氮氧化物发光材料及其制备方法和应用、包含该氮氧化物的荧光粉以及由其制成的led光源的制作方法_2

文档序号:9804123阅读:来源:国知局
[0047] 类似的,0<e<2表示e可以为0至2中的任意数值,例如,e可以为例如0、0.1、0.2、 0.3、、0.4、、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或者2.0。 还可以包括其中的任意子范围,例如e可以为0.5至1.5。本发明人发现,e的数值范围对发光 材料的发光效率和热稳定性有较大影响,e的优选范围为0<b<2,更优选范围为0.02 < e < 1.6。如超出本优选范围,则有可能降低发光材料的发光效率或热稳定性。
[0048] 类似的,0.001 < X < 0.3表示X可以0.001至0.3中的任意数值,例如,X可以0.001、 0·002、0·003、0·004、0·005、0·006、0·007、0·008、0·009、0·01、0·02、0·03、0·04、0·05、 0·06、0·07、0·08、0·09、0·1、0·15、0·20、0·25或者0.30等。还可以包括其中的任意子范围, 例如X可以为0.005至0.1。
[0049] 在一些优选的实施方式中,所述a、b、c、d、e和X的范围如下:1.1 < a<2.3,0.001仝 b<0.3,0.8<c<1.2,l<d<5,0.02<e< 1.6,0.005<x<0.2。
[0050] 在另外一些优选的实施方式中,所述a、b、c、d、e和X的范围如下:2.3 < a < 3.5, 0.001<b<0.3,0.8<c<1.2,l<d<6,0.02<e< 1.6,0.005<x<0.2。
[0051] 不希望受到理论的束缚,本发明人认为可能是因为Sr2+的离子半径与激活剂Eu2+ 的离子半径最为接近,因此,Eu2+取代基质中Sr2+所引起的晶格畸变最小,相应地由缺陷产 生的荧光淬灭就更少。因而,与其它选定的Ml相比,Sr具有更高的发光效率。于是,在一些优 选的实施方式中,元素 Ml为Sr。
[0052] 当然,为了调整该类发光材料的发射波长,实现多种颜色的发光材料,以满足封装 不同色温的白光LED要求时,可用除Sr外的其它Ml元素替换其中一部分的Sr元素或调节化 学式Μ1 aM2b S i c0dNe: xEu2+中系数a,e,X的大小来调制发光材料的发射波长。从发光效率的角 度考虑,被替换的Sr的比例不超过50%,更优选的被替换的Sr的比例不超过30%。例如,Ml 可以为Sr与选自由1^、0&、5匕8&和211元素组成的组中的一种或两种或两种以上元素的组 合。在此情况下,Sr占元素 Ml的摩尔百分比为70%至100%,更优选为50%至100%。例如,所 述摩尔百分比可以为70%、75%、80%、85%、90%、100%。其中,在Ml为Sr的情况下,所述摩 尔百分比可以为100%。
[0053] 在本发明的第二方面,提供了本发明第一方面所述的发光材料的制备方法,其中, 采用高温固相合成方法,在还原性气氛中高温焙烧原料,得到发光材料;所述原料至少包含 皿1、]?2、3丨、0、1#阳11元素。如上文所述,所述11是]\%、〇3、3广83和211元素的一种或两种或两种 以上组合,所述M2是Tb和Tm元素的一种或两种组合。
[0054] 本发明对所述高温固相合成方法没有特别的限制,例如可以采用本领域常用的高 温固相合成方法进行。在一些优选的实施方式中,所述高温固相合成方法使用助熔剂进行。 适当加入一些助熔剂,可以使产物的晶粒尺寸增大,以提高发光效率。在一些优选的实施方 式中,所述助熔剂优选选自碱土金属卤化物、碱金属卤化物、氟化铵和氯化铵中的一种或两 种或两种以上组合。更优选的是,所述助熔剂的重量不超过所述原料的总重量的10%,例如 所述助熔剂的重量为所述原料的总重量的1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%或者9%,或 者所述助熔剂的重量为所述原料的总重量的9%至小于10%。
