專利名稱：一種提高白光led用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED三基色熒光粉領(lǐng)域，尤其是一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法。
背景技術(shù)：
白光LED ( Light Emit ting Diodes)是一種新型的固體光源，與白熾燈突光燈等相比，它具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被譽(yù)為第四代綠色光源，因此受到了極大的關(guān)注。自上世紀(jì)40年代以來(lái)，熒光粉就進(jìn)入人們的視野，最早得到應(yīng)用的熒光粉是Y3Al5O12: Ce3+(YAGiCe)，也是目前使用最普遍的LED熒光粉，70年代開(kāi)始稀土摻雜的熒光粉得到了廣泛的研究。并隨著現(xiàn)在LED技術(shù)的發(fā)展，要求LED用熒光粉具有較高的量子效率，對(duì)熒光粉提出了越來(lái)越高的要求。專利CN102191057A中介紹了了硅酸鹽熒光粉的熱消光性，德國(guó)公司Litec的Roth博士對(duì)(BahSrx)2SiO4 = Eu2+硅酸鹽熒光粉的研究發(fā)現(xiàn)硅酸鹽的熱消光性之所以明顯，原因之一在于硅酸鹽體系的熒光粉的晶型不穩(wěn)定，晶體形貌不佳，從而造成熱穩(wěn)定性較差，最終導(dǎo)致發(fā)光效率受到影響。就市場(chǎng)需求而言，發(fā)光效率高，晶粒形貌好的熒光粉更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。特別是隨著LED照明普遍被認(rèn)為具有巨大潛力之后，越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)投入到高性能的LED用熒光粉研究的行列中，LED熒光粉備受重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法。一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法，包括以下步驟
步驟一、準(zhǔn)確稱量稀土摻雜的白光LED用熒光粉所需的原料，之后加入制備熒光粉所
需的成核劑，原料與成核劑的質(zhì)量之比為100: (I 20);
步驟二、采用球磨混料方法，球磨時(shí)間為I 3h，將上述熒光粉的原料與成核劑均勻混
合；
步驟三、將混合后的配料置于坩堝中，之后置于管式爐中在保護(hù)性氣體中煅燒，采用高溫固相法來(lái)合成熒光粉，煅燒溫度為1200°C 1500°C，煅燒時(shí)間為3 9h，冷卻后得到熒光粉。所述的熒光粉的原料配比為成熟技術(shù)。所述的成核劑為目標(biāo)熒光粉。所述的保護(hù)性氣體為N2、N2+H2、Ar、NH3中的一種或幾種的組合。硅酸鹽熒光粉的原料中要加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5wt%的助熔劑，升溫至1200 °C 1300°C條件下煅燒。本發(fā)明的有益效果白光LED用熒光粉的制備過(guò)程中，引入成核劑這一特殊晶核，可以大大提升熒光粉的發(fā)光效率，改善熒光粉的晶體形貌，促進(jìn)晶粒發(fā)育，從而提升熒光粉的綜合性能。特別是對(duì)于硅酸鹽熒光粉來(lái)講，該法解決了硅酸鹽熒光粉結(jié)晶度低，晶體形貌不佳等一系列難題。加入成核劑來(lái)提高熒光粉的晶粒形貌和發(fā)光效率的方法，簡(jiǎn)單易行，實(shí)用性強(qiáng)，操作上流程簡(jiǎn)單，且發(fā)光效率大大提高，適合于制備高性能的白光LED用熒光粉。


圖I為煅燒溫度為1200°C，保溫3h，球磨lh，成核劑量為Iwt %操作條件下和未加入成核劑的白光LED用硅酸鹽熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為380nm ；
圖2為煅燒溫度為1250°C，保溫6h，球磨2h，成核劑量為5wt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用硅酸鹽熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為380nm ；
圖3為煅燒溫度為1300°C，保溫9h，球磨3h，成核劑量為20Wt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用硅酸鹽熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為380nm;
圖4為煅燒溫度為1200°C，保溫3h，球磨lh，成核劑量為Iwt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用氮氧化物熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為390nm ；
圖5為煅燒溫度為1350°C，保溫4h，球磨2h，成核劑量為5wt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用氮氧化物熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為390nm ；
圖6為煅燒溫度為1500°C，保溫9h，球磨3h，成核劑量為20Wt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用氮氧化物熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為390nm ；
圖7為煅燒溫度為1200°C，保溫3h，球磨lh，成核劑量為Iwt %操作條件下和未加入成核劑的白光LED用YAG熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為400nm ；
圖8為煅燒溫度為1400°C，保溫6h，球磨2h，成核劑量為5wt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用YAG熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為400nm ；
