专利名称：紫光led转换白光用稀土二基色发光材料及制备方法
技术领域：
本发明属于发光与显示技术领域，涉及到一种紫光LED转换白光用稀土二基色发光材料及其制备方法。
背景技术：
白光LED由于其体积小、耗电量低、寿命长、污染少、发热量低与反应速度快等优点而成为下一代照明技术的首选。目前商用的白光LED是以蓝光LED芯片激发黄色荧光粉产生白光，由于芯片发射的蓝光直接参与构成白光导致在色空间均勻性方面存在严重缺陷，无法满足室内照明的需要。这一技术难题可利用对白光色坐标影响较小的紫光或近紫外光激发宽谱带蓝色与黄色二基色荧光粉产生白光的方式解决。而利用紫光或近紫外光激发二基色荧光粉生成白光的技术一方面要求对紫光LED芯片的发光效率的提高，另一方面则需要研制针对适合紫光或近紫外光转换白光所用的高性能蓝色与黄色二基色荧光粉。本发明涉及通过对氯硅酸锶掺入不同的碱土金属元素修饰其基质骨架结构调控二价铕离子发光，实现了宽谱带的蓝光和黄光发射的两种发光材料，并且从这两种发光材料出发制备了适合紫光LED激发的白色荧光粉。这类二基色发光材料具有发光效率高、合成工艺简单、 色温可调等优点，是可用于紫光LED转换白光用途的高效发光材料。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种紫光LED转换白光用稀土二基色发光材料。目的之二是提供一种紫光LED转换白光用稀土二基色发光材料的制备方法。紫光LED转换白光用稀土二基色发光材料的制备方法1、蓝色荧光粉的制备方法①物料的选取根据其化学结构式MxN4_x_ySi308Cl4:Ry，当M为Mg元素时，N为Sr元素时，R为Eu元素时，其重量百分比称取高纯度如下物料SrCO3 17. 56% -26. 44% SrCl2. 6H20 53. 67% -56. 64%SiO2 18. 36% -19. 37% Eu2O3 0. 69% -3. 5%MgO 0. 79% -3. 07%②将上述称取的物料研磨混合均勻后，装入氧化铝小坩埚(30ml)加盖，把小坩埚装入大坩埚(60ml)中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖(附图一)，然后将其放入高温炉中 900°C 1100°C下煅烧2小时 4小时。③「样品冷却后取出研细，再装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°c 1100°C下煅烧1小时 3小时。冷却后取出研细得到在紫光(λ = 400nm)发下发出明亮蓝色光的晶体粉末。2、黄色荧光粉的制备方法①物料的选取根据其化学结构式WA_x_ySi308Cl4:Yy · T当W为Ca元素时，S为Sr 元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，其重量百分比称取高纯度如下物料
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SrCO3 16. 83% -28. 02% SrCl2. 6H20 47. 25% -58. 57%SiO2 15. 96% -19. 78% Eu2O3 :0. 63% -2. 59%CaCO3 1. 87% -8. 24% MnCO3 :0-2. 5%②将上述称取的物料研磨混合均勻后，装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C 1100°C下煅烧2小时 4小时。③样品冷却后取出研细，再装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C 1100°C下煅烧1小时 3小时。 冷却后取出研细得到在紫光(λ = 400nm)激发下发出明亮黄色光的晶体粉末。3、将制得的蓝色和黄色荧光粉按3 4，3 3或者2 1的比例混合后得到从暖白光至冷白光不同色温的白光荧光粉(附图四)。本发明的紫光LED转换白光用宽谱带稀土二基色发光材料中的蓝色荧光粉和黄色荧光粉，其结构式蓝色(MxN4_x_ySi308Cl4:Ry)，黄色(WxS4_x_ySi308Cl4:Yy · Tz)，⑴当 M 为 Mg时，N为Sr元素，R为Eu元素，得到发蓝色光的粉末晶体。当W为Ca元素，S为Sr元素，Y为Eu元素，T为Mn元素时，得到发黄色光的粉末晶体，(2)结构式中χ的取值范围 0. 1彡χ彡1，y的取值范围0. 02彡y彡0. 08，ζ的取值范围0彡ζ彡0. 2。本发明的紫光LED转换白光用的宽谱带二基色发光材料其优点在于①通过对单一基质氯硅酸锶进行骨架修饰分别掺入镁元素和钙元素时，得到两种宽谱带蓝色和黄色的荧光粉。调节二基色发光材料比例得到不同色温的白光。②工艺简单，无污染。
附图1为样品在活性碳还原气氛下样品烧结的示意图。附图2为掺入镁和钙元素之后的X射线物相分析图。附图3为掺入镁和钙元素后在紫光(波长为400nm)激发下的发射光谱图。附图4为制得的蓝色和黄色荧光粉按不同的比例混合所得到的色温不同的白光。 暖白光其色坐标为(0.31，0.385)，正白光其色坐标为(0.293,0. 360)，冷白光其色坐标为 (0. 263，0. 318)。
具体实施方案实例一1蓝色荧光粉的制备物料的选取根据其化学结构式M^N^^QgeiilEoi，当M为Mg元素时，N为Sr元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料 SrCO3 23. 58% SrCl2. 6H20 :55.22%SiO2 :18. 61% Eu2O3 :0. 93%MgO :1. 66%①将上述称取的物料研磨混合均勻后，装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C下煅烧2小时。
