一种紫外led激发的暖白色荧光粉的制作方法
【技术领域】：
[0001]本发明涉及稀土发光材料领域，尤其是涉及可以应用于发光二极管(LED)的紫外 激发的暖白色荧光粉。
【背景技术】：
[0002] 白光LED具有高光效、长寿命、小尺寸、转换快、节能环保等显著优点，具有其他传 统照明光源不可比拟的优势，在绿色照明和信息显示等领域具有广阔的应用前景。目前，白 光LED的制备主要包括三种手段，一是采用蓝光LED激发黄色荧光粉;二是采用紫外LED激发 红绿蓝三基色混合荧光粉;三是将红绿蓝LED组装成亮度可调的发光器件。由此可见，荧光 粉作为LED光转换的重要组成部分，对照明和显示产业而言至关重要。LED芯片和封装技术 在不断进步，要求荧光粉的性能也相应的持续变革，各国政府、研究机构和产业界都对此十 分重视，投入了大量的人力、物力进行研发。
[0003] 就现阶段而言，商用白光LED仍以高效的InGaN/GaN芯片蓝光LED激发YAG (Y3Al5012:Ce)黄色荧光粉为主流。这种方式发光效率仍显不足，且由于缺少发红光的组分， 无法获得低色温、显色性良好的白光LED。由蓝光LED激发黄色荧光粉获得的白光LED作为照 明光源时，感觉上会显得过于阴冷；作为液晶背光源时，显色范围较窄，显色效果不好。因 此，开发紫外LED激发的荧光粉成为研发白光LED的另一重要发展方向。但是采用紫外LED作 为激发源配合红绿蓝荧光粉制备白光LED时，由于不同基质的荧光粉之间存在着辐射再吸 收，会增加能量损耗，降低发光效率。开发紫外LED激发的单相荧光粉将成为主流发展趋势。 在LED荧光粉开发过程中，硅酸盐、硼酸盐、钨钼酸盐、锗酸盐、硫化物、硫氧化物等作为基质 都曾被开发和尝试应用，但因这些体系的荧光粉各自存在稳定性差、激发效率低、成本高等 缺点，均未被广泛应用。
【发明内容】
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[0004] 本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、发光强度高、颜色可调、暖色调、衰减 时间短和稳定性良好的，可广泛应用于发光二极管(LED)领域的稀土掺杂铌酸盐基暖白色 荧光粉。
[0005] -种紫外LED激发的暖白色荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学式是Im-x- y-zDyxTmyEuzNb〇4,其中，x、y、z为摩尔数，χ = 0·01~0.05,7 = 0.01~0.05,2 = 0~0.03;为单相 荧光粉。
[0006] 本发明的一种稀土掺杂铌酸盐基LED用暖白色荧光粉，该荧光粉以InNb〇4基质材 料，该化合物在现有技术的报道中有优异的光催化性，但是还从未作为荧光基质被报道。本 发明通过在In 3+位置同时掺入0.01 ~0.05at. %Dy3+，0.01 ~0.05at. %Tm3+，0~0.03at. % Eu3+的稀土离子，得到暖白色焚光粉 Ini-x-y-zDyxTmyEuzNb〇4，其中，x = 0.01 ~0.05，y = 0.01 ~0.05, z = 0~0.03。
[0007] 本发明的所述荧光粉的基质InNb04具有钨锰铁矿的结构类型，空间群为P12/cl (No · 13) 〇 其晶胞参数为 α = 4.8410 A, /) = 5,7713 A, :c= 5.1448 Α，β = 91 · 234°， ￥= 143,71 A\Z = 20
[0008] 本发明所述的荧光粉在紫外光区的激发带为355-365nm。
[0009] 所述荧光粉的制备方法为：按照所述荧光粉的化学式所需摩尔比称取原料称取 In2〇3，Dy2〇3，Tm2〇 3，Eu2〇3和Nb2〇5，研磨均匀，进行两步烧结得到，第一阶段烧结温度为1000 ~1100°C，烧结后冷却至室温，研磨，然后在1200~1300 °C进行第二阶段烧结，冷却后研磨 得到最终产物。
