一种颜色可调的led用荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域，尤其涉及一种颜色可调的LED用荧光粉及其制备方法，属于固体发光技术领域，在照明和显示领域具有巨大的应用前景。
【背景技术】
[0002]近年来，随着发光二极管(LED)产业的不断发展，白光LED照明领域已经开始受到人们的日益重视。白光LED照明光源与传统的白炽灯、荧光灯相比，具有经久耐用、无污染、性能稳定、响应时间短、效率高等众多优点。目前实现白光的途径主要有两种方案:(I)黄色荧光粉与LED的蓝光混合实现白光。但由于红光区域光谱的缺失不可避免的存在色彩还原性差，色温偏高，显色指数低等问题。(2)近紫外(NUV)芯片激发“红”、“绿”、“蓝”三基色荧光粉来实现白光。这种方案虽克服了 “黄、蓝”组合型白光LED显色指数低、色温高的缺点，但此方案又产生了诸如多相荧光粉组合的涂敷工艺复杂生产成本高、多种荧光粉混合存在颜色再吸收降低发光效率、白光LED使用寿命低及色稳定性差等新的问题。针对这一现状我们发现，单一基质白光荧光粉在一定程度上可优化上述缺陷，因此开发适合紫外激发的高效单一基质白光荧光粉将是新一代白光LED照明的研究热点，具有广阔的经济应用价值。
[0003]目前，近紫外激发单一基质白光LED荧光粉主要以硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐为主。对于硅酸盐类单一基质白光LED荧光粉，典型体系是Kim等人合成的Ba3MgSi2O8: Eu'Mn2+和Sr 3MgSi20s:Eu2+，Mn2+等荧光粉，其在近紫外LED激发下发射出的光可以合成为白光(Solid State Commun.，2005, 136:504-507)。但这类荧光粉的合成温度相对较高，且荧光粉的发光效率不高，从而其实际应用受到了限制。单一基质硼酸盐及磷酸盐白光LED荧光粉研究中的主要研究材料包括:(Ca, Mg, Sr) 9Y (PO4) 7: Eu' Mn2+ (J.Mater.Chem.2011,21:10489)、Sr2Mg3P4O15: Eu' Mn2+ (Sens.Actuators B:Chem., 2010, 143,712-715)等。这些复合磷酸盐荧光粉材料虽然得到了较高显色指数的白光LED输出，但材料本身在近紫外的吸收不高从而影响其发光效率。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种颜色可调的LED用荧光粉。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种颜色可调的LED用荧光粉的制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种颜色可调的LED用荧光粉，该荧光粉的化学式为Ba3 3xP4013:3xEu2+,式中，x为Eu2+稀土离子掺杂取代Ba 2+晶体格位的摩尔掺杂量，其取值范围:0.003 ^ X ^ 0.030。
[0007]如上所述的颜色可调的LED用荧光粉的制备方法，采用高温固相法，包括以下步骤:
[0008](I)以含有钡离子Ba2+的化合物、适当的含有磷的盐类、含有稀土铕离子Eu3+的化合物为原料，按分子式Ba3 3xP4013:3xEu2+中对应元素的化学计量比进行配料，其中0.003 ^ X ^ 0.030 ;计算并分别称取各原料。
[0009](2)将步骤(I)称取的原料置于玛瑙研钵中充分研磨，将原料研磨和混合均匀并转移至刚玉坩祸中。
[0010](3)将步骤(2)得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中800?900°C灼烧8个小时，得到所需要的二价铕离子掺杂的磷酸盐单相LED荧光粉。
[0011]通过以上步骤，本发明可实现所制备的发光材料的发光由蓝绿光至白光，再至黄光的发光颜色调控。
[0012]本发明化学合成法的技术方案中，含有钡离子Ba2+的化合物为碳酸钡；含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕；含有磷的盐类为磷酸二氢铵。
【附图说明】
[0013]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0014]图1是按本发明实施例1技术方案制备的材料样品在340nm光激发下的发光光谱；
[0015]图2是按本发明实施例2技术方案制备的材料样品在340nm光激发下的发光光谱；
[0016]图3是按本发明实施例3技术方案制备的材料样品在340nm光激发下的发光光谱；
[0017]图4是按本发明制备的不同Eu2+掺杂浓度材料样品发光的色度坐标图；
【具体实施方式】
[0018]现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0019]实施例1:
[0020]制备Ba3 0.Q09P4O13:0.009Eu2+
