一种多波长激发的高性能红色荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种荧光粉及其制备方法，具体涉及一种多波长激发的高性能红色荧光粉及其制备方法，属于固体发光技术领域。
【背景技术】
[0002]目前产生白光LED技术主要有两种，一是利用超高亮度In-GaN蓝色LED，其管芯上加上少许的钇铝石榴石(YAG)为主体的荧光粉，发光粉的黄色荧光与LED芯片的蓝光混合而成，稳定性较好，但其发光较剌眼，同时由于光谱成分中缺少红光，造成色温偏高和显色性较差。还有一种是紫光LED芯片与三基色荧光材料组合，采用紫光LED芯片与三基色荧光材料组合的白光LED显色性得到明显提高，但是高效率荧光材料还比较缺乏，荧光材料之间存在颜色再吸收和配比调控问题。近年来，人们开始尝试采用近紫外-紫外发射的InGaN管芯激发三基色荧光粉以实现白光LED，以获得高显色性、低色温的白光LED。
[0003]紫外或近紫外LED与三基色荧光粉的组合，其显色性最好，荧光材料发光效率较高。但目前的三基色荧光粉中，黄粉和蓝粉的工艺相对成熟，产品发光效率高，而普遍使用的红色荧光粉不仅发光效率低，而且在同黄色荧光粉配合的过程中会压制整体封装灯珠的光效，虽然在某种程度上可以提高光源的显色性，但是其所牺牲的发光效率是十分显著的。
[0004]因此开发性能较好的红色荧光材料，对于白光LED的应用具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种可多波长激发的红色荧光粉，发光效率高，且工艺流程简单，容易操作，性能稳定。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多波长激发的高性能红色荧光粉，所述荧光粉为铕掺杂的3102-￥203-1102复合材料，所述荧光粉受主波峰在387nm附近的近紫外光、主波峰在462nm附近的蓝光以及主波峰在532nm附近的绿光激发，其发射主波峰为616nm附近的红光。
[0007]优选地，所述铕的掺杂量为Si02-Y203-Ti02ft化物基质摩尔分数的2-10%。
[0008]进一步优选地，所述铕的掺杂量为3102-￥203-1102氧化物基质摩尔分数的3_9%。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述S12-Y2O3-T12氧化物基质中，各氧化物的摩尔比为:Si02:Ti02:Y203=l:(0.2-0.8):(0.8-0.2)。
[0010]本发明的另一方面，还提供了所述多波长激发的高性能红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
O按比例配置含有铕离子Eu3+和钇离子Y3+的可溶性盐溶液；
2)在步骤I)得到的盐溶液中按比例加入加入钛酸四丁酯和正硅酸乙酯，在水浴加热条件下，不断搅拌，直到溶液形成胶体；
3)干燥，将步骤2)得到的胶体在70-100°C下烘干；
4)煅烧，将干燥后的胶体在空气气氛下，600-1000°C煅烧2-4h得到白色粉末。
[0011]优选地，所述的可溶性盐选自硝酸盐、碳酸盐和卤化物中的任意一种或一种以上。
[0012]优选地，所述步骤2中，水浴加热的温度为70_90°C，搅拌时间为3_4h。
[0013]优选地，所述干燥温度为70-80°C，烘干时间>48h。
[0014]优选地，所述煅烧，首先将马弗炉温度升温至400°C，然后放入干燥后的胶体，升温至600-1000 °C进行煅烧。
[0015]本发明通过溶胶-凝胶法将稀土离子和氧化物基质材料的按照一定的比例组合，制备出了可以在近紫外387nm左右、蓝光460nm左右、以及绿光532nm左右的多波长实现有效激发的红色荧光粉，其具有以下优点:
1、本发明制备的红色荧光粉与传统的该系列荧光粉相比，激发波长范围更宽，将在很大程度上提高了红色荧光粉的发光效率和混合发光效率，将其配合适量的绿色、蓝色荧光粉，涂敷和封装于InGaN 二极管外，可制备高效率的白光LED照明器件。
[0016]2、本发明制备的红色荧光粉，与其它硫化物、卤化物相比，具有很好的化学稳定性和热稳定性。
[0017]3、本发明的荧光粉制备工艺简单，易于操作，合成温度低(600?1000°C )，从而明显降低产品成本和能源消耗，材料制备对于设备的要求远远低于同类荧光粉。
【附图说明】
[0018]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明实施例1-3的荧光粉在监视波长616nm下的激发光谱图；
图2是本发明实施例1-3的荧光粉在不同激发波长下的发射光谱图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]实施例1
一种多波长激发的高性能红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
I)按照铕的掺杂量为3102-￥203-1102氧化物基质摩尔分数的9%，氧化物基质中，各氧化物的摩尔比为:Si02:Ti02:Y203=l:0.8:0.2，分别称取3.168g的三氧化二铕，4.518g的三氧化二钇，溶于6mol/L的硝酸溶液中。
[0021]2)在步骤I)得到的盐溶液中加入27.503g钛酸四丁酯和20.823g正硅酸乙酯，在80°C水浴加热条件下，搅拌3.5h，形成胶体。
[0022]3 )将步骤2 )得到的胶体放入烘箱中，在70 °C下烘烤55h。
[0023]4)将马弗炉温度升温至400°C，然后放入干燥后的胶体，升温至800°C，煅烧3.5h，得到白色粉末。
[0024]实施例2
与实施例1的区别在于，三氧化二铕的量为0.88g，铕的掺杂量为S12-Y2O3-T12氧化物基质摩尔分数的2.5%，其余同实施例1。
