一种白光led用高效类球型绿色荧光粉的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，属于发光材料制备领域。本发明的方法是将合成原料与粘合剂采用湿法混合再进行喷雾造粒，获得高度分散的类球型粉体前驱体；而第二步的烧结为2次烧结，第一次烧结为低温的氧化气氛烧结，去除粘合剂，使粉体初步成型，把初步成型的粉体和助熔剂进行混合，形成第二次烧结的前驱体，第二次烧结为高温的还原气氛烧结，得到最终产品的形成过程。本发明所采用的方法不但实现了原料的高度均匀混合，同时通过两次不同条件的烧结，也实现了对粉体成型颗粒的控制，所获得的产品颗粒一致性好，晶化程度高，发光量子效率高。
【专利说明】一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体照明相关的发光材料领域，涉及白光LED用荧光材料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 白光LED必将随着效率的提高和成本的降低而进入普通照明市场，如果想实现 3000K色温，显示指数Ra大于80,白光LED的封装必须使用绿色荧光粉和红色荧光粉调配 光谱，白光中绿色光的成分会占到60%以上，因此绿色荧光粉的发光效率会严重影响白光 LED的整体效率。
[0003] 目前LED绿色荧光粉主要为硅酸盐体系和铝酸盐体系，硅酸盐体系由于水解过程 的存在会导致其光衰和色坐标漂移严重，因此铝酸盐将是LED绿色荧光粉的主流体系。
[0004] 目前现有技术中，制备LED绿色铝酸盐荧光粉的方法主要为固相法和共沉淀法。
[0005] 固相法是简单高效的方法，但是由于其混料过程难以保证原料的均匀性，同时对 于原料的初始状态要求苛刻，这会增加制造成本，同时不均匀的原料混合体系会造成产品 的颗粒分布较宽，导致产率较低，同时不符合粒度要求的大颗粒会造成产品过于破碎，降低 产品的光效。此外原料的不均匀性会导致产品中杂质相较多，同时会影响产品的晶化程度， 因此会降低产品的光效。LED绿色铝酸盐荧光粉中原料之间的密度差异较大，Lu 2O3的密度 为Al2O3密度的3倍左右，因此采用固相法会导致原料的混合均匀度较低，产品的光效受到 影响。
[0006] 共沉淀法虽然可以实现原料分子量级的均匀混合，但是由于原料纯度远低于氧化 物，会引入杂质而降低光效，同时共沉淀会导致粉体的一次颗粒过小，粉体颗粒内晶界过 多，降低粉体的量子效率，同时烧结后粉体的颗粒之间团聚较严重，因此后期分散较困难。
[0007] 关于LED用铝酸盐荧光粉的制备技术已经有相关的文献：一种LED用绿色荧 光粉及其制备方法（201210064017)，LED用黄绿色荧光粉的制备方法（201210075093)， LED用黄色荧光粉的制备方法（201210074629)，白光LED用YAG荧光粉的制造方法 (201010132042)，一种白光LED用黄色荧光粉的合成方法（200910265014)，这些文献报道 的技术中对于原料的预处理和混合均做了相关的创新，但是仍然不能从根本上解决原料的 均匀性和粉体烧结后的均匀性问题。
【发明内容】
[0008] 本发明针对上述领域中的不足，提出的一种制备方法：其结合了固相法和液相法 的优点，可以解决固相法颗粒分布不均匀的问题，可以解决原料的纯度问题，同时可以提高 粉体颗粒的结晶性，进而提高发光效率。
[0009] 本发明所采用的技术方案：是把原料湿混和喷雾造粒引入到粉体的预处理过程 中，实现粉体的高度均匀混合和分散，所获得产品颗粒分布均匀，发光量子效率高。
[0010] 一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其绿色荧光粉为 Lu3Al5O12 = Ce,所用到的合成原料为：Lu203, Al2O3, CeO2，辅剂为粘合剂和助熔剂，制备方法包 括如下步骤：
[0011] 第一步是按照化学计量比配合成原料，然后采用湿法将合成原料和粘合剂混合均 匀，获得均匀的粉浆，然后对粉浆进行喷雾干燥造粒，获得高度分散的类球型粉体前驱体；
[0012] 第二步是烧结，烧结分为2次烧结，第一次烧结为低温的氧化气氛烧结，去除粘合 剂，使粉体初步成型，把初步成型的粉体和助熔剂进行混合，形成第二次烧结的前驱体，第 二次烧结为高温的还原气氛烧结。
[0013] 所述粘合剂为聚氧化乙烯，添加量为合成原料总重量的0. 5% -5%。
[0014] 所述助熔剂为氟化物，氯化物，硼酸中的一种或几种，添加量为合成原料总重量的 6% -16%〇
[0015] 所述助熔剂为 SrF2、AlF3、SrF2、NH4F、BaF 2、NH4Cl、MgF2、CeF3、SrCl2、NaF、CaF 2，H3BO3 中的一种或多种。
[0016] 所述第一次烧结温度为700°C -1300°C，烧结时间为1. 5-2. 5小时。
[0017] 所述第二次烧结温度为1450°C -1600°C，烧结的时间为1. 5-5小时，烧结气氛为体 积比 H2: N2 = 3:2。
[0018] 所述喷雾干燥温度为60°C _120°C。
[0019] 所述初步成型的粉体需过100目筛后再与助熔剂混合。
[0020] 所述湿法混合为在球磨罐体中，60rpm进行研磨2h。
