專利名稱：一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種通過(guò)高溫固相燒結(jié)，制備出具
有優(yōu)良性能的、將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
依靠熒光粉轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)白光LED主要有以下幾種方式 多芯片LED。將RGB三基色LED芯片封裝在一起來(lái)產(chǎn)生白光，還可以利用紅、綠、藍(lán)、黃橙四色LED來(lái)產(chǎn)生白光。利用RGB三色LED組合構(gòu)成白光LED的技術(shù)是最單純的，避免了熒光粉轉(zhuǎn)換和Sticks位移造成的能量損失而獲得相比之下最高的發(fā)光效率，而且可以分開控制3種不同的光色LED的光強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)全彩變色的效果。但是，該方法制成的白光LED的各個(gè)光色隨驅(qū)動(dòng)電流和溫度變化不一致，隨時(shí)間的衰減速度也不相同。而且其散熱問(wèn)題也比較突出，生產(chǎn)成本居高不下。 ②三基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED。三基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED可以在較高發(fā)光效率的前提下，有效地提升LED的顯色性，它具有較高的光視效能和顯色指數(shù)。制備三基色白光LED較常用的方法是，利用紫外光(UV)LED激發(fā)一組可被紫外光有效激發(fā)的紅、綠、藍(lán)(RGB)三基色熒光粉。其特點(diǎn)為光譜的可見(jiàn)光部分完全由熒光分產(chǎn)生。不過(guò)，它的電光轉(zhuǎn)化效率較低；粉體混合較困難，有待研發(fā)高效率的熒光粉；封裝材料在紫外光照射下容易老化，壽命較短，存在紫外線泄露的隱患；高效功率型UVLED不易制備。 ③二基色熒光粉轉(zhuǎn)化LED。目前藍(lán)光GaN芯片+摻雜Ce"、發(fā)黃光的釔鋁石榴石(YAG)熒光粉是最常見(jiàn)的二基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED。 總的來(lái)說(shuō)，二基色熒光粉轉(zhuǎn)化LED是目前商業(yè)上最成熟、最容易實(shí)現(xiàn)的白光LED技術(shù)。其具有耗能小、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)而引起了人們的廣泛關(guān)注。在該裝置中，GaN發(fā)出的藍(lán)色光激發(fā)了 YAG而得到黃色光，未被吸收的藍(lán)光和黃光復(fù)合得到白光。但是該方法得到的白光，光譜中缺少紅光，顯色指數(shù)較低，色溫高，是一種冷白光。提高顯色指數(shù)的一般方法是在LED體系中添加紅色熒光粉。早期多使用摻雜Eu2+的硫化物，但是其穩(wěn)定性較差，新近出現(xiàn)了摻雜Eu"的硅氮化合物，可有效的被藍(lán)光激發(fā)而發(fā)射紅光，穩(wěn)定性也好，但是其制造成本高，制備過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，商業(yè)化還很困難。
鋁酸鹽，如SrAl12019， Sr7Al12025， Sr4Al14025， SrAl407， SrAl204， Sr4Al14025， Sr2Al60n，Sr12Al14033等，是一種常見(jiàn)的熒光粉基質(zhì)材料，其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，原料價(jià)格低廉，制造成本低，一直被認(rèn)為是優(yōu)良的熒光粉基質(zhì)材料。在鋁酸鹽基質(zhì)材料中摻雜少量的過(guò)渡金屬離子或稀土離子為發(fā)光中心，如使用Eu2+作為激活劑時(shí)，其吸收和發(fā)射帶是由4f4f1^5(11躍遷引起的。由于5d軌道裸露在外層，受周圍所處的晶體環(huán)境影響大，從目前的報(bào)道來(lái)看，通過(guò)適當(dāng)波長(zhǎng)光的激發(fā)，鋁酸鹽發(fā)光材料可得到除紅光外各種的發(fā)射光譜。即到本發(fā)明前為止，還沒(méi)有一種摻雜Eu2+的鋁酸鹽實(shí)現(xiàn)在可見(jiàn)光激發(fā)下紅光發(fā)射。

發(fā)明內(nèi)容
3
本發(fā)明的目的是提供一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 本發(fā)明的另一 目的是提供一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料的制備方法。 本發(fā)明中，紅光熒光材料的化學(xué)組成可用通式表示為 (Cai—x—^1^11,)^1206，其中，0 < x+y < 1。 本發(fā)明提供一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料及其制備方法，其步驟和條 件為 原料為含化學(xué)通式中元素的碳酸鹽、氧化物、磷酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽等的純度不 低于99. 5%。 按照化學(xué)通式(Ca卜x—ySrxEu2+y)3Al206 (其中，O < x+y < 1)的化學(xué)劑量比例稱取 原料，將原料研磨混勻、干燥后在15Mpa的壓力下壓片，裝入坩堝，在氫氣、氮?dú)錃饣旌蠚狻?氮?dú)饣蛞谎趸細(xì)夥?其壓力為1 10個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以900 140(TC燒結(jié)1 10小時(shí)，隨爐冷卻到室溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。
