一种白光led用磷酸盐黄色荧光粉及其制备方法

文档序号:3717584
一种白光led用磷酸盐黄色荧光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种白光LED用磷酸盐黄色荧光粉及其制备方法。该荧光粉的化学表达式为:Ca9-xNaZn(PO4)7:xEu2+,式中,x=0.001~0.10。所得黄色荧光粉在紫外和紫光芯片激发下发射黄光,发射峰值位于540nm附近。该荧光粉分散性好、颗粒度均匀、化学稳定性好和发光效率高,其激发带覆盖紫外和紫光区域,能作为紫外LED用黄色荧光粉。
【专利说明】—种白光LED用磷酸盐黄色荧光粉及其制备方法
[0001]

【技术领域】
[0002]本发明涉及稀土发光材料【技术领域】,尤其是涉及一种白光LED用磷酸盐黄色荧光粉及其制备方法。

【背景技术】
[0003]白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件,又称半导体照明,具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点,被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源,是未来照明市场上的主流产品。
[0004]目前出现了各种各样的白光LED制备方法,其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法,制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯,但是显色指数低,色温高,不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性,各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。
[0005]目前InGaN芯片的发射波长已经移至近紫外区域,能为荧光粉提供更高的激发能量,进一步提高白光LED的光强。由于紫外光不可见,紫外激发白光LED的颜色只能由荧光粉决定,因此颜色稳定,显色指数高,使用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者与三基色荧光粉组合来实现白光的方案成为目前白光LED行业发展的重点。黄色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。
[0006]常用的黄色荧光粉Y3Al5O12 = Ce 3+ (YAG:Ce3+),该类荧光粉最佳激发波段在蓝光区域,且该类荧光粉的众多专利长期被日本日亚公司所垄断,价格高昂。可供选择的黄色荧光粉的数量相对较少,如Ca-a-SiA10N:Eu2+荧光粉,在450nm光激发下发射590nm黄光。Sr3S15=Eu 2+荧光粉,该粉可被390~480nm的光激发,发射580nm的黄光。总的来说,氮氧化物和硅酸盐这类黄色荧光粉合成工艺都比较复杂,合成条件比较苛刻。


【发明内容】

[0007]本发明的目的是提供一种白光LED用磷酸盐黄色荧光粉及其制备方法。
[0008]为实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:一种白光LED用磷酸盐黄色荧光粉,具有如下化学表示式:
Ca9_xNaZn (PO4) 7:xEu 2+
式中,X为0.001?0.10。
[0009]本发明磷酸盐黄色荧光粉的制备方法包括如下步骤:
按化学式Ca9_xNaZn (P04)7:xEu 2+的化学计量比称取相应的原料,所述原料分别为碳酸钙、磷酸二氢铵、碳酸钠、氧化锌和氧化铕,其中X为0.0Ol?0.10 ;研磨混匀得到混合物;将该混合物装入坩埚,在高温炉内于还原气氛和1150?1250°C条件下烧结2?7小时,后冷却到室温得到所述磷酸盐黄色荧光粉。
[0010]进一步地,本发明所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
[0011]与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(I)本发明的荧光粉以磷酸盐为基质材料,磷酸盐荧光粉具有良好的化学稳定性和热稳定性,而且所用的原料价廉、易得,烧结温度低等优点。相比氮(氧)化物黄色荧光粉[如(Ca, Ca-C1-SiAlON=Eu2+],本发明具有反应温度低、合成工艺简单及原料价廉易得的优点;相比硅酸盐黄色荧光粉[如(Sr,Ba)3Si05:Eu2+],本发明磷酸盐黄色荧光粉的最佳激发位于紫外区域,能被LED紫外芯片最有效激发。
[0012](2)本发明以Eu2+为激活剂制备了一种黄色荧光粉,相比其他基质黄色荧光粉,其发射带更宽(半高宽约为165nm);此外该荧光粉具有宽的激发带宽,覆盖紫外、紫光和蓝光区域,激发峰位于360nm附近,与紫外芯片的发射峰重叠很好,能够有效被激发。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体激发光谱图(监控波长540纳米);图2是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体发射光谱图(激发波长360纳米);
图3是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体XRD图谱(附Ca9NaZn (PO4)7标准卡片JCPDF:490502)。

