一种硼酸盐黄色荧光粉及其制备方法与流程

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其是涉及一种硼酸盐黄色荧光粉及其制备方法。

背景技术：

白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，是未来照明市场上的主流产品。

目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是显色指数低，色温高，不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性，各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。

目前InGaN芯片的发射波长已经移至近紫外区域, 能为荧光粉提供更高的激发能量，进一步提高白光LED的光强。由于紫外光不可见, 紫外激发白光LED的颜色只能由荧光粉决定，因此颜色稳定，显色指数高，使用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者与三基色荧光粉组合来实现白光的方案成为目前白光LED行业发展的重点。黄色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。

传统的荧光粉材料大都依赖于激活剂或共激活剂发光，而激活剂通常选用稀土元素，稀土元素价格较高而且其氧化物、氯化物以及柠檬盐有毒性，此外荧光粉材料的制备往往需要高温还原气氛等较为苛刻的条件。因此，经济环保的荧光粉的制备及应用成为了必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能实现黄光发射，具有宽的激发带宽，覆盖紫外、紫光和蓝光区域的硼酸盐黄色荧光粉及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该荧光粉具有如下化学表示式：MZnBO₃，M为Na和K中的任意一种。

一种硼酸盐黄色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：(1) 以含M的化合物、氧化锌和硼酸，按化学表达式MZnBO₃的摩尔比称取所述原料，得到混合物； (2) 将该混合物装入坩埚，在高温炉内600～850℃条件下烧结2～7小时，后冷却到室温得到所述硼酸盐黄色荧光粉。

进一步的，所述的M为Na和K中的任意一种。

进一步的，所述含M的氧化物为Na₂O和K₂O中任意一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明的荧光粉不含价格较为昂贵的稀土元素，且制备条件温和，不需要高温和还原气氛；（2）本发明的黄色荧光粉具有宽的激发带宽，覆盖紫外、紫光和蓝光区域，激发峰位于400nm附近，与紫外芯片的发射峰重叠很好，能够有效被激发；（3）本发明的MZnBO₃中M选择Na或者K，能实现黄光发射，而选择其它碱金属离子或者其它阳离子，得不到此发明效果。

附图说明

图1 是本发明实施例1制备的荧光粉体激发光谱图（监控波长535纳米）。

图2 是本发明实施例1制备的荧光粉体发射光谱图（激发波长400纳米）。

具体实施方式

下面结合附图1和2对本发明做进一步描述。

对比例

按照LiZnBO₃称取Li₂O、ZnO和 H₃BO₃，它们之间的摩尔比为0.5：1：1，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，再在高温炉在600℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到的粉体，在紫外、紫光和蓝光激发下，未见明显的可见光发射。

实施例1

按照NaZnBO₃称取Na₂O、ZnO和 H₃BO₃，它们之间的摩尔比为0.5：1：1，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，再在高温炉在600℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到硼酸盐黄色荧光粉。

从图1中可以看出，本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫光和蓝光区域，激发峰位于400nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为400nm，从图2中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为宽带黄光发射，发射峰位于535nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫光和蓝光激发的黄色荧光粉。

实施例2

按照KZnBO₃称取K₂O、ZnO和 H₃BO₃，它们之间的摩尔比为0.5：1：1，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，再在高温炉在850℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到硼酸盐黄色荧光粉。

本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫光和蓝光区域，激发峰位于400nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为400nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带黄光发射，发射峰位于545nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫光和蓝光激发的黄色荧光粉。

实施例3

按照KZnBO₃称取Na₂O、ZnO和 H₃BO₃，它们之间的摩尔比为0.5：1：1，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，再在高温炉在650℃焙烧5小时，后冷却到室温，得到硼酸盐黄色荧光粉。

本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫光和蓝光区域，激发峰位于400nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为400nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带黄光发射，发射峰位于545nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫光和蓝光激发的黄色荧光粉。

实施例4

按照KZnBO₃称取K₂O、ZnO和 H₃BO₃，它们之间的摩尔比为0.5：1：1，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，再在高温炉在700℃焙烧3小时，后冷却到室温，得到硼酸盐黄色荧光粉。

本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫光和蓝光区域，激发峰位于400nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为400nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带黄光发射，发射峰位于545nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫光和蓝光激发的黄色荧光粉。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。