[0021]根据化学式Ba3 ο.0O9P4O13:0.009Eu2+中各元素的化学计量比，分别称取BaCO3 (0.7936克)，NH4H2PO4 (0.6186克)，Eu2O3 (0.0021克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩祸中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中800?900°C灼烧8个小时，得到所需要的二价铕离子掺杂的磷酸盐单相LED荧光粉。
[0022]该荧光粉的荧光光谱图如图1所示，当激发波长为340nm时，从图中可以看出其发射光谱为一宽带不对称发射，最高峰在450nm左右，为蓝绿光发射，色坐标为(0.208, 0.239)。
[0023]实施例2:
[0024]制备Ba3 0.054P4013:0.054Eu2+
[0025]根据化学式Ba3 ο.054P4013:0.054Eu2+中各元素的化学计量比，分别称取BaCO3 (0.7816克)，NH4H2PO4 (0.6186克),Eu2O3 (0.0128克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩祸中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中800?900°C灼烧8个小时，得到所需要的二价铕离子掺杂的磷酸盐单相LED荧光粉。
[0026]该荧光粉的荧光光谱图如图2所示，当激发波长为340nm时，从图中可以看出其发射光谱为400?750nm的宽带发射，发射光谱的最大峰值分别位于450和550nm，荧光粉的发光颜色为白光，色坐标为(0.315,0.351) ο
[0027]实施例3:
[0028]制备Ba3 0.Q81P4O13:0.08 IEu2+
[0029]根据化学式Ba3 ο.081P4O13:0.08 IEu2+中各元素的化学计量比，分别称取BaCO3 (0.7745克)，NH4H2PO4 (0.6186克)，Eu2O3 (0.0192克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩祸中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中800?900°C灼烧8个小时，得到所需要的二价铕离子掺杂的磷酸盐单相LED荧光粉。
[0030]该荧光粉的荧光光谱图如图3所示，当激发波长为340nm时，从图中可以看出其发射光谱为一宽带不对称发射，最高峰在600nm左右，荧光粉发光颜色为黄光，色坐标为(0.424，0.454)。
【主权项】
1.一种颜色可调的LED用荧光粉，其特征在于:化学式为Ba3 3xP4013:3xEu2+，式中，x为Eu2+稀土离子掺杂取代Ba 2+晶体格位的摩尔掺杂量，其取值范围:0.003 ^ X ^ 0.030。2.一种如权利要求1所述的颜色可调的LED用荧光粉，其特征在于:在烧结温度及其他环境相同的情况下，通过调节Eu2+稀土离子掺杂量改变荧光粉基质的晶体结构，进而实现焚光粉发射光谱调控，并最终实现白光。3.一种如权利要求1所述的颜色可调的LED用荧光粉的制备方法，其特征在于采用高温固相法，包括以下步骤: (1)以含有钡离子Ba2+的化合物、适当的含有磷的盐类、含有稀土铕离子Eu3+的化合物为原料，按分子式Ba3 3xP4013:3xEu2+中对应元素的化学计量比进行配料，其中0.003 ^ X ^ 0.030 ;计算并分别称取各原料。 (2)将步骤(I)称取的原料置于玛瑙研钵中充分研磨，将原料研磨和混合均匀并转移至刚玉坩祸中。 (3)将步骤(2)得到的混合物置于马弗炉中，在CO或者H2+N2的还原气氛中800?900°C灼烧8个小时，得到所需要的二价铕离子掺杂的磷酸盐单相LED荧光粉。4.根据权利要求3所述的颜色可调的LED用荧光粉的制备方法，其特征在于:所述的含有钡离子Ba2+的化合物为碳酸钡。5.根据权利要求3所述的颜色可调的LED用荧光粉的制备方法，其特征在于:所述的含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕。6.根据权利要求3所述的颜色可调的LED用荧光粉的制备方法，其特征在于:所述的含有磷的盐类为磷酸二氢铵。
【专利摘要】本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域，尤其涉及一种颜色可调的LED用荧光粉及其制备方法。该荧光粉以磷酸盐为基质，其化学分子式为Ba3-3xP4O13:3xEu2+。其中，x为Eu2+稀土离子掺杂取代Ba2+晶体格位的摩尔掺杂量。在烧结温度及其他环境相同的情况下，通过调节Eu2+稀土离子掺杂量改变荧光粉基质的晶体结构，进而实现发射光谱的调控，并最终实现白光发光。该荧光粉通过传统的高温固相法合成，合成方法简单，易于操作，重复性好，且合成的荧光粉具有良好的化学及热稳定性。本发明公开的荧光粉可以被300～400nm的紫外光有效激发，与近紫外LED芯片相匹配，因此，可作为一种颜色可调的LED用荧光粉。
【IPC分类】C09K11/71
【公开号】CN105131952
【申请号】CN201510599966
【发明人】刘杰, 张志明, 吴占超, 王方方, 匡少平
【申请人】青岛科技大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月19日