專利名稱：Led用黃色熒光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種白光LED用黃色熒光粉的制備方法，屬于固體發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
白光LED是基于色度學(xué)的混光原理，將LED熒光粉與GaN藍(lán)光芯片進(jìn)行組合，熒光粉在吸收GaN芯片發(fā)出的藍(lán)光后發(fā)出長(zhǎng)波段的綠光、黃光或紅光，與GaN芯片部分透射的藍(lán)光混合實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。現(xiàn)在主流的LED封裝形式是用藍(lán)光芯片與鋁酸鹽YAG黃色熒粉組合獲得白光LED，這種組合即保證了 LED的高光效又保證了 LED的長(zhǎng)壽命。作為其中的關(guān)鍵材料之一，LED用YAG熒光粉的光轉(zhuǎn)換效率、光譜結(jié)構(gòu)、帶寬、粉體粒徑以及粉膠相容性等特性指標(biāo)直接決定了白光LED的流明效率、光色參數(shù)、老化性能以及工作壽命等性能指標(biāo)，而這 些參數(shù)都和YAG粉的合成技術(shù)密切相關(guān)。目前，YAG突光粉的合成方法主要為高溫固相法。高溫固相法由于工藝成熟穩(wěn)定，是目前運(yùn)用最多的制備熒光粉的方法，但其缺點(diǎn)是合成的熒光粉粒徑較粗且分布不均勻，其它諸如水熱法、溶膠凝膠法等化學(xué)制備方法由于工藝復(fù)雜，控制因素較多，難以批量穩(wěn)定生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備LED用Y3Al5O12 = Ce3+黃色熒光粉的方法。本發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在固相法合成中弓丨入粒徑細(xì)小且球形度高的(中心粒徑1-2微米)的YAG粉籽晶，以籽晶為固相合成過(guò)程新的形核中心，這樣合成的熒光粉形貌球形度高并具有更高的發(fā)光亮度，同時(shí)籽晶的加入還可以抑制熒光粉顆粒的過(guò)份長(zhǎng)大，使得熒光粉整體具有較細(xì)的粒徑且分布也更加集中。本發(fā)明的制備方法包括如下步驟(I)按化學(xué)式Y(jié)3Al5O12 = Ce3+中的化學(xué)計(jì)量比稱取Y203、CeO2和Al (NO3)3,將Y2O3和CeO2完全溶于濃銷酸中；(2)制備Al (NO3)3的水溶液，然后加入到步驟(I)得到的溶液中；(3)往步驟(2)得到的混合溶液中加入碳酸氫銨溶液使沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中進(jìn)行高溫焙燒，然后過(guò)篩，得到熒光粉籽晶；(4)按化學(xué)式Y(jié)3Al5O12 = Ce3+中的化學(xué)計(jì)量比稱取Y203、CeO2和Al2O3,與助熔劑混合均勻后得混合原料，加入占混合原料重量5-20%的步驟(3)得到的熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中進(jìn)行高溫焙燒，最后過(guò)篩即得。步驟(3)中的高溫焙燒的溫度為1300-1400°c，時(shí)間為2_4h。步驟(4)中的高溫焙燒的溫度為1450_1600°C，時(shí)間為4_8h。步驟(2)中制備Al (NO3)3的水溶液時(shí)，優(yōu)選水的用量為Al (NO3)3重量的3-5倍，過(guò)少的水會(huì)導(dǎo)致Al (NO3)3溶解不完全，而過(guò)多的水則會(huì)引起不必要的浪費(fèi)，為了避免引入雜質(zhì)，優(yōu)選使用去離子水。步驟(3)中，籽晶在還原氣氛中合成以后，可以通過(guò)選過(guò)不同目數(shù)的篩網(wǎng)獲得不同中心粒徑的籽晶,優(yōu)選籽晶粒徑為1-2 μ m。步驟(3)的碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為10-30%，濃度過(guò)低耗時(shí)、浪費(fèi)資源，濃度過(guò)高不利于反應(yīng)。 步驟(4)中的助熔劑選自BaF2、H3B03、NaF、NaCl或AlCl3中的一種或兩種以上按任意比例組成的混合物，助熔劑加入量為原料Y203、CeO2和Al2O3重量和的O. 1_5%，在這個(gè)范圍內(nèi)，熒光粉的顆粒大小較佳。特別是采用BaF2和AlCl3按重量比10:1_2:1混合的混合物作為助熔劑時(shí)，制備的熒光粉具有最佳發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)共沉淀法合成熒光粉籽晶，籽晶形貌為類球型細(xì)小顆粒，粉體之間無(wú)嚴(yán)重團(tuán)聚。在籽晶合成以后，可以通過(guò)選過(guò)不同目數(shù)的篩網(wǎng)獲得不同中心粒徑的籽晶，選擇過(guò)635目超聲篩可以得到中心粒徑為1-2 μ m的籽晶粉體。熒光粉合成以后，選過(guò)500目超聲篩，可以獲得中心粒徑為13 μ m左右的突光粉粉體。采用本發(fā)明方法制備的黃色熒光粉的發(fā)光亮度較傳統(tǒng)固相法合成的熒光粉提升2-5%、物相純度高、粒徑分布更均勻，并且制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染物產(chǎn)生，原料易得且成本低廉。


