专利名称：一种黄色荧光粉的制备方法
技术领域：
本发明属于黄色荧光粉的制备方法，特别是(Y，GcO3Al5Ol2: Ce黄色荧光粉的制备方法，该荧光粉可以和蓝色发光的LED芯片封装成为白光发光二极管，白光发光二极管可以用于照明。
背景技术：
白光发光二极管(LED)是ー种高效环保型半导体照明产品，发光效率高(理论上可达200流明/瓦)，使用寿命长(理论上可达10万小时)，无环境污染，将取代现在的节能荧光灯成为下一代的照明产品。白光LED有两种实现方式，ー是组合红、緑、蓝三种LED ；ニ是采用蓝光LED组合黄色或红、绿色荧光粉，或者采用紫光LED组合红、绿、蓝色荧光粉。第一种方式复杂，昂贵，而第二种方式简单，便宜，因此第二种方式得到快速发展。稀土荧光粉作为白光LED的关键材料之一，将影响该产品的发光效率和寿命，开发和生产出适合该产品的高端稀土荧光粉将为半导体照明的发展奠定基础。目前白光LED主要采用蓝光LED组合黄色荧光粉，即一部分蓝光激发荧光粉产生黄光，黄光与另一部分蓝光组合实现白光。这种白光LED已商品化，已应用在装饰，电筒，车灯等小型照明。另ー种白光LED采用蓝光LED组合红色、绿色荧光粉，即一部分蓝光激发荧光粉产生红和绿光，红绿光与另一部分蓝光组合实现白光。该产品显色性高，可用作照明，还可以用作LCD的背光源。蓝光激发的稀土荧光粉，目前已开发出了黄色、緑色和红色等荧光粉，比较成熟的是黄色荧光粉，有铝酸盐和硅酸盐体系，其中以铝酸盐体系最为成熟。铝酸盐体系是指Ce3+离子激活的(Y，GcO3Al5O12(YAG),其发光效率(450nm激发)可达90%。采用该荧光粉，小功率(< O. 2瓦)的白光LED发光效率达150流明/瓦，超过了目前的节能荧光灯的发光效率(100流明/瓦)。随着大功率(> O. 2瓦)的白光LED的开发，YAG荧光粉将得到越来越大的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的(Y，GcO3Al5O12: Ce黄色荧光粉的制备方法，该方法组合助熔剂，在高温下通过组合助熔剂的作用来提高荧光粉的結晶，控制荧光粉的形貌和防止烧结。从而得到结晶良好、球形或类球形，无表面缺陷的荧光粉。本发明解决技术问题的技术方案为ー种黄色荧光粉的制备方法，将原料Y203、Gd203、CeO2, Al2O3与组合助熔剂混合均匀，装入刚玉坩埚中，在还原性气氛、1500-1600°C烧制2-6小时后并冷却至室温得到疏松的块状荧光体；将块状荧光体粉碎、球磨分散、水洗和干燥后得到荧光粉，组合助熔剂的用量为原料总量的O. 1-5%，优选的为1-3%。所述的组合助熔剂由结晶促进剂、颗粒形貌控制剂、颗粒疏松剂，结晶促进剂质量占组合助熔剂总量的20-60%，颗粒形貌控制剂占组合助熔剂总量的30-50%，颗粒疏松剂占组合助熔剂总量的10-30%。所述的结晶促进剂为氟化物，具体为LiF、NaF, KF、BaF2, SrF2, CaF2, MgF2, A1F3、Na3AlF6, GaF3、YF3、GdF3。所述的颗粒形貌控制剂为硼酸及硼酸盐，具体为H3BO3, B2O3> Li2B4O7, Na2B4O7,K2B4O7' BaB2O4' SrB2O4' CaB2O4。所述的颗粒疏松剂为碳酸盐，具体为BaC03、SrCO3>MgCO3> CaCO3> Li2CO3^ Na2CO3^K2CO3。所述的还原气氛为95% N2-5% H2 (体积浓度)。本发明中氟化物是离子型化合物，具有很强的结晶能力，同时其相对熔点低，其熔体具有溶解原料Y203、Gd203、Al203和CeO2的能力，所以作为合成(Y，Gd)3A15012:Ce黄色荧光粉的结晶促进剂。硼酸及硼酸盐高温下熔体的粘度适中，表面张カ适中，能覆盖颗粒表面，使颗粒表 面产生收縮，减小颗粒的表面积，所以作为合成(Y，GcO3Al5O12:Ce黄色荧光粉的颗粒形貌控制剂。碳酸盐在高温下能产生气体，体积增大，使颗粒之间的接触面减小，不至于产生烧结，所以作为合成(Y，GcD3Al5O12ICe黄色荧光粉的颗粒疏松剂。为了达到最佳效果，结晶促进剂、颗粒形貌控制剂和颗粒疏松剂需要有一定的比例。结晶促进剂和颗粒形貌控制剂过多，则容易烧结；颗粒疏松剂太多，则出现反应不完全；本发明与现有技术相比，采用组合助熔剂添加至原料在高温烧结而成，组合助熔剂包括结晶促进剂、颗粒形貌控制剂和颗粒疏松剂。使用该方法，可以得到球形或类球形、单分散颗粒、无表面缺陷的荧光粉。