[0010] 第一阶段烧结的升温速率优选为4~8°C/min。
[0011] 第二阶段烧结的升温速率优选为3~6°C/min。
[0012] 第一阶段烧结的保温时间优选为12~15h。
[0013] 第二阶段烧结的保温时间优选为24~48h。
[0014] 本发明的技术方案优选根据（In，Dy，Tm，Eu):Nb的摩尔比为50(± 1):50( ±1)称取 In2〇3，Dy2〇3，Tm2〇 3，Eu2〇3和Nb2〇5作为原料，并且按照本发明的两步烧结制备工艺，得到本发 明的 x = 〇.〇l ~0.05,7 = 0.01~0.05,2 = 0~0.03的1^0用暖白色1111-^073111疋112他04荧光 粉产物。
[0015] 本发明的有益效果
[0016] 本发明针对现有白光LED用荧光粉所存在的例如色温高等缺点，提供了一种制备 工艺简单、发光强度高、颜色可调、暖色调、衰减时间短和稳定性良好的暖白光LED用稀土掺 杂铌酸盐基荧光粉。
[0017] 本发明通过反复试验，特别选用了空间群为P2/c(No. 13)，具有钨锰铁矿结构类型 的InNb04作为基质；该基质为多种稀土离子提供合适的晶体场环境，在此基础上，通过多种 稀土离子选用共掺杂来调控荧光粉的发光特性，如色度、色温等。通过反复调试，发明人发 现在该基质的111 3 +位置同时掺入0.01~0.0531%073+，0.01~0.0531%1'111 3+，0~ 0.03at.%Eu3+的稀土离子，可以得到了结构无变化的单相暖白光LED用焚光粉。该焚光粉在 紫外光区具有能同时激发Dy 3+，Tm3+和Eu3+的激发带，即355-365nm，很好的满足了紫外LED芯 片用荧光粉的条件。采用该范围内的激发波长去激发荧光粉，可同时得到Dy 3+，Tm3+和Eu3+的 特征发射峰，它们的最佳发射波长分别为581nm、459nm和616nm，通过调节掺杂稀土离子的 浓度，可以调节发射峰的相对强度，从而可以调控荧光粉的色度为暖白色和色温为3000K左 右。对荧光粉进行衰减曲线测试，发现其荧光寿命为0.23ms左右，余辉时间短。本发明的稀 土掺杂铌酸盐基荧光粉合成工艺简单、颜色可调、暖色调、衰减时间短和稳定性良好，适用 于紫外芯片激发的LED中。
【附图说明】：
[0018] 图1为实施例1、实施例8和实施例9的XRD衍射图谱对比图；
[0019 ]从图中可以看出，实施例1所制得的荧光粉样品的衍射峰与InNb〇4标准图谱(PDF# 83-1780)衍射峰的位置完全一致，没有额外的衍射峰出现，说明实施例1获得的荧光粉为单 相样品，结构与InNb〇4-致。而实施例8和实施例9中获得的荧光粉样品存在少量的杂质相。 [0020]图2为实施例1制得的荧光粉的激发光谱图；
[0021] 通过固定荧光粉中掺杂离子Dy3+，Tm3+和Eu3+的特征发射波长（581nm、459nm和 616nm)，测量实施例1中荧光粉的激发光谱。从图中可以看出，三种稀土离子激发光谱355~ 365nm的波长范围内存在激发峰的重叠。说明可用同一波长的紫外光同时激发这一荧光粉 中的Dy 3+，Tm3+和Eu3+离子。
[0022]图3为实施例1~4制得的荧光粉的发射光谱图；
[0023]采用波长为362nm的紫外光激发实施例1~4所制得的荧光粉，测量其发射光谱。从 图中可以看出，Dy3+，Tm3+和Eu3+的特征发射波长（581nm、459nm和616nm)都同时出现在了发 射光谱中。随着掺杂稀土离子浓度发生变化，发射峰的强度也有所变化。
[0024]图4为实施例1~4制得的荧光粉的色度坐标图和相应的色温；
[0025]采用波长为362nm的紫外光激发实施例1~4所制得的荧光粉，测量其发射光谱，利 用CIE色度图对发射光谱进行色度坐标和色温分析。实施例1色度坐标为(0.3784，0.3007)， 色温为3184K，显示为暖白色。
[0026] 图5为实施例1制得的荧光粉的荧光寿命衰减曲线；