本發(fā)明以鋁酸鹽為基質(zhì)，以Eu"為激活劑，采用高溫固相反應(yīng)，成功制備了一種將 藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。該鋁酸鹽的激發(fā)帶和GaN能很好的匹配，能夠有效的 被其激發(fā)而發(fā)射紅光，同時(shí)該鋁酸鹽原料價(jià)格低廉，產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)環(huán)境毒害。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是 1、首次制備(Cai—x—ySr,Eu,)3Al206(其中，0〈x+y〈 1)發(fā)光材料，其具有優(yōu)良的發(fā) 光性能，激發(fā)波長(zhǎng)位于390 510nm之間，發(fā)射波長(zhǎng)位于570 670nm之間，為Eu2+的寬發(fā) 射峰。 2、該材料制備成本低廉，原料簡(jiǎn)單易得。


圖1為本發(fā)明提供的實(shí)施例1得到的
當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為469nm時(shí)的發(fā)射光譜。 圖2為本發(fā)明提供的實(shí)施例1得到的
當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為631nm時(shí)的激發(fā)射譜。 圖3為本發(fā)明提供的實(shí)施例2得到的
當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為468nm時(shí)的發(fā)射光譜。 圖4為本發(fā)明提供的實(shí)施例2得到的
當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為607nm時(shí)的激發(fā)射譜。 圖5為本發(fā)明提供的實(shí)施例3得到的
當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為468nm時(shí)的發(fā)射光譜。 圖6為本發(fā)明提供的實(shí)施例3得到的
當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為601nm時(shí)的激發(fā)光譜。 圖7為本發(fā)明提供的實(shí)施例4得到的
當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為468nm時(shí)的發(fā)射光譜。 圖8為本發(fā)明提供的實(shí)施例4得到的
當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為597nm時(shí)的激發(fā)光譜。 圖9為本發(fā)明提供的實(shí)施例5得到的
種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為468nm時(shí)的發(fā)射光譜。
圖10為本發(fā)明提供的實(shí)施例5得到的 當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為596nm時(shí)的激發(fā)光譜。
圖11為本發(fā)明提供的實(shí)施例6得到的 當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為468nm時(shí)的發(fā)射光譜。
圖12為本發(fā)明提供的實(shí)施例6得到的 當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為597nm時(shí)的激發(fā)光譜。
圖13為本發(fā)明提供的實(shí)施例7得到的 當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為469nm時(shí)的發(fā)射光譜。
圖14為本發(fā)明提供的實(shí)施例7得到的 當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為603nm時(shí)的激發(fā)光譜。
圖15為本發(fā)明提供的實(shí)施例8得到的 當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為469nm時(shí)的發(fā)射光譜。
圖16為本發(fā)明提供的實(shí)施例8得到的 當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)為610nm時(shí)的激發(fā)光譜。
3/5頁(yè)
種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料， 種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料，
說(shuō)明書
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 原料為CaC03 (分析純)、A1203 (分析純)、Eu203 (99. 99 % )。摩爾比是 2.94 : 1 : 0.06，將原料研磨混勻、干燥后在15Mpa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?其壓力為 3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以100(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室溫，得到一種 將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在469nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖1所示得到最強(qiáng)峰的位置為631nm，為一寬狀譜，631nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖2所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例2 原料為CaC03(分析純)、SrC03(分析純)、A1203 (分析純)、Eu203(99. 99% )。摩爾