圖I本發(fā)明實(shí)施例I所得的黃色熒光粉的X射線衍射圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所得的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所得的黃色熒光粉的掃描電鏡圖；圖4本發(fā)明實(shí)施例1-5所得的黃色熒光粉的粒徑分布圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I稱取2.95molY203，0. IOmolCeO2溶于濃銷酸中加熱攪拌至完全溶解，將IOmolAl (NO3)3溶于其重量3倍的去離子水中，然后加入到Y(jié)、Ce的硝酸溶液中。向混合溶液中滴入碳酸氫銨溶液至沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中于130(TC焙燒4h，然后將合成物過(guò)635目超聲篩得到粒徑為1-2 μ m的熒光粉籽晶。稱取2. 95molY203, 0. IOmolCeO2, 5mol Al2O3以及原料重量和O. I %的NaF作為助熔劑并加入混合原料重量5%的上述熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中于1450°C焙燒8h，然后將合成的熒光粉粉體過(guò)500目超聲篩即得Y2.95Al5012:Ce3+Q.Q5黃色熒光粉。本實(shí)施例制得的黃色熒光粉的X射線衍射圖見圖1，由圖I可見主要衍射峰強(qiáng)度高，說(shuō)明熒光粉結(jié)晶性能良好。實(shí)施例2稱取2.94molY203，0. 12molCe02溶于濃銷酸中加熱攪拌至完全溶解，將IOmolAl (NO3)3溶于其重量5倍的去離子水中，然后加入到Y(jié)、Ce的硝酸溶液中。向混合溶液中滴入碳酸氫銨溶液至沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中于140(TC焙燒2h，然后將合成物過(guò)635目超聲篩得到粒徑為1-2 μ m的熒光粉籽晶。稱取2. 94molY203,0. 12molCeO2, 5moI Al2O3以及原料重量和1%的BaF2、0. 1%的AlCl3作為助熔劑并加入混合原料重量的20%上述熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中于1480°C焙燒6h，然后將合成的熒光粉粉體過(guò)500目篩即得Y2.95Al5012:Ce3+a(l5黃色熒光粉。本實(shí)施例制得的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖見圖2，由圖2可以看出，發(fā)射的是主峰位于552nm左右的黃光,激發(fā)峰主峰位于460nm左右,非常適合藍(lán)光芯片激發(fā)。實(shí)施例3稱取2.96molY203，0.08molCe02溶于濃銷酸中加熱攪拌至完全溶解，將IOmolAl (NO3)3溶于其重量4倍的去離子水中，然后加入到Y(jié)、Ce的硝酸溶液中。向混合溶液中滴入碳酸氫銨溶液至沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中于1350°C焙燒3h，然后將合成物過(guò)635目超聲篩得到粒徑為1-2 μ m的熒光粉籽晶。稱取2. 96molY203,0. 08molCeO2, 5moI Al2O3以及原料重量和O. 1%的NaF、0. 5%的H3BO3以及2%的BaF2作為助熔劑并加入混合原料重量的10%上述熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中于1520°C焙·燒5h，然后將合成的熒光粉粉體過(guò)500目篩即得Y2.95A15012 = Ce3Ytl5黃色熒光粉。本實(shí)施例制得的黃色熒光粉的掃描電鏡圖見圖3，由圖3可以看出熒光粉為類球形顆粒，表面規(guī)整且分布均勻。實(shí)施例4稱取2.95molY203，0. IOmolCeO2溶于濃銷酸中加熱攪拌至完全溶解，將IOmolAl (NO3)3溶于其重量5倍的去離子水中，然后加入到Y(jié)、Ce的硝酸溶液中。向混合溶液中滴入碳酸氫銨溶液至沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中于140(TC焙燒2h，然后將合成物過(guò)635目超聲篩得到粒徑為1-2 μ m的熒光粉籽晶。稱取2. 95molY203, 0. IOmolCeO2, 5moI Al2O3以及原料重量和2%的BaF2以及1%的AlCl3作為助熔劑并加入混合原料重量的12%上述熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中于1540°C焙燒4. 5h，然后將合成的熒光粉粉體過(guò)500目篩即得Y2.95Al5012:Ce3+a(l5黃色熒光粉。實(shí)施例5稱取2.95molY203，0. IOmolCeO2溶于濃銷酸中加熱攪拌至完全溶解，將IOmolAl (NO3)3溶于其重量3. 