[0055] 另外,本发明对高温焙烧也没有特别的限制,但是优选所述高温焙烧的焙烧温度 为 1100 ~1600°C,例如所述焙烧温度可以为 1100°C、1150°C、1200°C、1250°C、1300°C、1350 °C、1400°C、1450 °C、1500°C、1550°C或者1600°C ;焙烧时间优选为为2h至9h(小时),例如可 以为2、3、4、5、6、7、8或者9小时。
[0056]在一些优选的实施方式中,本发明的所述方法在高温焙烧之后还包括将高温焙烧 的产物破碎、粉碎、洗涤、分级和/或干燥工艺处理的步骤。本发明对破碎、粉碎、洗涤、分级 和/或干燥处理没有特别的要求,可以采用本领域的常规方法进行。在一些进一步优选的实 施方式中,其中,破碎工艺是将经高温焙烧后的块料投入到例如刚玉陶瓷颚式破碎机进行 破碎;粉碎工艺是将破碎后的较粗的产物颗粒放入例如刚玉陶瓷辊式破碎机进行进一步的 粉碎,粉碎后经例如100至200目(如160目)过筛后,放入刚玉罐中,加入玛瑙球作为球磨介 质,球磨例如2小时至6小时(例如4小时)后,再用例如200目至600目(如400目)滤布分离出 玛瑙球,得到发光材料粉体。洗涤工艺是将发光材料粉体放入洗涤容器例如烧杯中,再加入 洗涤溶剂例如无水乙醇,用搅拌器(例如电动搅拌器)搅拌例如〇. 5小时至1.5小时(例如1小 时);分级工艺是将洗涤工艺后,含有发光材料粉体的洗涤容器(如烧杯)放入清洗器(例如 超声波清洗器)中,超声10分钟至30分钟(例如20分钟),然后静置例如0.5分钟至1.5分钟 (例如1分钟),然后倒去上层液体,以去除较细的粉体颗粒;干燥工艺是将分级工艺后的下 层粉体,放入干燥箱(例如恒温干燥箱)中,在例如90°C至130°C (例如110°C)下干燥6小时至 10小时(如8小时)。
[0057]在一些优选的实施方式中,元素Ml和M2以碳酸盐、氧化物、氢氧化物、硝酸盐、草酸 盐中任意一种或两种或两种以上形式存在。
[0058] 在一些优选的实施方式中,元素 Si以3丨02、!1说03、3丨2犯0、3丨必4和3丨(順2) 2中的一 种或两种或两种以上形式存在,并且至少有一种原料同时含有Si和N元素。更优选的是,所 述Si3N4为a-Si3N4、P_Si3N4和无定型氮化娃中的一种或两种或两种以上组合。
[0059] 在一些优选的实施方式中,Eu以碳酸铕、氧化铕、氢氧化铕和硝酸铕中任意一种或 两种或两种以上形式存在。
[0060] 在进一步优选的实施方式中,元素 Si以3丨02、!1说03、3丨2犯0、3丨必4和3丨(顺2) 2中的 一种或两种或两种以上形式存在,其中至少有一种原料同时含有Si和N元素,所述Si3N 4为a-Si3N4、i3-Si3N4和无定型氮化硅中的一种或两种或两种以上组合,并且Eu以碳酸铕、氧化铕、 氢氧化铕和硝酸铕中任意一种或两种或两种以上形式存在。在更优选的一些实施方式中, 所述Si3N4为a-Si3N4、P_Si3N4和无定型氮化娃中的一种或两种或两种以上组合。
[0061 ]本发明实施方式中,含M2(Tb和Tm元素的一种或两种组合)的原料和Eu的原料纯度 为99.99%,所选用的其他原料的纯度为分析纯。