比是2.5 : 0.44 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?br> (其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室 溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖3所示得到最強(qiáng)峰的位置為607nm，為一寬狀譜，607nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖4所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例3 原料為CaC03 (分析純)、SrC03 (分析純)、A1203 (分析純)、Eu203 (99. 99 % )。摩
爾比是2 : 0.94 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?br> (其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室
溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā)下的發(fā)射光譜如圖5所示得到最強(qiáng)峰的位置為601nm，為一寬狀譜，601nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖6所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例4 原料為CaC03(分析純)、SrC03(分析純)、A1203 (分析純)、Eu203(99. 99% )。摩爾
比是i.5 : 1.44 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?br> (其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室
溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖7所示得到最強(qiáng)峰的位置為597nm，為一寬狀譜，597nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖8所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例5 原料為CaC03 (分析純)、SrC03 (分析純)、A1203 (分析純)、Eu203 (99. 99 % )。摩
爾比是i : 1.94 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?br> (其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室
溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖9所示得到最強(qiáng)峰的位置為596nm，為一寬狀譜，596nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖10所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例6 原料為CaC03(分析純)、SrC03(分析純)、A1203 (分析純)、Eu203(99. 99% )。摩爾
比是o.5 : 2.44 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?br> (其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室
溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖ll所示得到最強(qiáng)峰的位置為595nm，為一寬狀譜，595nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖12所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例7 原料為Ca (N03) 2 (分析純)、Sr (N03) 2 (分析純)、A1203 (分析純)、Eu203 (99. 99 % )。
摩爾比是i : 1.94 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮
氣(其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以100(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到
室溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。 得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖ll所示得到最強(qiáng)峰的位置為602nm，為一寬狀譜，602nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖12所表示，同樣為一寬狀譜。
實(shí)施例8 原料為CaC03(分析純)、SrC03(分析純)、A1203 (分析純)、Eu203(99. 99% )。摩爾
