一种黄绿色荧光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种可用于改善LED频闪问题的黄绿色荧光粉，其化学结构式如下(Lu1?x?yCexPry)3(Al5?wTw)O12，其中T为Mg，Si或Ga中的一种，x为0.005~0.015，y为0.001~0.005，w为0~5；本发明还涉及该荧光粉的制备方法，所涉及的高压制备法优于传统的高温烧结；其激发光谱范围较宽，在400~500nm处有强吸收，与蓝光芯片的发射光谱具有较高的匹配度；尤其是具有的长余辉性能可用于改善LED频闪问题。
【专利说明】
一种黄绿色荧光粉及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于固体材料发光技术领域，具体涉及一种可被蓝光有效激发的有效改善 LED频闪问题的黄绿色荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 白光LED作为一种新型的固体光源，以其节能，绿色环保，寿命长，体积小等诸多优 点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景，从第一颗蓝光芯片诞生到现在的十多年间，白 光LED的发展异常迅猛，国内基本实现了从外延，芯片，荧光粉，封装到应用的较完整的产业 链，世界各国也都在关注并且投入巨资发展这一产业。
[0003] 一般，LED驱动电路都是采用恒流驱动LED负载工作。传统的LED驱动电路包括LED 驱动器和输出电容Cciut，LED驱动器将交流市电（工作频率为50Hz)转换为直流电提供给 LED负载，具体的，LED驱动器将交流市电Vin经过整流后，再转换为直流电提供给LED负载。 但是，由于LED驱动器输出给LED负载的驱动电流包含有100Hz左右的交流分量，从而导致 LED发光时会出现人眼能够感知到的频闪现象。目前，研究人员主要通过对电路和电路元件 进行优化，消除交流分量，来解决频闪问题，在申请公布号CN 204119610 U中，其采用初级 侧调节架构与隔离式变压器，有效的的改善了LED频闪问题。在申请公开号CN103281838B 中，采用了一种消除LED频闪的电路，包括滤波电路和具有恒流特性的可控器件。
[0004] 到目前为止，这种对电路及其器件优化消除频闪仍从在以下问题：?这类方法所 涉及的复杂电路，限制了工业化生产。@在通用照明领域，不能完全消除频闪现象。因此， 对于白光LED，能够发现一种简单易行，改善LED频闪问题是目前的一个重要工作，对白光 LED产业和大规模工业化生产具有重要意义。
[0005]
【发明内容】
[0006] 针对现有白光LED存在的频闪问题，本发明提供了一种可用于改善LED频闪问题的 黄绿色荧光粉及其制备方法。
[0007]为此，所采用的技术方案为： 一种黄绿色荧光粉，化学式如下： (Lui-X-yCexPry)3(Al5-wTw)〇i2 其中T为Mg、Si或Ga中的一种； 0.005^x^0.015,0.001^y^0.005,0^w^5〇
[0008] 进一步的： X 为 0.011; y为0.003; w为3〇
[0009] -种黄绿色荧光粉的制备方法，包括如下步骤： (1)以1^^1、6&、1%、31&和?4勺氧化物为原料，并按化学结构式的组成和化学计量比 称取原料并混合，加入混合物质量分数为5%的H3B〇3助熔剂，在空气中研磨均匀； (2 )在1550 °C高温，0.7~0.9MPa高压的氮气气氛下，进行烧结，保温时间9h; (3)将步骤2所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即可制成用于改善LED频闪问题的 黄绿色荧光粉。
[0010] 所述步骤(1)中采用Ce、Pr、Ga共掺杂。
[0011] 本发明所涉及到的黄绿色荧光粉具有如下优点： 1) 在450~460nm的左右的蓝光激发下，发射以500~540nm为主峰的黄绿光，荧光粉的色 纯度好： 2) 所制备的荧光粉具有余辉性能，能用于改善LED频闪问题： 3) 其中共掺杂Ce、Ga、Pr具有高的发光强度，具有良好的余辉性能： 4) 该荧光粉的物理、化学性能十分稳定，并且无毒无公害： 5) 制备方法简单，生产过程中无污染产生，原料易得，且成本廉价。
[0012]
【附图说明】
[0013]图1为实施例1、2、3的焚光粉XRD图谱;各角度衍射峰强度高，表明结晶性好，形成 了良好的单相； 图2为实施例1、2、3的激发光谱;可以看出实施例2的激发光谱强度最高，Ce3+的最佳掺 杂浓度为0.011; 图3为实施例1、2、3的发射光谱;可以看出实施例2的发射光谱强度最高，Ce3+的最佳掺 杂浓度为0.011; 图4为实施例3、4、5的发射光谱;可以看出实施例4的发射光谱强度最高，制备黄绿色荧 光粉的最佳合成压强为0.9MPa; 图5为实施例4、6、7的长余辉衰减图谱;可以看出实施例6的余辉时间最长，表明配比为 LU2.967Ce〇.Q33Al2Ga3〇12的黄绿色焚光粉余辉时间最长； 图6为实施例6、8、9的长余辉衰减图谱;可以看出Ga、Mg、Si取代A1的荧光粉，其中Ga取 代余辉时间最长； 图7为实施例4、10的SEM图谱，从图中可以看出配比为Lu2.958CeQ.() 33Pr().(x)9Al2Ga3〇12的荧 光粉颗粒分布均匀，呈球形，粒径在20um左右； 图8为实施例6、1 0、1 1的余辉衰减图谱，从图中可以看出配比 LU2.958Ce〇.Q33Pr().(X)9Al2Ga3〇12 焚光粉的余辉时间最长。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]本发明涉及的LED用石植石结构黄绿色焚光粉的化学式：（Lm-x-yCe xPry)3(Al5-wTw) 〇12〇 其中T为Mg，Si和Ga中的一种;且 0.005^x^0.015,0.001^y^0.005,0^w^5〇