[0062] 在一些优选的实施方式中,所述高温焙烧的焙烧温度为1100~1600°C,例如所述 焙烧温度可以为 11 〇〇 °C、1150 °C、1200 °C、1250 °C、1300 °C、1350 °C、1400 °C、1450 °C、1500 °C、 1550°(:或者1600°(:。焙烧时间优选为2小时至9小时(11),例如可以为2、3、4、5、6、7、8或者9小 时。
[0063] 在一些优选的实施方式中,所述还原性气氛为选自由氮气与氢气的混合气、一氧 化碳、氨气和甲烷组成的组中的任一种气氛或多种气氛的组合,例如所述还原性气体可以 为氮气与氢气的混合气,或者所述还原性气体可以例如为一氧化碳、氨气或甲烷;或者所述 还原性气体可以为选自所述混合气、一氧化碳、氨气和甲烷组成的组中的任一种气氛或多 种气氛的组合。更优选的是,所述还原性气体为氮气与氢气的混合气,进一步优选的是,所 述还原性气体为90体积% -10体积%的混合气体。
[0064] 在本发明的第三方面,提供了一种荧光粉,所述荧光粉由本发明第一方面所述的 氮氧化物发光材料或者本发明的第二方面所述的制备方法制备的氮氧化物发光材料形成 或者利用所述氮氧化物发光材料制得。例如,所述荧光粉可以由所述氮氧化物发光材料组 成、可以包含所述氮氧化物发光材料(例如以总量计包含10%至50%的所述氮氧化物发光 材料)或者主要包含所述氮氧化物发光材料(例如包含大于50重量%至小于100重量%的所 述氮氧化物发光材料)。
[0065] 在本发明的第四方面,提供了一种LED光源,其中,所述光源使用本发明的第三方 面所述的荧光粉。在一些实施方式中,所述LED光源的LED芯片为紫外光、近紫外光和蓝光 LED芯片中的任意一种。
[0066] 在本发明的第五方面,提供本发明的氮氧化物发光材料的用途。例如,提供了本发 明第一方面所述的氮氧化物发光材料或者由本发明第二方面所述的制备方法制备的所述 制备的氮氧化物发光材料在制造光源中的用途,例如在制备荧光粉中的用途,特别是在制 造用于LED光源的荧光粉中的用途。此处的LED光源的芯片为紫外、近紫外和蓝光LED芯片中 的任意一种。
[0067] 实施例
[0068]下文将以实施例的形式说明本发明的【具体实施方式】。应当理解的是,这些实施例 是对本发明的上述内容再作进一步地详细说明。但不应将此理解为是对本发明的范围进行 限定,凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均处于本发明的保护范围之内。
[0069] 实施例1
[0070]按照化学计量比3〇.94113().()说03.()1咖. 333 : 0.(^11,分别称量3冗03 4.34(^,€[-3刷4 0.468g,Eu203 0.053g,Tb40? 0.056g作为原料;将原料充分混合均匀后置于刚玉坩埚中;然 后放入高温炉中,通入90%N2-10%H 2的混合气体,升温至1100°C,保温lh;再升温至1500°C, 并保温4h后自然冷却至室温。取出产物,并将产物经破碎,粉碎,洗涤,分级,干燥工艺处理 后,得到实施例1的发光材料。
[0071 ]其中,破碎工艺是将经高温焙烧后的块料投入到刚玉陶瓷颚式破碎机进行破碎。 [0072]粉碎工艺为:将破碎后的较粗的产物颗粒放入刚玉陶瓷辊式破碎机进行进一步的 粉碎,粉碎后经160目过筛后,放入刚玉罐中,加入玛瑙球作为球磨介质,球磨4h后,再用400 目滤布分离出玛瑙球,得到发光材料粉体。
[0073] 洗涤工艺为:将发光材料粉体放入烧杯中,再加入无水乙醇,用电动搅拌器搅拌 lh〇
[0074] 分级工艺为:将洗涤工艺后,含有发光材料粉体的烧杯放入超声波清洗器中,超声 20min,然后静置lmin,然后倒去上层液体,以去除较细的粉体颗粒。
[0075]干燥工艺
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