比是o.5 : 2.44 : i : o. oe，將原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝，氮?dú)?br> (其壓力為3個(gè)大氣壓)的還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，隨爐冷卻到室
溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。
得到的一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料為微粉色粉末，其在468nm激發(fā) 下的發(fā)射光譜如圖11所示得到最強(qiáng)峰的位置為598nm，為一寬狀譜，598nm對(duì)應(yīng)的激發(fā)光譜 如圖12所表示，同樣為一寬狀譜。
權(quán)利要求
一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料，該熒光材料的化學(xué)通式表示為(Ca1-x-ySrxEu2+y)3Al2O6，其中，0＜x+y＜1。
2. 如權(quán)利要求1所述的熒光材料，其特征在于該熒光材料的激發(fā)波長(zhǎng)位于390 510nm之間；發(fā)射波長(zhǎng)位于570 670nm之間，發(fā)射波長(zhǎng)位置與參數(shù)x和y相關(guān)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的熒光材料，其特征為，該熒光材料的原料為含化學(xué)通式中元素的碳酸鹽、氧化物、磷酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽，其純度不低于99.5%。
4. 一種:^將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料的制備方法，其特征為包括步驟1) 按照化學(xué)通式(Ca卜x—ySrxEU2+y)3Al206的化學(xué)劑量比例稱取原料，其中，O < x+y < 1 ;2) 將原料研磨混勻、干燥后在壓力下壓片，裝入坩堝；3) 在還原氣氛下，在高溫爐內(nèi)，以900 140(TC燒結(jié)1 10小時(shí)，隨爐冷卻到室溫，得到一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征為，在步驟2中，將所述的原料研磨混勻、干燥后，在15Mpa的壓力下壓片，裝入坩堝。
6. 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征為，在步驟3中，所述的還原氣氛為氫氣、氮?dú)錃饣旌蠚?、氮?dú)饣蛞谎趸細(xì)夥?，其壓力? IO個(gè)大氣壓。
7. 如權(quán)利要求4 6所述的制備方法，其特征為，在步驟1中，所述的原料為CaCO"分析純)、Al203(分析純)、EuA(99.99X)，摩爾比是2.94 : 1 : 0. 06 ;在步驟2中，原料研磨混勻、干燥后在15Mpa的壓力下，裝入坩堝；在步驟3中，在壓力為3個(gè)大氣壓氮?dú)獾倪€原氣氛下，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，得到在激發(fā)波長(zhǎng)469nm下，發(fā)射光譜的最強(qiáng)峰的位置為631nm的熒光材料。
8. 如權(quán)利要求4 6所述的制備方法，其特征為，在步驟2中，原料研磨混勻、干燥后在15Mpa的壓力下，裝入坩堝；在步驟3中，在壓力為3個(gè)大氣壓氮?dú)獾倪€原氣氛下，以100(TC燒結(jié)4小時(shí)；在步驟1中，所述的原料為Ca(A(分析純)、SrCOj分析純)、八1203 (分析純)、￡11203(99. 99% )，當(dāng)上述原料摩爾比含量分別是2. 5 : 0. 44 : 1 : 0.06、2 : 0.94 : i : o.06、i.5 : 1.44 : i : o.06、i : 1.94 : i : o.06、o.5 : 2.44 : i : 0.06時(shí)，得到在激發(fā)波長(zhǎng)是468nm時(shí)，發(fā)射光譜的最強(qiáng)峰的位置分別為607nm、 60 lnm、 597nm、596nm、595nm的熒光材料。
9. 如權(quán)利要求4 6所述的制備方法，其特征為，在步驟1中，所述的原料為Ca (N03) 2 (分析純)、Sr (N03) 2 (分析純)、A1203 (分析純)、Eu203 (99. 99 % )，摩爾比是i : 1.94 : i : o. oe ;在步驟2中，原料研磨混勻、干燥后在i5MPa的壓力下，裝入坩堝；在步驟3中，在壓力為3個(gè)大氣壓氮?dú)獾倪€原氣氛下，以IOO(TC燒結(jié)4小時(shí)，得到在激發(fā)波長(zhǎng)468nm下，發(fā)射光譜的最強(qiáng)峰的位置為602nm的熒光材料。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種將藍(lán)光或紫光轉(zhuǎn)化為紅光的熒光材料，該熒光材料的化學(xué)通式表示為(Ca1-x-ySrxEu2+y)3Al2O6，其中，0＜x+y＜1。其制備方法是將含表示式中元素的碳酸鹽、氧化物、磷酸鹽、草酸鹽、硝酸鹽等原料的混合物，研磨并混合均勻后，在還原氣氛中，以900～1400℃燒結(jié)1～10小時(shí)，得到一種紅光熒光粉，激發(fā)波長(zhǎng)位于390～510nm之間，發(fā)射波長(zhǎng)位于570～670nm之間。其激發(fā)帶與藍(lán)光氮化鎵LED芯片的發(fā)射峰重疊，能夠有效被其激發(fā)，可作為L(zhǎng)ED用紅色熒光粉。
文檔編號(hào)C09K11/64GK101735809SQ20091024224
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者劉泉林, 周天亮, 楊梅, 王海榮, 邊柳 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)