②样品冷却后取出研细，再装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C下煅烧1小时。冷却后取出研细得到在紫光(λ = 400nm)发下发出明亮蓝色光的晶体粉末。2黄色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式i^S^^QgSiill^J^，当W为Ca元素时，S为 Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :23.01% SrCl2. 6H20 :53.88%SiO2 :18. 17% Eu2O3 :0. 91%CaCO3 4. 03% MnCO3 0%②将上述称取的物料研磨混合均勻后，装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C下煅烧2小时。③样品冷却后取出研细，再装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C下煅烧1小时。冷却后取出研细得到在紫光(λ = 400nm)发下发出明亮黄色光的晶体粉末。实例二1蓝色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式^^i^SisA^Ia^，当M为Mg元素时，N为Sr 元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :22.01% SrCl2. 6H20 :55.21%SiO2 :19. 11% Eu2O3 :1.92%MgO :1. 75%②其放入高温炉中950°C下煅烧2. 5小时。然后将其放入高温炉中950°C下煅烧 1.5小时。烧结合成步骤同实例一。2黄色荧光粉的制备 ①物料的选取根据其化学结构式I^^i^A^i^I^Ee，当W为Ca元素时，S为 Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 23. 09% SrCl2. 6H20 51. 01%SiO2 19. 06% Eu2O3 :2.51%CaCO3 -A. 33% MnCO3 0%②其放入高温炉中950°C下煅烧2. 5小时。然后将其放入高温炉中950°C下煅烧 1.5小时。烧结合成步骤同实例一。实例三1蓝色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式Mo^w^A^i^^，当M为Mg元素时，N为Sr 元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :22.88% SrCl2. 6H20 :53.75%SiO2 :18. 71% Eu2O3 :2. 91%MgO :1. 75%②将其放入高温炉中1000°C下煅烧3小时，然后将其放入高温炉中1000°C下煅烧2小时。烧结合成步骤同实例一。2黄色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式i^i^SisA^IoI—^Ee，当W为Ca元素时，S为 Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :22.21% SrCl2. 6H20 :53.58%SiO2 18. 26 % Eu2O3 :1.92%CaCO3 4. 03% MnCO3 0%②将其放入高温炉中1000°C下煅烧3小时，然后将其放入高温炉中1000°C下煅烧 2小时。烧结合成步骤同实例一。实例四1.蓝色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式lii^^QgSiilE^，当M为Mg元素时，N为Sr 元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :22.91% SrCl2. 6H20 :55.02%SiO2 :19. 11% Eu2O3 1. 42%MgO 1. 54%②将其放入高温炉中1050°C下煅烧4小时，然后将其放入高温炉中1050°C下煅烧 3小时。烧结合成步骤同实例一。2.黄色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式I^S^^Qgeiill^^J^，当W为Ca元素时，S 为Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :23.21% SrCl2. 6H20 53. 48%SiO2 17. 37% Eu2O3 :1.41%CaCO3 4. 03% MnCO3 0. 5%②将其放入高温炉中1050°C下煅烧4小时，然后将其放入高温炉中1050°C下煅烧 3小时。烧结合成步骤同实例一。实例五1.蓝色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式M^i3QgeiiIEoi,当M为Mg元素时，N为Sr 元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 19. 58% SrCl2. 6H20 56. 22%SiO2 19. 03% Eu2O3 :2.42%MgO 2. 75%②将其放入高温炉中1100°C下煅烧4小时，然后将其放入高温炉中1100°C下煅烧 1小时。烧结合成步骤同实例一。2.黄色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式e^ilo^lu,当W为Ca元素时，S 为Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 23. 23% SrCl2. 6H20 50. 66%
