专利名称：基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及适用于制备白光LED的荧光粉，特别是涉及一种在近紫外光 激发下而发射单一相白光的荧光粉及其制备方法。
背景技术：
高亮度GaN蓝色发光二极管的成功研发以及由此实现的白光LED被誉为 继爱迪生发明白炽灯以来最大的光源革命。与传统的白炽灯、荧光灯相比， 白光LED照明由于具有高效节能、寿命长、无(Hg、 Pb)污染、工作电压低、 不易损坏等优点而备受关注。近年来LED产业每年以20%以上的速率递增。
蓝(紫)光LED荧光粉组合是实现白光LED的重要途径。目前，市场上 实用的白光LED是蓝光管芯激发稀土掺杂的YAG: Ce黄光荧光粉，由于LED 的蓝光直接参与白光的合成，所以器件的发光颜色随荧光粉的涂层厚度及驱 动电压而变化，色彩重现力较差，显色指数偏低。为解决上述问题，采用近 紫外光(370-410nm)管芯激发三基色荧光粉实现白光LED成为研发的热点。 由于人眼对近紫外光不敏感，这种方法实现白光LED的颜色只由三基色荧光 粉决定，因此色彩稳定，重现力强，显色指数高，是白光LED发展的方向。
已见报道的单一相白光荧光粉有2004年，韩国人研制的其组成分别是 Sr3MgSi208 : Eu2+和Sr3MgSi208: Eu2+ , Mn2+ 的两种单一相白光荧光粉(Jong Su Kim , Pyung Eun Jeon ， Yun Hyung Park , Jun chul Choi ， and Hong Lee Parka , Gwang Chul Kim , Tae Whan Kim , Appl. Phys . Lett.应用物理快报，85 巻(17)期，3696页，2004年)。2006年，中国科学院长春光学精密机械与 物理研究所研制的组成为EuxySry—xyMgSiz02z+y+1的单一相白光荧光粉(发明专利，发明人张家骅、孙晓园、王笑军、张霞，专利号200510016743.9，公开 号CN1850940A)。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉，该荧 光粉在近紫外光激发下发出单一相白光，可与近紫外光管芯组合制备白光 LED，以克服目前红、绿、蓝三基色混合荧光粉因存在的再吸收和配比调控问 题而影响流明效率和色彩还原性能的缺陷。
本发明基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉，是具有以下化学式的化 合物Sr5-m.nZnn (Si04) 2C12: Eu2+m，其中，O.lO^m^O.15; 0^n<0.20。
所述x、 y优选值为:m=0.12， n=0.10; m=0.15， n=0.10。
由于稀土离子Ei^+的d电子能级结构受基质和晶格格位环境影响很大， 通过调整基质组分比、激活剂浓度就可以调控不同的格位，调控不同的发光 光谱分布。本发明荧光粉在360-410nm近紫外光激发下发射出单一相白光。
本发明荧光粉的制备方法包括以下步骤
a. 以Si02， Eu203， SrC03， ZnO， SrCl2.6H20作原料，按上述化学式中 各物质的化学计量比称取上述各原料，进行研磨混合；
b. 将上述混合料置入刚玉坩锅中，在CO或H2还原气氛下培烧，培烧温 度为IOOO °C — 1200 t内，培烧时间为3 — 5小时，自然冷却后研磨即得 所述单一相白光荧光粉。
由于SrCl2.6H20的熔点较低(873°C)，在培烧时易烧损，因此步骤a 所述混合原料中SrCl2.6H20的配比量为按化学计量比计算量的 110%—120%，以补偿其在培烧中的烧损。
本发明单一相白光荧光粉，在360-410nm近紫外光激发下发射出单一相 白光，与近紫外光管芯组合制备白光LED,克服了三基色荧光粉因多相混合 产生的颜色不均衡、发光强度减弱问题，也避免了红、绿、蓝三基色再吸收问题。
图1是本发明的单一相白光荧光粉Sr4.75Zno.K) (Si04) 2C12: EU2+ai5的发 射光谱aex=400nm)和激发光谱图2是本发明的单一相白光荧光粉Sr4.78Znai。 (Si04) 2C12: ￡112+。.12的发 射光谱aex=400nm)和激发光谱图。
具体实施例方式
通过以下实施例对本发明作进一步详细说明。