圖9為煅燒溫度為1500°C，保溫9h，球磨3h，成核劑量為20Wt%操作條件下和未加入成核劑的白光LED用YAG熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度對(duì)比圖，其激發(fā)波長(zhǎng)為400nm。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明的功效，下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取 3. 617g SrCO3 (A. R.), 4. 835g BaCO3 (A. R.), I. 502g SiO2 (A.R.), 0. 176g Eu2O3 (99. 99%) ,0. 506g BaF2 (A. R.)。然后加入 0. 106g (Ba0.5Sr0.5)2Si04:Eu(原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:1)，球磨lh，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200°C，保溫時(shí)間為3h.冷卻后即得硅酸鹽熒光粉。如圖I所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小為15-30 u m,比未加入成核劑的娃酸鹽突光粉的尺寸要大。實(shí)施例2
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取 3. 617g SrCO3 (A. R.), 4. 835g BaCO3 (A. R.), I. 502g SiO2 (A.R.), 0. 176g Eu2O3 (99. 99%) ,0. 506g BaF2 (A. R.)。然后加入 0. 532g (Ba0.5Sr0.5)2Si04:Eu(原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:5)，球磨2h，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1250°C，保溫時(shí)間為6h.冷卻后即得硅酸鹽熒光粉。如圖2所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的 發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小為15-30 ym，比未加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的尺寸要大。并且研究證明了在1250°C，6h，5wt%操作條件為最優(yōu)條件。實(shí)施例3
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取 3. 617g SrCO3 (A. R.), 4. 835g BaCO3 (A. R.), I. 502g SiO2 (A.R.), 0. 176g Eu2O3 (99. 99%), 0. 506g BaF2 (A. R.) 然后加入 2. 128 g (Baa5Sra5)2SiO4 = Eu(原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:20)，球磨3h，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1300°C，保溫時(shí)間為9h.冷卻后即得硅酸鹽熒光粉。如圖3所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的硅酸鹽熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小為15-30 iim，比未加入成核劑的娃酸鹽突光粉的尺寸要大。實(shí)施例4
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取5. 281 g SrCO3(A. R.), I. 872 g Si3N4(A. R.)，I. 502 g SiO2(A.R. ),0. 075 g Eu2O3(99. 99%)。之后加入0. 088 g SrSi2O2N2 = Eu (原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:1)，球磨lh，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200°C，煅燒時(shí)間為3h，冷卻后即得白光LED用氮氧化物熒光粉。如圖4所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的氮氧化物熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的氮氧化物熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小比未加入成核劑的氮氧化物熒光粉的尺寸要大。實(shí)施例5
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取5. 281 g SrCO3(A. R.), I. 872 g Si3N4(A. R.)，I. 502 g SiO2(A.R. ),0. 075 g Eu2O3(99. 99%)。之后加入0. 442 g SrSi2O2N2 = Eu (原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:5)，球磨2h，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1350°C，煅燒時(shí)間為4h，冷卻后即得白光LED用氮氧化物熒光粉。如圖5所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的氮氧化物熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的氮氧化物熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小比未加入成核劑的氮氧化物熒光粉的尺寸要大。實(shí)施例6