SiO2 17. 56% Eu2O3 :1.51%CaCO3 6. 04% MnCO3 1. 0%②将其放入高温炉中1100°C下煅烧4小时，然后将其放入高温炉中900 1100°C 下煅烧1小时。烧结合成步骤同实例一。实例六1.蓝色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式lii^^OgSiilE^,当M为Mg元素时，N为Sr 元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 :20.51% SrCl2. 6H20 :55.72%SiO2 :18. 60% Eu2O3 :2. 42%MgO 2. 75%②将其放入高温炉中1000°C下煅烧3小时，然后将其放入高温炉中1000°C下煅烧 3小时。烧结合成步骤同实例一。2.黄色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式IjS^^QgSiill^fiJLln当W为Ca元素时，S 为Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 18. 17% SrCl2. 6H20 52. 02%SiO2 18. 05% Eu2O3 :2. 22%CaCO3 8. 04% MnCO3 :1. 5%②将其放入高温炉中1000°C下煅烧3小时，然后将其放入高温炉中1000°C下煅烧 3小时。烧结合成步骤同实例一。实例七1.蓝色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式M^N^^QgeiilE^z，当M为Mg元素时，N为Sr 元素时，R为Eu元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 24. 02% SrCl2. 6H20 :53.72%SiO2 :19. 20% Eu2O3 :1. 61%MgO :1. 45%②将其放入高温炉中1100°C下煅烧2小时，然后将其放入高温炉中900°C下煅烧 2小时。烧结合成步骤同实例一。2.黄色荧光粉的制备①物料的选取根据其化学结构式I^S^^Qgeiill^^Iu，当W为Ca元素时，S 为Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，按其重量百分比称取如下高纯度如下物料SrCO3 20. 24% SrCl2. 6H20 :55.77%SiO2 18. 07% Eu2O3 1. 89%CaCO3 2. 03% MnCO3 :2.0%②将其放入高温炉中1100°C下煅烧2小时，然后将其放入高温炉中900°C下煅烧 2小时。烧结合成步骤同实例一。实例八
按照实例一至实例七方法制得的蓝色和黄色荧光粉按3 4、1 1或2 1的比例混合后可以实现不同色温的白光荧光粉(从暖白色至冷白色)。
权利要求
1.紫光LED转换白光用稀土二基色发光材料的制备方法，其特征是步骤如下1)、蓝色荧光粉的制备方法①物料的选取根据其化学结构式MxN4_x_ySi308Cl4:Ry，当M为Mg元素时，N为Sr元素时， R为Eu元素时，其重量百分比称取高纯度如下物料SrCO3 17. 56% -26. 44% SrCl2. 6H20 :53. 67% -56. 64%SiO2 18. 36% -19. 37% Eu2O3 0. 69% -3. 5%MgO 0. 79% -3. 07% ；②将上述称取的物料研磨混合均勻后，装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C 1100°C下煅烧2小时 4小时；③「样品冷却后取出研细，再装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C 1100°C下煅烧1小时 3小时，冷却后取出研细得到在λ = 400nm的紫光发下发出明亮蓝色光的晶体粉末；2)、黄色荧光粉的制备方法①物料的选取根据其化学结构式WA_x_ySi308Cl4:Yy· T当W为Ca元素时，S为Sr元素时，Y为Eu元素时，T为Mn元素时，其重量百分比称取高纯度如下物料SrCO3 16. 83% -28. 02% SrCl2. 6H20 :47. 25% -58. 57%SiO2 :15. 96% -19. 78% Eu2O3 :0. 63% -2. 59%CaCO3 :1. 87% -8. 24% MnCO3 :0-2. 5% ；②将上述称取的物料研磨混合均勻后，装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C 1100°C下煅烧2小时 4小时；③样品冷却后取出研细，再装入氧化铝小坩埚加盖，把小坩埚装入大坩埚中，用活性炭将小坩埚掩埋并加盖，然后将其放入高温炉中900°C 1100°C下煅烧1小时 3小时，冷却后取出研细得到在λ = 400nm的紫光激发下发出明亮黄色光的晶体粉末；3)、将制得的蓝色和黄色荧光粉按3 4，3 3或者2 1的比例混合后得到从暖白光至冷白光不同色温的白光荧光粉，结构式中Χ的取值范围0. 1彡χ彡1，y的取值范围0. 02彡y彡0. 08，ζ的取值范围 0彡ζ彡0. 2。
2.按权利要求1的方法紫制备的紫光LED转换白光用稀土二基色发光材料。
全文摘要
本发明属于发光与显示技术领域，涉及到一种用紫光LED转换白光用新型稀土二基色发光材料中的蓝色和黄色发光材料。其结构式为蓝色荧光粉(MxN4-x-ySi3O8Cl4:Ry)，黄色荧光粉(WxS4-x-ySi3O8Cl4:Yy·Tz)，当M为Mg时，N为Sr元素，R为Eu元素时为蓝色荧光粉。当W为Ca时，S为Sr元素，Y为Eu元素，T为Mn元素时为黄色荧光粉。将物料分别按其质量百分比称重，经充分研磨混均匀后，高温条件下煅烧，冷却后取出研细，再高温煅烧，样品冷却后取出研细即得到在紫光激发下发出明亮蓝色光和黄色的粉末晶体。将蓝色和黄色荧光粉按照一定配比可以实现不同色温的白光荧光粉。
文档编号H01L33/50GK102229802SQ20111009604
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者刘益春, 张昕彤, 戴鹏鹏, 曹剑, 赵成久 申请人:东北师范大学