[0021] 所述烧结后还包括产物的纯化处理过程，所述纯化处理依次为球磨，酸洗，再水 洗。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] 通过高温固相法实现粉体的高度均匀混合是比较困难的，而通过共沉淀法获得产 品颗粒团聚较严重，不容易分散。本发明所得产品的颗粒一致性好，可以提高产品发光性能 的一致性，改善应用效果，同时可以提高产品的产率，降低产品的成本。
[0024] 本发明原料采用湿法球磨方式均匀混合，可以减少杂质相的存在、提高中间相的 转换程度和促进反应的进行，进而可以提高产品颗粒的晶化程度，提高产品的发光量子效 率。本发明所采用的方法不但实现了原料的高度均匀混合，同时通过两次不同条件的烧结， 也实现了对粉体成型颗粒的控制，所获得的产品颗粒一致性好，晶化程度高，发光量子效率 尚。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1现有共沉淀法制备的铝酸盐绿粉SEM图，
[0026] 图2本发明技术铝酸盐绿粉SEM图。
【具体实施方式】
[0027] 将原料Lu2O3, Al2O3, CeO2按照化学计量比称量，然后加入到去离子水中，再加入粘 合剂（聚氧化乙烯（PEO)，混合均匀，然后对此粉体浆料进行喷雾干燥，获得的产物为类球 型的粉体颗粒。对此粉体进行一次氧化气氛烧结，目的是去除多余的粘合剂，同时产品可以 初步成型。再加入助熔剂，进行二次烧结，这是产品的最后成型阶段，二次烧结的气氛是还 原气氛，烧结后获得的产品经过球磨，酸洗，水洗的后处理，既得产品。
[0028] 实施例1 :
[0029] 称量 119. 38g Lu2O3, 50. 98g Al2O3, L 72g CeOjP L 72g 聚氧化乙烯加入到 IL去离 子水中，然后放到球磨罐体中，60rpm进行研磨2h，将获得粉浆进行喷雾干燥，干燥器的出 口温度为85°C，将获得干燥粉体进行一次烧结，烧结气氛为氧化气氛，烧结温度为1100°C， 烧结时间为2h，将获得的粉体过100目尼龙筛混合均匀，同时混入15. 49g SrFjP 0. 86g H3BO3，作为助熔剂，采用V型混料机混合3h，再进行还原气氛烧结，烧结的温度为1550°C，烧 结的时间为2h，烧结气氛为H 2:N2= 3:2 (体积比），烧结后的粉体经过球磨，酸洗，水洗后处 理工艺，形成产品。
[0030] 产品SEM图，如图2所示。
[0031] 图1为现有的产品SEM图，是采用共沉淀法制备得到的产品。
[0032] 从对比来看，本发明制备的绿色荧光粉类似球形，粒度分布均匀。封装成LED后， 光散射和漫反射较少，避免了热量的堆积，出光效率会有提高。
[0033] 实施例2 (按照表中所述的工艺条件，按照实施例1的方法进行实施）可以选择多 种实施方式和条件。
[0034] 表 1
[0035]
【权利要求】
1. 一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其绿色荧光粉为Lu 3Al5012:Ce， 所用到的合成原料为：Lu203, A1203, Ce02，辅剂为粘合剂和助熔剂，制备方法包括如下步骤： 第一步是按照化学计量比配合成原料，然后采用湿法将合成原料和粘合剂混合均匀， 获得均匀的粉浆，然后对粉浆进行喷雾干燥造粒，获得高度分散的类球型粉体前驱体； 第二步是烧结，烧结分为2次烧结，第一次烧结为低温的氧化气氛烧结，去除粘合剂， 使粉体初步成型，把初步成型的粉体和助熔剂进行混合，形成第二次烧结的前驱体，第二次 烧结为高温的还原气氛烧结。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，所述粘合剂为聚氧化乙烯，添加量为合成原料总 重量的〇. 5% -5%。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，所述助熔剂为氟化物，氯化物，硼酸中的一种或几 种，添加量为合成原料总重量的6% -16%。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，所述助熔剂为SrF 2、A1F3、SrF2、NH4F、BaF 2、NH4C1、 MgF2、CeF3、SrCl2、NaF、CaF2, H3B03中的一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，所述第一次烧结温度为700°C _1300°C，烧结时间 为1. 5-2. 5小时。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，所述第二次烧结温度为1450°C -1600°C，烧结的时 间为1. 5-5小时，烧结气氛为体积比H2:N2= 3:2。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，所述喷雾干燥温度为60°C _120°C。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，所述初步成型的粉体需过100目筛后再与助熔剂 混合。
9. 根据权利要求1所述的制备方法，所述湿法混合为在球磨罐体中，60rpm进行研磨 2h〇
10. 根据权利要求1所述的制备方法，所述烧结后还包括产物的纯化处理过程，所述纯 化处理依次为球磨，酸洗，再水洗。
【文档编号】C09K11/80GK104498035SQ201410710518
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】权恒道, 张琳 申请人:北京宇极科技发展有限公司