[0016] T代表的元素为Ga时，此时制备的黄绿色荧光粉相对于其他元素掺杂(Mg，Si)具有 更长的余辉衰减时间。
[0017] X取值为0.011时，使荧光粉不产生相变，保持晶体结构的稳定性，荧光粉具有良好 的发光强度和余辉性能。
[0018] 7取值为0.003时，使荧光粉不产生相变，保持晶体结构的稳定性，荧光粉具有良好 的发光强度和余辉性能。
[0019] W取值为3时，使荧光粉不产生相变，保持晶体结构的稳定性，荧光粉具有良好的发 光强度和余辉性能。
[0020] 当制备本发明所述黄绿色荧光粉时，采用Ce、Pr和Ga共掺杂的方法，可使制备的黄 绿色荧光粉有更强的发光强度，具有更长的余辉衰减时间。
[0021] 以下从具体实施例进一步说明本发明。
[0022] 实施例1 称取Lu2〇3 (4N) 1.491mol、Ce〇2 (4N) 0.015mol、Pr60ii (4N) 0.0005 mol、Ah〇3 (4N) 2.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入高温高压炉中， 在犯气氛，压强为O.SMPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即得 (Luo.imCeo.oosPro.otnhAhOu焚光粉，实施例1的XRD图谱见图1，从图1可以得出，未出现杂 相，具有较好的结晶性，形成了良好的单相。
[0023] 实施例2 称取Lu2〇3 (4N) 1.4805mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.001 mol、Ah〇3 (4N) 2.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入高温高压炉中， 在犯气氛，压强为O.SMPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即得 (Luo.imCeo.mPro.ooAAhOu焚光粉，实施例2的XRD图谱见图1，从图1可以得出，未出现杂 相，具有较好的结晶性，形成了良好的单相。
[0024] 实施例3 称取Lu2〇3 (4N)1.473mol、Ce〇2 (4N) 0.045mol、Pr60ii (4N) 0.0015 mol、Al2〇3 (4N) 2.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入高温高压炉中， 在犯气氛，压强为O.SMPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即得 (Lu Q.982Ce().()15Pr().()()3) 3Al5〇12焚光粉，实施例3的XRD图谱见图1，从图1可以得出，未出现杂 相，具有较好的结晶性，形成了良好的单相，实施例1、2、3的激发光谱见图2,从图中可以看 出最佳掺杂浓度0.011Ce 3+激发光谱强度最高，实施例1、2、3的发射光谱见图3,从图中可以 看出最佳掺杂浓度0.01 lCe3+发射光谱强度最高。
[0025] 实施例4 称取Lu2〇3 (4N) 1.4775mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.002 mol、Ah〇3 (4N) 2.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入高温高压炉中， 在犯气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即得 (Lu〇.985Ce〇.01lPr〇.004)3Al5〇12 焚光粉。
[0026] 实施例5 称取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0045 mol、Al2〇3 (4N) 2.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入高温高压炉中， 在犯气氛，压强为l.OMPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即得 (Lu〇.984Ceo.()iiPr().()()5)3Al5〇i2焚光粉，实施例2、4、5的发射光谱见图4，其中在最佳压强 0.9MPa合成条件下，发光强度最高。
[0027] 实施例6 称取Lu2〇3 (4N) 1.482mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0005 mol、Ah〇3 (4N) lmol、Ga2〇3 (4N) 1.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转 入高温高压炉中，在N2气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除 杂、过筛、烘干，即得(Lu〇.988Ceo.oiiPr〇.ooi)3(Al2Ga3)Oi2 焚光粉。
