激发下发射出黄绿色至橙红光，它可以作为蓝光LED芯片激发下的白光LED用荧光粉，并且发光性能好、物相纯度高、制备工艺简单且易于操作。
文档编号C09K11/80GK102888221SQ201210420580
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者符义兵, 何锦华, 梁超, 滕晓明 申请人:江苏博睿光电有限公司