图I是实施例I所制的(Yi96Ceatl4)Al5O12荧光粉放大10000倍的扫描电镜照片。图2是实施例I所制的(Yi96Ceatl4)Al5O12荧光粉在460nm激发下的发射光谱。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作详细的说明。实施例I :分别称取336. 72 克 Y2O3,6. 96 克 CeO2, 256. 8 克 Al2O3 原料，加入原料 2. 5 %的 H3BO3, NaF，AlF3, Na2CO3 助熔剂，助熔剂质量比为 H3BO3 NaF AlF3 Na2CO3 为I 0.4 0.6 O. 5，装入球磨罐中，在球磨机上研细并混合均匀，装入氧化铝刚玉坩埚中，在95% N2-5% H2还原性气氛加热至1500-1600°C，保温2小时后冷却至室温后，将烧结块粉碎过150目筛，然后用6毫米的玛瑙珠和水进行球磨，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μ S/cm，然后过滤、120°C烘干即得(Y2.96CeQ.Q4)Al5O12样品。粉末粒径为13-15微米。得到的荧光粉为类球形、单分散颗粒，无表面缺陷，如图I所示。发射光谱如图2所示。与450mW的蓝光芯片(发射波长为450nm)封装后白光光效为1001m/W，色温8000K。实施例2:分别称取336. 72 克 Y2O3,6. 96 克 CeO2, 256. 8 克 Al2O3 原料，加入原 14 2. 5 %的 H3BO3, NaF，AlF3, Na2CO3 助熔剂，助熔剂质量比例为 H3BO3 NaF AlF3 Na2CO3为I : 0.4 : 0.6 0.5，装入球磨罐中并加水，在球磨机上研细并混合均匀，然后于100°C干燥一夜，粉碎过筛，装入氧化铝刚玉坩埚中，在95% N2-5% H2还原性气氛加热至1500-1600°C，保温2小时后冷却至室温后，将烧结块粉碎过150目筛，然后用6毫米的玛瑙珠和水进行球磨，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μ S/cm，然后过滤、120°C烘干即得(Ueatl4)Al5O12-品。粉末粒径为13-15微米。实施例3 分别称取336. 72 克 Y2O3,6. 96 克 CeO2, 256. 8 克 Al2O3 原料，加入原料 I. 5 %的 H3BO3, NaF，AlF3, Na2CO3 助熔剂，助熔剂质量比例为 H3BO3 NaF AlF3 Na2CO3 为I 0.4 0.6 O. 5，装入球磨罐中，在球磨机上研细并混合均匀，装入氧化铝刚玉坩埚中，在95% N2-5% H2还原性气氛加热至1500-1600°C，保温2小时后冷却至室温后，将烧结 块粉碎过150目筛，然后用6毫米的玛瑙珠和水进行球磨，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μ S/cm，然后过滤、120°C烘干即得(Y2.96CeQ.Q4) Al5O12样品。粉末粒径为8-9微米。与6OmW的蓝光芯片(发射波长为452nm)封装后白光光效为1101m/W，色温6200K。实施例4 分别称取336. 72 克 Y2O3,6. 96 克 CeO2, 256. 8 克 Al2O3 原料，加入原料 I. 5 %的 H3BO3, NaF，AlF3, Na2CO3 助熔剂，助熔剂质量比例为 H3BO3 NaF AlF3 Na2CO3为I : 0.4 : 0.6 0.5，装入球磨罐中并加水，在球磨机上研细并混合均匀，然后于100°C干燥一夜，粉碎过筛，装入氧化铝刚玉坩埚中，在95% N2-5% H2还原性气氛加热至1500-1600°C，保温2小时后冷却至室温后，将烧结块粉碎过150目筛，然后用6毫米的玛瑙珠和水进行球磨，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μ S/cm，然后过滤、120°C烘干即得(Y2.96Ce0.04)Al5O12样品。