一种白光led用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]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用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。蓝色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。
[0005]LED用蓝色荧光粉主要分为几大体系:硫化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉和硅基氮(氧)化物荧光粉。硫化物蓝色荧光粉如CaLaGa3S6O:Eu2+。铝酸盐蓝色荧光粉如BaMgAl10O17=Eu 2+。硅酸盐蓝色荧光粉如:MSi04:Eu 2+ (M = Ca、Sr、Ba)、Y2Si05:Ce 3\ SrAl2Si2O8=Eu 2\ M3MgSi2O8=Eu 2+(M = Ba、Sr)等。磷酸盐荧光粉如 LiSrPO4:Eu'KSrPO4:Eu 2+和 SrMg 2(PO4)2:Eu 2+等。石圭基氮(氧)化物蓝色焚光粉如 BaSi 202N2:Eu 2+、Ca2Si5N8-Ce 3+和 Ba 2Si5N8:Ce 3+等。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种烧结温度低，合成工艺简单的白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。
[0007]为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是:一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉，具有如下化学表示式:Na2(Caa5Sra5x) (S14):xEu2+，其中，x为0.001?0.10。本发明硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法包括如下步骤:按化学式Na2 (Caa5Sra5x) (S14):xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸钠、碳酸钙、碳酸锶、二氧化硅和氧化铕，其中X为0.001?0.10 ;研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩祸，在高温炉内于还原气氛和1250?1350°C条件下烧结3?7小时，后冷却到室温得到所述硅酸盐蓝色荧光粉。
[0008]进一步地，本发明所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明的荧光粉以硅酸盐为基质材料，具有化学稳定性和热稳定性良好，原料价廉、易得，烧结温度低等优点。相比硫化物蓝色荧光粉，本发明热稳定性好。相比铝酸盐蓝色荧光粉，本发明制备温度比铝酸盐低，颗粒比铝酸盐细，发光亮度高、发光效率高和物理化学性能稳定。相比磷酸盐蓝色荧光粉，本发明颗粒粒度均匀，热稳定性好。相比硅基氮(氧)化物蓝色荧光粉，本发明烧结温度低，合成工艺简单及原料价廉易得。
【附图说明】
[0010]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470nm;
[0011]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380nm;
[0012]图3是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体XRD图谱。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]按照Na2 (Caa5Sr0.499 x) (S14):0.0OlEu2+称取 Na 2C03、CaC03、SrC03、S12和 Eu 203，它们之间的摩尔比为1:0.5:0.499:1:0.0005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩祸中，再放入高温炉中于CO气氛下在1350°C焙烧7小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
[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380nm附近，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380nm，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蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。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Na2(Caa5Sra 499) (S14)标准卡片(ICSD:33941) 一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0016]实施例2
[0017]按照Na2 (Ca0.5Sr0.499 x) (S14):0.005Eu2+称取 Na 2C03、CaCO3、SrCO3、S12和 Eu 203，它们之间的摩尔比为1:0.5:0.495:1:0.0025，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩祸中，再放入高温炉中于CO气氛下在1350°C焙烧5小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
[0018]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380nm附近，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380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于475nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。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Na2(Caa5Sra 499) (S14)标准卡片(ICSD:33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0019]实施例3
[0020]按照Na2 (Ca0.5Sr0.49 x) (S14):0.0lEu2+称取 Na 2C03、CaC03、SrC03、S12^P Eu 203，它们之间的摩尔比为1:0.5:0.49:1:0.005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩祸中，再放入高温炉中于CO气氛下在1250°C焙烧7小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
[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380nm附近，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380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于477nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。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Na2(Caa5Sra 499) (S14)标准卡片(ICSD:33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0022]实施例4
[0023]按照Na2 (Ca0.5Sr0.45 x) (S14):0.05Eu2+称取 Na 2C03、CaC03、SrC03、S12 和 Eu2O3,它们之间的摩尔比为1:0.5:0.45:1:0.025，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩祸中，再放入高温炉中于5% H2+95% N2 (体积比)的氮氢混合气氛下在1300°C焙烧2小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
[0024]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380nm附近，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380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于480nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。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Na2(Caa5Sra 499) (S14)标准卡片(ICSD:33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
[0025]实施例5
[0026]按照Na2 (Caa5Sra4) (S14):0.1Eu2+称取 Na 2C03、CaC03、SrCO3、S1jP Eu 203，它们之间的摩尔比为1:0.5:0.4:1:0.05，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩祸中，再放入高温炉中于5% H2+95% N2 (体积比)的氮氢混合气氛下在1250°C焙烧3小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
[0027]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380nm附近，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380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于483nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。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Na2(Caa5Sra 499) (S14)标准卡片(ICSD:33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
【主权项】
1.一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉，其特征在于，该荧光粉具有如下化学表示式:Na2 (Ca0.5Sr0.5 x) (S14):xEu2+，其中，x 为 0.001 ?0.10。2.一种权利要求1所述的白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤:按化学式Na2 (Caa5Sra5x) (S14):xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸钠、碳酸钙，碳酸锶、二氧化硅和氧化铕；研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩祸，在高温炉内于还原气氛和1250?1350°C条件下烧结3?7小时，后冷却到室温得到所述硅酸盐蓝色荧光粉。3.如权利要求2所述的白光LED用硅酸盐蓝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。
【专利摘要】本发明涉及稀土发光材料技术领域。一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉，具有如下化学表示式：Na2(Ca0.5Sr0.5-x)(SiO4)：xEu2+，其中，x为0.001～0.10。本发明的优点是烧结温度低，合成工艺简单及原料价廉易得。
【IPC分类】C09K11/59
【公开号】CN105219378
【申请号】CN201510627389
【发明人】余华, 季振国, 陈大钦, 陈雷锋, 钟家松, 赵红挺
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月28日