[0028] 实施例7 称取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0005mol、Ga2〇3 (4N) 2.5mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入高温高压炉中， 在犯气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即得 (Luo.imCeo.onPro.otnhGasOu荧光粉。实施例4、6、7的长余辉衰减图谱见图5。其中 (Lu〇.988Ceo.QiiPr().(X)i)3(Al2Ga3)Oi2 配比焚光粉，余辉时间最长。
[0029] 实施例8 称取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Al2〇3 (4N) lmol、Pr60ii (4N) 0.0025mol、Mg0 (4N) 3mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速 转入高温高压炉中，在N2气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除 杂、过筛、烘干，即得(Lu〇.984Ce〇.01lPr〇.005)3(Al2Mg3)012焚光粉。
[0030] 实施例9 称取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Pr60ii (4N) 0.0005 mol、Ah〇3 (4N) lmol、Si02(4N) 3mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将其迅速转入 高温高压炉中，在N2气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、酸洗除杂、 过筛、烘干，即得auo.gssCeo.mPro.txnhUhSidOu荧光粉。实施例6、8、9的长余辉衰减图谱 见图6。从图中可以看出配比（Lu〇.984Ceo.()iiPr().(X)i)3(Al2Ga3)Oi2焚光粉的余辉时间最长。
[0031] 实施例10 称取Lu2〇3 (4N) 1.479mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Al2〇3 (4N) lmol、Ga2〇3 (4N) 1.5mol、Pr60n (4N) 0.0015 mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将 其迅速转入高温高压炉中，在N2气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、 酸洗除杂、过筛、烘干，即得(Lu Q.986Ce().(mPr().(X)3)3(Al 2Ga3)012焚光，实施例4和实施例11的 SEM图谱如图7，从图中可以看出配比为(Luo. 986Ceo. mPro. QQ3) 3 (Al2Ga3) 012的荧光粉颗粒分布 均匀，呈球形，粒径在20um左右。
[0032] 实施例11 称取Lu2〇3 (4N) 1.476mol、Ce〇2 (4N) 0.033mol、Al2〇3 (4N) lmol、Ga2〇3 (4N) 1.5mol、Pr60n (4N) 0.0025 mol;将上述原料在空气中混和均匀以后放入碳坩埚中，再将 其迅速转入高温高压炉中，在N2气氛，压强为0.9MPa中保温9小时，将上述所得的物料破碎、 酸洗除杂、过筛、烘干，即得(Luo.mCeo.onPro.msMAhGadOu荧光粉。实施例6、10、11的余辉 衰减图谱如图8,从图中可以看出配比（Luo.mCeo.mPro.ooAUhGadOu焚光粉的余辉时间 最长。
【主权项】
1. 一种黄绿色荧光粉，其特征在于:化学式如下： (Lupx-yCexPry)3(Al5-wTw)0i2 其中T为Mg、Si或Ga中的一种； 0.005彡x彡0.015，0.001彡y 彡0.005，0彡w彡 5。2. 如权利要求1所述的黄绿色荧光粉，其特征在于:X为0.011。3. 如权利要求1所述的黄绿色荧光粉，其特征在于:y为0.003。4. 如权利要求1所述的黄绿色荧光粉，其特征在于为3。5. 权利要求1至4任一项所述的黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于:包括如下步骤： (1)以1^1^1、6&、1%、31、(^和?4勺氧化物为原料，并按化学结构式的组成和化学计量比 称取原料并混合，加入混合物质量分数为5%的H3B〇3助熔剂，在空气中研磨均匀； (2 )在1550 °C高温，0.7~0.9MPa高压的氮气气氛下，进行烧结，保温时间9h; (3)将步骤2所得的物料破碎、酸洗除杂、过筛、烘干，即可制成用于改善LED频闪问题的 黄绿色荧光粉。6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中采用Ce、Pr、Ga共掺杂。
【文档编号】C09K11/80GK105969355SQ201610305548
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】张尚虎, 王育华, 周宏亮, 王振斌, 方中心, 张加驰, 李树胜, 孟玉琴, 唐东梅, 许有喆
【申请人】甘肃稀土新材料股份有限公司