【具体实施方式】
[0014]实施例1
按照 Ca8 999NaZn (PO4)7 = 0.0OlEu 2+称取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3,它们之间的摩尔比为8.999:7:0.5:1:0.0005,充分研磨混合均匀后,放置刚玉坩埚中,再放入高温炉中于CO气氛下在1150°C焙烧7小时,后冷却到室温,得到磷酸盐黄色荧光粉。
[0015]从图1中可以看出,本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱,覆盖了紫外和紫光区域,激发峰位于360nm附近,光谱峰值高,说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为360nm,从图2中可以看出,本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射,发射峰位于540nm附近,说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。从图3中可以看出,本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Ca9NaZn (PO4)7标准卡片(JCPDF =490502) 一致,说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0016]实施例2
按照 Ca8 995NaZn (PO4)7 = 0.005Eu 2+称取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3,它们之间的摩尔比为8.995:7:0.5:1:0.0025,充分研磨混合均匀后,放置刚玉坩埚中,再放入高温炉中于CO气氛下在1180°C焙烧5小时,后冷却到室温,得到磷酸盐黄色荧光粉。
[0017]本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱,覆盖了紫外和紫光区域,激发峰位于360nm附近,光谱峰值高,说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为360nm,本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射,发射峰位于540nm附近,说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Ca9NaZn (PO4)7标准卡片(JCPDF:490502)—致,说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0018]实施例3
按照 Ca8.99NaZn (PO4) 7:0.0lEu 2+称取 CaCO 3、NH4H2PO4' Na2CO3' ZnO 和 Eu2O3,它们之间的摩尔比为8.99:7:0.5:1:0.005,充分研磨混合均匀后,放置刚玉坩埚中,再放入高温炉中于氮氢混合气气氛下在1200°C焙烧4小时,后冷却到室温,得到磷酸盐黄色荧光粉。
[0019]本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱,覆盖了紫外和紫光区域,激发峰位于360nm附近,光谱峰值高,说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为360nm,本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射,发射峰位于545nm附近,说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Ca9NaZn (PO4)7标准卡片(JCPDF:490502)—致,说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0020]实施例4
按照 Ca8.995NaZn (PO4) 7:0.05Eu 2+称取 CaCO 3、NH4H2PO4' Na2CO3' ZnO 和 Eu2O3,它们之间的摩尔比为8.95:7:0.5:1: 0.025,充分研磨混合均匀后,放置刚玉坩埚中,再放入高温炉中于氮氢混合气气氛下在1220°C焙烧3小时,后冷却到室温,得到磷酸盐黄色荧光粉。
[0021]本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱,覆盖了紫外和紫光区域,激发峰位于360nm附近,光谱峰值高,说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为360nm,本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射,发射峰位于545nm附近,说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Ca9NaZn (PO4)7标准卡片(JCPDF:490502)—致,说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0022]实施例5
按照 Ca8 995NaZn (PO4)7 = 0.1Eu 2+称取 CaCO 3、NH4H2PO4、Na2CO3、ZnO 和 Eu2O3,它们之间的摩尔比为8.9:7:0.5:1: 0.05,充分研磨混合均匀后,放置刚玉坩埚中,再放入高温炉中于氮氢混合气气氛下在1250°C焙烧2小时,后冷却到室温,得到磷酸盐黄色荧光粉。
[0023]本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱,覆盖了紫外和紫光区域,激发峰位于360nm附近,光谱峰值高,说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为360nm,本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带黄光发射,发射峰位于540nm附近,说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的黄色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Ca9NaZn (PO4)7标准卡片(JCPDF:490502)—致,说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0024]上述实施例用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种白光LED用磷酸盐黄色突光粉,其特征在于,该突光粉具有如下化学表不式:Ca9_xNaZn (PO4) 7:xEu 2+,其中,x 为 0.001 ?0.10。
2.一种如权利要求1所述的磷酸盐黄色荧光粉的制备方法,其特征在于包括如下步骤: 按化学式Ba7_xZr (PO4) 6:xEu 2+的化学计量比称取相应的原料,所述原料分别为碳酸钙、磷酸二氢铵、碳酸钠、氧化锌和氧化铕,其中X为0.001?0.10 ;研磨混匀得到混合物;将该混合物装入坩埚,在高温炉内于还原气氛和1150?1250°C条件下烧结2?7小时,后冷却到室温得到所述磷酸盐黄色荧光粉。
3.如权利要求2所述的磷酸盐黄色荧光粉的制备方法,其特征在于:所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
【文档编号】C09K11/71GK104498031SQ201410691763
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】邓德刚, 徐时清, 王焕平, 黄立辉, 华有杰, 夹国华, 戴剑, 黄君 申请人:中国计量学院
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