[0025]实施例3 与实施例1的区别在于，三氧化二铕的量为1.76g，铕的掺杂量为S12-Y2O3-T12氧化物基质摩尔分数的5%，其余同实施例1。
[0026]实施例4
一种多波长激发的高性能红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
I)按照铕的掺杂量为3102-￥203-1102氧化物基质摩尔分数的3%，氧化物基质中，各氧化物的摩尔比为-S12: T12: Y2O3=I:0.4:0.5，称取0.088g的三氧化二铕，11.296g的三氧化二钇，溶于7mol/L的硝酸溶液中。
[0027]2)在步骤I)得到的盐溶液中加入13.751g钛酸四丁酯和20.823g正硅酸乙酯，在70°C水浴加热条件下，搅拌4h，形成胶体。
[0028]3 )将步骤2 )得到的胶体放入烘箱中，在80 °C下烘烤60h。
[0029]4)将马弗炉温度升温至400°C，然后放入干燥后的胶体，升温至1000°C，煅烧3h，得到白色粉末。
[0030]实施例5
一种多波长激发的高性能红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
I)按照铕的掺杂量为3102-￥203-1102氧化物基质摩尔分数的5%，氧化物基质中，各氧化物的摩尔比为:Si02:Ti02:Y203=l:0.2:0.8，称取1.76g的三氧化二铕，18.074g的三氧化二?乙，溶于7mol/L的硝酸溶液中。
[0031]2)在步骤I)得到的盐溶液中加入6.876g钛酸四丁酯和20.823g正硅酸乙酯，在65°C水浴加热条件下，搅拌4h，形成胶体。
[0032]3 )将步骤2 )得到的胶体放入烘箱中，在75 °C下烘烤60h。
[0033]4)将马弗炉温度升温至400°C，然后放入干燥后的胶体，升温至600°C，煅烧4h，得到白色粉末。
[0034]将本发明实施例1-3得到的样品，采用荧光分析仪分别测试其激发光谱，结果如图1所示。可以看出，实施例1-3制备得到的样品在监视波长为616nm的条件下，具有多个激发波段，分别是主波峰位于387nm附近的近紫外、462nm附近的蓝光及532nm附近的绿光。并且随着铕掺杂量的减少，其激发光谱的强度也随之减少。
[0035]进一步的，在不同的激发光谱下，测试实施例1-3得到的样品的发射光谱，如图2所示。其中图2 (a)为在462nm激发波长的条件下，得到的样品发射光谱谱图。图2 (b)为在532nm的激发波长条件下，得到的样品发射光谱谱图。由图可以看出，在不同的激发波长条件下，随着铕掺杂量的增多，发射光谱的强度也随之增强。
[0036]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种多波长激发的高性能红色荧光粉，其特征在于，所述荧光粉为铕掺杂的3102-￥203-1102复合材料，所述荧光粉受主波峰在387nm附近的近紫外光、主波峰在462nm附近的蓝光以及主波峰在532nm附近的绿光激发，其发射主波峰为616nm附近的红光。2.根据权利要求1所述的多波长激发的高性能红色荧光粉，其特征在于，所述铕的掺杂量为3102-￥203-1102氧化物基质摩尔分数的2-10%。3.根据权利要求2所述的多波长激发的高性能红色荧光粉，其特征在于，所述铕的掺杂量为3102-￥203-1102氧化物基质摩尔分数的2.5-9%。4.根据权利要求1-3任一项所述的多波长激发的高性能红色荧光粉，其特征在于，所述S12-Y2O3-T12氧化物基质中，各氧化物的摩尔比为:Si02:Ti02:Y203=l:(0.2-0.8):(0.8-0.2)05.一种如权利要求1-4任一项所述的多波长激发的高性能红色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: O按比例配置含有铕离子Eu3+和钇离子Y3+的可溶性盐溶液； 2)在步骤I)得到的盐溶液中按比例加入加入钛酸四丁酯和正硅酸乙酯，在水浴加热条件下，不断搅拌，直到溶液形成胶体； 3)干燥，将步骤2)得到的胶体在70-100°C下烘干； 4)煅烧，将干燥后的胶体在空气气氛下，600-1000°C煅烧2-4h得到白色粉末。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述的可溶性盐选自硝酸盐、碳酸盐和卤化物中的任意一种或一种以上。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述步骤2中，水浴加热的温度为70-90 °C，搅拌时间为3-4h。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述干燥温度为70-80°C，烘干时间>48ho9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述煅烧，首先将马弗炉升温至4000C，然后放入干燥后的胶体，升温至600-1000°C进行煅烧。
【专利摘要】本发明提供了一种可多波长激发的红色荧光粉及其制备方法，所述荧光粉为铕掺杂的SiO2-Y2O3-TiO2复合材料，所述荧光粉受主波峰在387nm附近的近紫外光、主波峰在462nm附近的蓝光以及主波峰在532nm附近的绿光激发，其发射主波峰为616nm附近的红光。本发明的制备方法通过溶胶-凝胶法将稀土离子和氧化物基质材料的按照一定的比例组合，工艺流程简单，容易操作，得到的产品性能稳定，发光效率高，将其配合适量的绿色、蓝色荧光粉，涂敷和封装于InGaN二极管外，可制备高效率的白光LED照明器件。
【IPC分类】C09K11/79
【公开号】CN105038795
【申请号】CN201510519296
【发明人】贺珂, 张亚菲, 宋定洁
【申请人】佛山市南海区联合广东新光源产业创新中心
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月21日