专利名称：一种氮化物荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种荧光粉，具体涉及一种可被紫外、紫光或蓝光有效激发的氮化物荧光粉及其制备方法。
背景技术：
目前白光LED的主要实现方式是在LED芯片上涂敷黄色YAG荧光粉，但是这种方法存在着色温偏高、显色指数偏低等不足。由于YAG荧光粉本身红光区域的发射强度非常弱，导致其无法解决目前存在的问题，而红色荧光粉的加入则实现低色温、高显指的白光。目前广泛使用的红色荧光粉主要是硫化物或者氧化物体系，由于存在化学稳定性差、光效低以及激发范围窄等缺陷，已经无法满足白光LED技术发展的需求。在这种背景下，氮化物体系荧光粉以其良好的稳定性，受到了业界的广泛青睐。但是在高显色应用上，不仅显色指数有一定的要求，而且光效也要达到一定的水平，但是目前不管是M2Si5N8:Eu2+(M=Ca、Sr, Ba)还是CaAlSiN3:Eu2+，在光效上还无法完全满足应用的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光强度高、制备方法简单的氮化物荧光粉及其制备方法，该氮化物荧光粉，从而解决了氮化物荧光粉封装后光效偏低的不足。本发明的具体技术方案如下
一种氮化物荧光粉，其化学结构式如下
Ca出SrtASihPaNbZrR(I)
其中 O < a 彡 O. 1,2. 5 彡 b 彡 3. 5,0. 001 ^ r ^ O. 1,0. 6 彡 t 彡 O. 9，A 选自 B、Al、Ga中的一种或两种以上任意组合，R选自Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或两种以上任意混合，其中Eu是必须的。上述氮化物荧光粉的制备方法，包括如下步骤
1)以Ca、Sr、B、Al 和 Ga 的氮化物，Si、P、Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 的氮化物或氧化物为原料，并按上述化学结构式(I)的组成及化学计量比称取所需原料，混合均匀形成混合料；
2)将步骤I)得到的混合料在保护气氛中焙烧10-20h，焙烧温度为1600-2000°C，即可制成一种氮化物突光粉。步骤I)中称取所需原料后，将原料在手套箱中装入混料罐，然后在混料机上进行混合。将原料放在混料机上混合，使原料混合更加均匀，提高荧光粉的性能。手套箱中的保护气氛选自氩气、氮气、氮气与氩气任意混合的混合气体中的一种。混料罐中如果球过少，料容易粘壁，混合不均匀；如果球过多，混料过程中球的撞击容易产生杂质，从而影响荧光粉的性能；所以混料罐中的球料比为1:2，混料时间为3-4小时。
步骤2)中焙烧时的保护气氛选自氮气、氢气、氮气和氢气按体积比95:5 25:75混合形成的混合气体中的一种，气氛压力为常压。步骤2)中的焙烧是在管式炉进行。本发明采用Sr取代Ca，从而改变晶体场环境，不仅可以调节氮化物荧光粉的发射主峰，而且大大提高了荧光粉的发光强度，另外P的引入同样起到了提高荧光粉发光强度的作用。其具体优点如下
I、发光效率高。本发明采用Sr取代Ca，使得Eu2+的5d轨道产生的劈裂变小，导致无辐射跃迁的几率减小，从而提高了荧光粉的发光性能；P的引入在禁带中产生附加的杂质能级，有效的降低了导带和价带之间的距离，从而明显提高荧光粉的发光强度。2、制备方法易于操作。本发明中采用常压高温烧结方式合成氮化物荧光粉，降低了对设备和能耗的要求，工艺简单，过程控制简洁，无污染。
图I为实施例I的激发光谱 图2为实施例I的发射光谱 图3为实施例I的XRD图谱。
具体实施例方式本发明使用的“手套箱”中的保护气氛选自氩气、氮气、氮气和氩气的混合气体中的一种，其中氮气与氩气可以任意体积比混合。本发明使用的混料罐中的球料比为1:2。实施例I
称取 Ca3N2 I. 056g, Sr3N2 8. 732g，Si3N4 5. OOlgjP2O5 O. 4g，AlN 4. 614g, Eu2O3 0. 198g，将以上原料在1 气保护的手套箱中装入混料iiS中，然后在混料机上混合3小时，混合均勾后装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气气氛的保护下逐渐升温至1700°C，保温15小时，即可制得Caai9Sra8AlSia95Paci5N2^26 = O. OlEu的氮化物荧光粉。其激发光谱图见图1，发射光谱图见图2，XRD图谱见图3，其发光强度见表1，高于比较例I和2。实施例2
称取 Ca3N2L 016g, Sr3N2 8. 759g, Si3N4 5. 016g, P2O5 O. 401g, AlN 4. 165g, BN 0. 28g,Eu2O3 0. 199g, Gd2O3 0. 164g,将以上原料在1 气保护的手套箱中装入混料iip中，然后在混料机上混合3小时，混合均匀后装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气的保护下逐渐升温至 1700 V，保温 15 小时，即可制得 Ca0.182Sr0.8A10.9B0. ji。. 95P0.05N2.922 : 0. OlEu1O.008Gd的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表1，发光强度高于比较例I和2。实施例3
