专利名称：一种镝铥共掺硅磷铝酸盐白光荧光粉及其制备方法
技术领域：
:本发明是关于一种镝钱共掺娃磷招酸盐白光突光粉及其制备方法,属于发光材料领域。
背景技术：
:白光发光二极管(LED)与传统的照明光源相比较，有节能、高效、体积小、寿命长，响应速度快、驱动电压低、抗震动等优点，受到世界各国的广泛关注。在技术角度讲，有两种方法可以得到白色LED光源。一种是将红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光；第二种是用LED芯片去激发其他发光材料混合形成白光，即用蓝光LED激发发黄光的荧光粉，或用近紫外LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉。第一种方法将红、绿、蓝单色LED组合产生白光具有效率高、可以动态调节色温、显色性好等优点，但三种颜色LED的正向电压和光输出不同，另外他们的温度特性和光维持特性也不相同，它必须具备光输出信号取样和反馈功能，进行动态控制，以便所发出的白光的色度点的坐标保持不变，因而对电路设计的要求较高。从目前发展趋势看，将LED芯片与荧光粉组合，利用LED芯片的发射光激发突光粉并混合形成白光的方法，在可行性、实用性和商品化方面第二种方法都优于第一种方法。因此，高性能的光转换荧光粉成为其中的关键材料。由InGaN蓝色二极管涂覆黄色荧光粉YAG = Ce3+的方法制备的白光LED由于缺乏红色成分导致显示指数偏低(CRI，Ra=75)，色温偏高(CCT=7756K)(参考文献 I:X.Q.Piao, T.Horikawa, et al.，Appl.Phys.Lett.88 (2007) 161908)，由于荧光粉的退化，随使用时间的增加，色坐标还偏移。为了获得具有合适显色指数的白光发光材料，需要在材料中增加红色发光成分(参考文献2 =JongSeong Bae Won and Jung Hyun Jeon, Appl.phys.B.95 (2009) 715),即把 YAG:Ce3+与某些红色发光粉混合制备白光LED，但两种不同基质的发光材料的时间衰减情况不同，则随着荧光粉的使用，其综合发光的颜色会有所变化，导致色温改变。因此，我们需要一种单基质的白光发光材料。申请号201010292829的专利申请文本《一种深紫外线LED用单基质白光荧光粉及其制备方法》(申请日期:2010年9月25日，
公开日:2011年4月6日，公开号:102002363A)报道了一种LED用单基质白光荧光粉，但其激发波长位置处于深紫外的320nm-330nm,对激发光源要求较高
发明内容
:本发明的目的在于提供一种可被紫外和紫光激发的、发射白光的单基质硅磷铝酸盐荧光粉。该荧光粉可作为近紫外和蓝光激发的白光LED的发光粉，或被用作紫外和紫光激发的显示器件的发光材料。本发明提供一种镝铥共掺硅磷铝酸盐白光荧光粉，其具体制备步骤如下:(I)按化学式 A3(卜x_y)Al2P2Si2015:Dy3x，Tm3y，其中，A 是 Ca，Ba 之一，0.01 ^ x ^ 0.15, 0.01 ^0.15。称取需要量的总原料:总原料为碳酸钙和碳酸钡之一、氧化镝、氧化铥、氧化铝、磷酸二氢铵和二氧化硅，再称取总原料质量3% 5%的助熔剂H3BO3，将这些组分研磨，混和均匀；(2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温马弗炉内，反应温度为1300 1400°C，反应时间为3 5小时；(3)样品随马弗炉自然降到室温后，将烧结物破碎至所需粒度，即得到所需产物。根据本发明可以得到具有化学式A3(1_x_y)Al2P2Si2015:Dy3x，Tm3y，其中，A是Ca，Ba之-,0.01 ^x^0.15,0.01 ^0.15的荧光粉，该荧光粉能被紫外和紫光激发。在350nm光源的激发下，荧光粉可以呈现白色发光，随着掺杂离子镝和铥浓度的变化，发光颜色在白光范围内变化。因此，将本发明的荧光粉可用做白光LED用发光粉，也可以作为制备紫外或紫光激发的显示器件的发光材料。
:图1镝铥共掺硅磷铝酸盐白光荧光粉的激发光谱(虚线)和发光光谱(实线)图2镝铥共掺硅磷铝酸盐白光荧光粉的色坐标从图1右部实线的发光光谱上可以看到，添加了氧化铥后，蓝光部分的发射有所加强，图2的色坐标显示，本发明的实例样品的色坐标在白色范围内。
具体实施方式
:按化学式称取所需量的称取碳碳酸钙，碳酸钡，二氧化硅，氧化铝、磷酸二氢铵、氧化镝和氧化钱，其中氧化镝和氧化钱的纯度为99.99%o其中，镝和钱替代阳离子的摩尔数在0.01 0.15之间。再称取制备开始时总原料质量(不含助溶剂质量)3% 5%的助熔剂硼酸。将它们在研钵中研磨，使其充分混匀，然后装入刚玉坩埚中。在空气中，1300 1400°C下烧结3 5小时，随马弗炉自然降到室温后，即得到所需产物。下面的实例是为了进一步阐明本发明的工艺过程特征而非限制本发明。
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实例1:称取碳酸钙(CaCO3)1.581 克、二氧化硅(SiO2) 0.656 克、氧化铝(Al 203)0.556克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.256克、氧化镝(Dy2O3) 0.031克和氧化铥(Tm2O3) 0.032克，5%的助溶剂H3BO3为0.211克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1400°C后保温5小时，再随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ca2.94Al2P2Si2015: Dy0.03, Tm0.03硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.33，0.34)。实例2:称取碳酸钙(CaCO3)1.578 克、二氧化硅(SiO2) 0.658 克、氧化铝(Al 203) 0.559克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.260克、氧化镝(Dy2O3)0.062克和氧化铥(Tm2O3)0.064克，5%的助溶剂H3BO3为0.209克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1400°C后保温5小时，随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ca2.88Al2P2Si2015: Dy0.Q6, Tm0.06硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.32,0.33)。