粉末粒径为8-9微米。实施例5 分别称取162. 66 克 Y2O3, 202. 57 克 Gd2O3,10. 53 克 CeO2, 222. 56 克 Al2O3 原料，加入原料I. 5%的!^03，似 4び3，似20)3助熔剂，助熔剂质量比例为!^03 NaF AlF3 Na2CO3为I : 0.4 : 0.6 : O. 5，装入球磨罐中，在球磨机上研细并混合均匀，装入氧化铝刚玉坩埚中，在95% N2-5% H2还原性气氛加热至1450-1550°C，保温2小时后冷却至室温后，将烧结块粉碎过150目筛，然后用6毫米的玛瑙珠和水进行球磨，经数次洗涤至洗涤液电导率小于10μ S/cm，然后过滤、120°C烘干即得(Y1.65GdL28Ce0.07)Al5O12样品。粉末粒径为8-9微米。
权利要求
1.一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于将原料Y203、Gd203、CeO2, Al2O3与组合助熔剂混合均匀，装入刚玉坩埚中，在还原性气氛、1500-1600°C烧制2-6小时后并冷却至室温得到疏松的块状荧光体；将块状荧光体粉碎、球磨分散、水洗和干燥后得到荧光粉，组合助熔剂的用量为原料总量的0. 1-5%。
2.根据权利要求I所述的一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于组合助熔剂的用量为1-3%。
3.根据权利要求I所述的一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的组合助熔剂由结晶促进剂、颗粒形貌控制剂、颗粒疏松剂，结晶促进剂质量占组合助熔剂总量的20-60 %，颗粒形貌控制剂占组合助熔剂总量的30-50 %，颗粒疏松剂占组合助熔剂总量的10-30%。
4.根据权利要求I所述的一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的结晶促进剂为氟化物，具体为LiF、NaF、KF、BaF2, SrF2, CaF2, MgF2, A1F3、Na3AlF6, GaF3, YF3, GdF30
5.根据权利要求I所述的一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的颗粒形貌控制剂为硼酸及硼酸盐，具体为 H3B03、B2O3> Li2B4O7^ Na2B4O7, K2B4O7, BaB2O4, SrB2O4, CaB204。
6.根据权利要求I所述的一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的颗粒疏松剂为碳酸盐，具体为BaCO3> SrCO3> MgCO3> CaCO3> Li2CO3' Na2CO3' K2CO30
7.根据权利要求I所述的一种黄色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的还原气氛为95 % N2-5 % H2 (体积浓度)。
全文摘要
本发明公开了一种黄色荧光粉的制备方法，将原料Y2O3、Gd2O3、CeO2、A12O3与组合助熔剂混合均匀，装入刚玉坩埚中，在还原性气氛、1500-1600℃烧制2-6小时后并冷却至室温得到疏松的块状荧光体；将块状荧光体粉碎、球磨分散、水洗和干燥后得到荧光粉，组合助熔剂的用量为原料总量的0.1-5％。本发明与现有技术相比，采用组合助熔剂添加至原料在高温烧结而成，组合助熔剂包括结晶促进剂、颗粒形貌控制剂和颗粒疏松剂。使用该方法，可以得到球形或类球形、单分散颗粒、无表面缺陷的荧光粉。
文档编号C09K11/80GK102703074SQ20121006305
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者周彦, 曾小青 申请人:芜湖旭普荧光材料科技有限公司