称取 Ca3N2 O. 993g, Sr3N2 8. 662g, Si3N4 4. 96g, P2O5 O. 396g, AlN 4. 576g, Eu2O3 0. 196g,Tm2O3 0. 215g,将以上原料在1 气保护的手套箱中装入混料iip中,然后在混料机上混合3小时，混合均匀后装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气的保护下逐渐升温至 1700。。，保温 15 小时，即可制得 Ca0.18Sr0.8AlSi0.95P0.05N2.92:Q· OlEu, O. OlTm 的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表I，发光强度高于比较例I和2。比较例I
称取 Ca3N2 7. 068g, Si3N4 6. 755g，AlN 5. 922g，Eu2O3 O. 254g，将以上原料在氩气保护的手套箱中装入混料te中，然后在混料机上混合3小时，混合均勾后装入钥樹祸中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气的保护下逐渐升温至1700°C，保温15小时，即可制得Ca0.99AlSiN2.993 : 0. OlEu的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表1，发光强度均低于各实施例。比较例2
称取 Ca3N2L 063g, Sr3N2 8. 792g, Si3N4 5. 299g, AlN 4. 645g, Eu2O3 0. 199g，将以上原料在1 气保护的手套箱中装入混料te中，然后在混料机上混合3小时，混合均勾后装入钥樹 埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气的保护下逐渐升温至1700°C，保温15小时，即可制得Caai9Sra8AlSiN2J2:0. OlEu的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表1，发光强度均低于各实施例。表I
权利要求
1.一种氮化物荧光粉，其特征在于其化学结构式如下 Ca出SrtASihPaNbZrR(I)其中 O < a ≤ O. 1,2. 5 ≤ b ≤ 3. 5,0. 001 ^ r ^ O. 1,0. 6 ≤ t ≤ O. 9，A 选自 B、Al、Ga中的一种或两种以上任意组合，R选自Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或两种以上任意混合，其中Eu是必须的。
2.权利要求I所述的氮化物荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤 1)以Ca、Sr、B、Al 和 Ga 的氮化物，Si、P、Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 的氮化物或氧化物为原料，并按化学结构式(I)的组成及化学计量比称取所需原料，混合均匀形成混合料； 2)将步骤I)得到的混合料在保护气氛中焙烧10-20h，焙烧温度为1600-2000°C，即可制成一种氮化物突光粉。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤I)中称取所需原料后，将原料在手套箱中装入混料罐，然后在混料机上进行混合。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于手套箱中的保护气氛选自氩气、氮气、氮气与氩气任意混合的混合气体中的一种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于混料罐中的球料比为1:2，混料时间为3-4小时。
6.根据权利要求2至5任一项所述的制备方法，其特征在于步骤2)中焙烧时的保护气氛选自氮气、氢气、氮气和氢气按体积比95:5 25:75混合形成的混合气体中的一种,气氛压力为常压。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于步骤2)中的焙烧是在管式炉进行。
全文摘要
本发明涉及一种氮化物荧光粉，其化学结构式如下Ca1-r-tSrtASi1-aPaNb:rR；其中0＜a≤0.1，2.5≤b≤3.5，0.001≤r≤0.1，0.6≤t≤0.9，A选自B、Al、Ga中的一种或两种以上任意组合，R选自Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或两种以上任意混合，其中Eu是必须的。本发明还涉及该化合物的制备方法。本发明采用Sr取代Ca，从而改变晶体场环境，不仅可以调节氮化物荧光粉的发射主峰，而且大大提高了荧光粉的发光强度，另外P的引入同样起到了提高荧光粉发光强度的作用。
文档编号C09K11/71GK102925149SQ201210411910
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者何锦华, 滕晓明, 梁超, 符义兵 申请人:江苏博睿光电有限公司