实例3:称取碳酸钡(BaCO3)2.061 克、二氧化硅(SiO2) 0.435 克、氧化铝(Al 203)0.370克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)0.834克、氧化镝(Dy2O3)0.041克和氧化铥(Tm2O3)0.042克，3%的助溶剂H3BO3为0.113克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1300°C后保温4小时，随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ba2.88Al2P2Si2015: Dy0.Q6, Tm0.06硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.33,0.35)。实例4:称取碳酸钙(CaCO3)1.523 克、二氧化硅(SiO2) 0.648 克、氧化铝(Al 203) 0.551克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.243克、氧化镝(Dy2O3) 0.061克和氧化铥(Tm2O3) 0.125克，5%的助溶剂H3BO3为0.207克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1400°C后保温5小时，随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ca2.82Al2P2Si2015:DyQ.Q6, Tmai2硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.31,0.30)。 实例5:称取碳酸钡(BaCO3)2.013 克、二氧化硅(SiO2) 0.434 克、氧化铝(Al 203) 0.369克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)0.832克、氧化镝(Dy2O3)0.041克和氧化铥(Tm2O3)0.084克，3%的助溶剂H3BO3为0.109克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1300°C后保温4小时，随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ba2.82Al2P2Si2015:DyQ.Q6, Tmai2硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.31,0.29)。实例6:称取碳酸钙(CaCO3)0.976 克、二氧化硅(SiO2) 0.558 克、氧化铝(Al 203) 0.474克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.069克、氧化镝(Dy2O3)0.390克和氧化铥(Tm2O3)0.404克，5%的助溶剂H3BO3为0.194克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1400°C后保温5小时，随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ca2.1(lAl2P2Si2015:Dya45, Tma45硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.25,0.27)。实例7:称取碳酸钡(BaCO3)1.463 克、二氧化硅(SiO2) 0.483 克、氧化铝(Al 203) 0.411克、磷酸二氢铵(NH4H2PO4) 0.926克、氧化镝(Dy2O3) 0.338克和氧化铥(Tm2O3) 0.350克，3%的助溶剂H3BO3S0.103克。将原料一起放于玛瑙研钵中，充分研磨混合后装入刚玉坩锅，放入马弗炉，升温到1300°C后保温4小时，随着炉体自然降温，取出样品就得到分子式为Ba2.1(lAl2P2Si2015:Dya45, Tma45硅磷铝酸钙白光荧光粉。在350nm光激发下，该实例样品的色坐标为(0.24，0.26)。
权利要求
1.一种镝钱共掺娃磷招酸盐白光突光粉,其特征在于，该突光粉的组成为:A3(1_x_y)Al2P2Si2O15IDy3x, Tm3y,其中，A 是 Ca, Ba 之一，0.01 ≤ x ≤ 0.15,0.01 ≤ y ≤ 0.15。
2.按照权利要求1所述的一种镝铥共掺硅磷铝酸盐白光荧光粉的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下:(1)按化学式A3(1_x_y)Al2P2Si2015:Dy3x，Tm 3y，其中，A是Ca，Ba之一，0.01 ≤ X ≤ 0.15，0.01 ≤ y ≤ 0.15 ;称取需要量的总原料:总原料为碳酸钙和碳酸钡之一、氧化镝、氧化铥、氧化铝、磷酸二氢铵和二氧化硅，再称取总原料质量3% 5%的助熔剂H3BO3，将这些原料研磨，混和均匀；(2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于马弗炉内，反应温度为1300 1400°C，反应时间为3 5小时；(3)样品随马弗炉自然降到室温后，即得到所需产物。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述氧化镝和氧化铥，分子式为Dy2O3和Tm2O3，纯度都为99.99%以上。
全文摘要
本发明是关于一种镝铥共掺硅磷铝酸盐白光荧光粉及其制备方法，属于发光材料领域。该荧光粉的组成为A3(1-x-y)Al2P2Si2O15:Dy3x,Tm3y，其中，A是Ca,Ba之一，0.01≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15。随着组成变化，该荧光粉的激发波长范围为紫外到紫光(λex=300～420nm)，在350nm光激发下，该荧光粉发射白光，可以作为紫外LED芯片激发的单一基质白光LED的发光粉，随着镝铥离子掺杂浓度的变化，发光的颜色略有改变。
文档编号C09K11/71GK103074059SQ20121052669
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月8日 优先权日2012年12月8日
发明者王吉有, 王剑波, 段苹 申请人:北京工业大学