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取5. 281 g SrCO3(A. R.), I. 872 g Si3N4(A. R.)，I. 502 g SiO2(A.R. ),0. 075 g Eu2O3(99. 99%)。之后加入I. 766 g SrSi2O2N2 = Eu (原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:20)，球磨3h，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1500°C，煅燒時(shí)間為9h，冷卻后即得白光LED用氮氧化物熒光粉。如圖6所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的氮氧化物熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的氮氧化物熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小比未加入成核劑的氮氧化物熒光粉的尺寸要大。實(shí)施例7按化學(xué)計(jì)量比分別稱取 3. 331 g Y2O3 (A. R.), 2. 549 g Al2O3 (A. R. ),0. 086 g CeO2 (A.R. ),0. 298 g AlF3 (99. 99%)。之后加入0. 063 g Y3Al5O12 =Ce (原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:1)，球磨lh，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200°C，煅燒時(shí)間為3h，冷卻后即得白光LED用YAG系列熒光粉。如圖7所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的YAG熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的YAG熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小為4-15 u m,比未加入成核劑的YAG熒光粉的尺寸要大。實(shí)施例8
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取 3. 331 g Y2O3 (A. R.), 2. 549 g Al2O3 (A. R. ),0. 086 g CeO2 (A.R. ),0. 239 g AlF3 (99. 99%)。之后加入0. 315 g Y3Al5O12 =Ce (原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:5)，球磨2h，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1400°C，煅燒時(shí)間為6h，冷卻后即得白光LED用YAG熒光粉。如圖8所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的YAG熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的YAG熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小為4-15 iim，比未加入成核劑的YAG熒光粉的尺寸 要大。實(shí)施例9
按化學(xué)計(jì)量比分別稱取 3. 331 g Y2O3 (A. R.), 2. 549 g Al2O3 (A. R. ),0. 086 g CeO2 (A.R.)，0. 239 g AlF3 (99. 99%)。之后加入I. 260g Y3Al5O12 :Ce(原料與成核劑的質(zhì)量百分比為100:20)，球磨3h，讓配料混合均勻。之后將兩種配料同時(shí)送入含有保護(hù)性氣體N2的管式爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1500°C，煅燒時(shí)間為9h，冷卻后即得白光LED用YAG熒光粉。如圖9所示，發(fā)現(xiàn)相同條件下，加入成核劑的YAG熒光粉的發(fā)光效率比未加入成核劑的YAG熒光粉的發(fā)光效率得到提高。晶粒尺寸大小為4-15 iim，比未加入成核劑的YAG熒光粉的尺寸要大。以上所述僅為本發(fā)明的比較典型的實(shí)施例，但本發(fā)明不僅限于此。凡是依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)所有的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一、準(zhǔn)確稱量稀土摻雜的白光LED用熒光粉所需的原料，之后加入制備熒光粉所需的成核劑，原料與成核劑的質(zhì)量之比為100: (I 20); 步驟二、采用球磨混料方法，球磨時(shí)間為I 3h，將上述熒光粉的原料與成核劑均勻混合； 步驟三、將混合后的配料置于坩堝中，之后置于管式爐中在保護(hù)性氣體中煅燒，采用高溫固相法來(lái)合成熒光粉，煅燒溫度為1200°C 1500°C，煅燒時(shí)間為3 9h，冷卻后得到熒光粉，所述的成核劑為目標(biāo)熒光粉，所述的保護(hù)性氣體為N2、N2+H2、Ar、NH3中的一種或幾種的 組合，所述的熒光粉的原料配比為成熟技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法，其特征在于硅酸鹽熒光粉的原料中要加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5wt%的助熔劑，升溫至1200°C 1300°C條件下煅燒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高白光LED用熒光粉晶粒形貌和發(fā)光效率的方法，現(xiàn)有的熒光粉或多或少存在晶體形貌不佳，晶型不穩(wěn)定，發(fā)光效率不高的缺點(diǎn)，從而造成熒光粉在白光LED照明的領(lǐng)域中應(yīng)用受到影響，本發(fā)明準(zhǔn)確稱量稀土摻雜的白光LED用熒光粉所需的原料，之后加入制備熒光粉所需的成核劑，采用球磨混料方法混合，將上述熒光粉的原料與成核劑均勻混合；將混合后的配料置于坩堝中，之后置于管式爐中在保護(hù)性氣體中煅燒，采用高溫固相法來(lái)合成熒光粉，冷卻后得到熒光粉，本發(fā)明加入成核劑來(lái)提高熒光粉的晶粒形貌和發(fā)光效率的方法，簡(jiǎn)單易行，實(shí)用性強(qiáng)，操作上流程簡(jiǎn)單，且發(fā)光效率大大提高，適合于制備高性能的白光LED用熒光粉。
文檔編號(hào)C09K11/80GK102703063SQ201210175159
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者周時(shí)鳳, 梁平, 洪樟連, 黃志威 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)