用光谱纯Si02，优级纯Eu203，分析纯SrC03， ZnO， SrCl2.6H20作原 料，制备本发明荧光粉。 实施例1
制备Sr楊(Si04) 2C12.0: Eu2+0.10 (即当Sr5—m-nZnn (Si04) 2C12: Eu2:* m=0.10， n=0.00时)荧光粉。
按化学计量比称取SrC032.8782克，SrCl2.6H201.5972克〔由于SrCl2.6H20 熔点较低(873°C)，按计算量过量20%〕， SiO2。.6008克,Eu2O30.0880克， 放入玛瑙研钵中混合研磨；放入刚玉坩埚中，加盖，置于高温炉内，在CO 或H2还原气氛下，在1100—120(TC温度下培烧3—5小时；自然冷却后研磨， 即得到化学式为Sr4.9。 (Si04) 2C12. ): Eu(uo的单一相白光荧光粉。其色坐标为 x=0.3262， y=0.4386;色温为T^5710K;显色指数为Ra=56.0。
实施例2
制备Sr4.7。Zn, (Si04) 2C12: Eu0.102+ (即当Sr5.m.nZnn (Si04) 2C12: Eu2+m 中m=0.10， n=0.20时)荧光粉。
按化学计量比称取SrCO32.7306克，SrCl2.6H201.4641克(按计算量过量 10c/。〕， ZnO0.0814， SiO20.6008克，Eu2O30.0880克，放入玛瑙研钵中混合研 磨；放入刚玉坩埚中，加盖，置于高温炉内，在CO或H2还原气氛下，在IIOO一120(TC温度下培烧3_5小时；自然冷却后研磨，即得到化学式为Sr4.7()Zn0.20 (Si04)2Cl2: Euo.u)2+的单一相白光荧光粉。其色坐标为乂=0.3293， y=0.4061; 色温为Te=5829K;显色指数为Ra=64.0。。 实施例3
制备Sr4.88 (Si04) 2C12.: Eu2+0.12 (即当Sr5.m.nZnn (Si04) 2C12: Eu2+m中 m=0.12， n=0.00时)荧光粉。
按化学计量比称取SrC032.8634克，SrCl2.6H201.5972克〔按计算量过量 20%〕， SiO20.6008克，Eu2O30.1056克，放入玛瑙研钵中混合研磨；放入刚玉 坩埚中，加盖，置于高温炉内，在CO或H2还原气氛下，在1100—120(TC温 度下培烧3—5小时；自然冷却后研磨，即得到化学式为Sr4.88 (Si04) 2C12.: Eu2+Q.12的单一相白光荧光粉。其色坐标为x=0.3370， y=0.4074;色温为 Te=6067K;显色指数为Ra:61.7。
实施例4
制备Sr4.78Zn0.10 (Si04) 2C12: Eu2+0.12 (即当Sr5—m.nZnn (Si04) 2C12: Eu2+m 中111=0.12， 11=0.10时)荧光粉。
按化学计量比称取SrC032.7896， SrCl2.6H201.4641克〔按计算量过量 10%〕， SiO20.6008克，ZnO0.0407， Eu2O30.1056克，放入玛瑙研钵中充分混 合研磨；放入刚玉坩埚中，加盖，置于高温炉内，在CO或H2还原气氛下， 在1000—120(TC温度下培烧3—5小时；自然冷后研磨，即得到化学式为 Sr4.78Znai() (Si04) 2C12: Eu2+ai2的单一相白光荧光粉。
如图2所示，为该Sr4.78Znai2 (Si04) 2C12: Euo.K)2+荧光粉的发射光谱 aex=400nm)和激发光谱a節-445nm; Xe^548nm)。其色坐标为x=0.3268， y=0.3866;色温为TC=5837K;显色指数为Ra=66.6
实施例5
制备Sr4.85 (Si04) 2C12: Eu2+0.15 (即当Sr5.m—nZnn (Si04) 2C12: Eu2+m中m=0.15， n=0.00时)荧光粉。
按化学计量比称取SrC032.8413克，SrCl2.6H201.5972克(按计算量过量 20c/。〕， SiO20.6008克，Eu2O30.1320克，放入玛瑙研钵中混合研磨；放入刚 玉坩埚中，加盖，置于高温炉内，在CO或H2还原气氛下，在1000-1200°C
温度下培烧3—5小时；自然冷却后研磨，即得到化学式为Sl"4.85(SiO4)2Cl2.0:
Eu2+。.15的单一相白光荧光粉。其色坐标为x=0.3101， yK).4041;色温为 T^6315K;显色指数为Ra-60.0。 实施例6
制备Sr4.7sZn, (Si04) 2C12: Eu2+ai5 (即当Sr5.m.nZnn (Si04) 2C12: Eu2+m 中m=0.15， n=0.10时)荧光粉。
按化学计量比称取SrC032.7675克，SrCl2.6H201.4641克〔按计算量过量 10c/。〕， Si02。掘8克，ZnO0.0407， Eu2O30.1320克，放入玛瑙研钵中混合研 磨；放入刚玉坩埚中，加盖.置于高温炉内，在CO或H2还原气氛下，在1000 一120(TC温度下培烧3—5小时；自然冷却后研磨，即得到化学式为Sr4.75Zn, (Si04) 2C12: Eu2+oj5的单一相白光荧光粉。
如图1所示，为该Sr4.75Zno.1() (Si04) 2C12: Eu2+o.15荧光粉的发射光谱 aex=400nm)和激发光谱ae^445nm; A^-546nm)，其色坐标为x=0.3146， y=0.3747;色温为T^6265K;显色指数为Ra=69.6。
以上各实施例所制备的荧光粉的激发光谱表明，在360-410nm紫外区均 为有效激发；发射光谱表明，蓝色发光带和黄绿色发光带可以合成白光。
权利要求
1.一种基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉，其特征在于所述荧光粉的化学式为Sr5-m-nZnn(SiO4)2Cl2:Eu2+m，其中，0.10≤m≤0.15；0≤n≤0.20。
2. 根据权利要求l所述的基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉，其特 征在于所述化学式中的摩尔数m、 n为m=0.12， n=0.10。
3. 根据权利要求l所述的基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉，其特 征在于所述化学式中的摩尔数m、 n为m=0.15， n=0.10。
4. 权利要求l所述白光荧光粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤a. 以Si02， Eu203， SrC03， ZnO， SrCl2.6H20作原料，按权利要求1所述化学式中各物质的化学计量比称取上述各原料，进行研磨混合；b. 将上述混合料置入刚玉坩锅中，在CO或H2还原气氛下培烧，培烧温 度为IOOO °C — 1200 °C，培烧时间为3 — 5小时，自然冷却后研磨即得所 述单一相白光荧光粉。
5. 根据权利要求4所述的白光荧光粉的制备方法，其特征在于步骤a所 述混合原料中SrCl2.6H20的配比量为按化学计量比计算量的110c/tl20%， 以补偿其在培烧中的烧损。
全文摘要
本发明涉及适用于制备白光LED的荧光粉，特别是一种基于近紫外光激发的单一相白光荧光粉及其制备方法，其化学式为Sr<sub>5-m-n</sub>Zn<sub>n</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>:Eu<sup>2+</sup><sub>m</sub>，其中，0.10≤m≤0.15；0≤n≤0.20，在360-410nm近紫外光激发下发射出单一相白光。是以SiO<sub>2</sub>，Eu<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，SrCO<sub>3</sub>，ZnO，SrCl<sub>2</sub>.6H<sub>2</sub>O作原料，混合研磨后在1000℃-1200℃温度下培烧3-5小时，自然冷却后研磨，即得本发明单一相白光荧光粉。可与近紫外光管芯组合制备白光LED，以克服目前红、绿、蓝三基色混合荧光粉因存在的再吸收和配比调控问题而影响流明效率和色彩还原性能的缺陷。
文档编号H01L33/00GK101565620SQ20091006707
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者霞 张, 张家骅 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所