5倍的去離子水中，然后加入到Y(jié)、Ce的硝酸溶液中。向混合溶液中滴入碳酸氫銨溶液至沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中于1380°C焙燒2. 5h，然后將合成物過(guò)635目超聲篩得到粒徑為1-2 μ m的熒光粉籽晶。稱取2. 95molY203,O. IOmolCeO2, 5moI Al2O3以及原料重量和4%的BaF2以及I %的AlCl3作為助熔劑并加入混合原料重量的10%上述熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中于1600°C焙燒4h，然后將合成的熒光粉粉體過(guò)500目篩即得Y2.95A15012: Ce3taci5黃色熒光粉。本發(fā)明實(shí)施例1-5所得的黃色熒光粉的粒徑分布圖見圖4，從圖4可以看出，控制助熔劑的種類和用量以及合成溫度可以獲得不同粒徑大小的熒光粉，熒光粉分布比較集中。對(duì)比例稱取2. 95molY203，0. IOmolCeO2, 5moI Al2O3 以及原料重量和 4% 的 BaF2 以及 I % 的八1(13作為助熔劑并混合均勻，然后放入還原氣氛中于1620°C焙燒4h，然后將合成的熒光粉粉體過(guò)500目篩即得Y2.95Al5012:Ce3+Q.Q5黃色熒光粉。
性能測(cè)試將實(shí)施例和對(duì)比例得到的黃色熒光粉進(jìn)行相對(duì)亮度和粒徑測(cè)試，相對(duì)亮度測(cè)試采用的是浙大三色PR-302型相對(duì)亮度儀，粒徑測(cè)試采用的設(shè)備是歐美克LS-pop (6)型激光粒徑儀，測(cè)試結(jié)果見下表
權(quán)利要求
1.一種LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 Cl)按化學(xué)式Y(jié)3Al5O12 = Ce3+中的化學(xué)計(jì)量比稱取Y203、CeO2和Al (NO3)3,將Y2O3和CeO2完全溶于濃銷酸中； (2)制備Al(NO3)3的水溶液，然后加入到步驟(I)得到的溶液中； (3)往步驟(2)得到的混合溶液中加入碳酸氫銨溶液使沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中進(jìn)行高溫焙燒，然后過(guò)篩，得到熒光粉籽晶； (4)按化學(xué)式Y(jié)3Al5O12= Ce3+中的化學(xué)計(jì)量比稱取Y2O3XeO2和Al2O3,與助熔劑混合均勻后得混合原料，加入占混合原料重量5-20%的步驟(3)得到的熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中進(jìn)行高溫焙燒，最后過(guò)篩即得。
2.如權(quán)利要求I所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的高溫焙燒的溫度為1300-1400°C，時(shí)間為2-4h。
3.如權(quán)利要求I所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的高溫焙燒的溫度為1450-1600°C，時(shí)間為4-8h。
4.如權(quán)利要求I所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(2)中制備Al (NO3) 3的水溶液時(shí)，水的用量為Al (NO3) 3重量的3-5倍。
5.如權(quán)利要求I所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的過(guò)篩后的熒光粉籽晶的粒徑為1-2 μ m。
6.如權(quán)利要求I所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為10-30%。
7.如權(quán)利要求I所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的助熔劑加入量為原料Y203、CeO2和Al2O3重量和的O. 1_5%。
8.如權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的助熔劑選自BaF2、H3B03、NaF、NaCl或AlCl3中的一種或兩種以上按任意比例組成的混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的LED用黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，助熔劑為BaF2和AlCl3按重量比10:1-2:1組成的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED用黃色熒光粉的制備方法，按Y3Al5O12:Ce3+中的化學(xué)計(jì)量比稱取Y2O3、CeO2和Al(NO3)3，將Y2O3和CeO2完全溶于濃銷酸中；制備Al(NO3)3的水溶液，加入到Y(jié)、Ce的硝酸溶液中，然后往混合溶液中加入碳酸氫銨溶液使沉淀完全，將沉淀物抽濾、烘干后放入還原氣氛中高溫焙燒，然后過(guò)篩，得熒光粉籽晶；按化學(xué)計(jì)量比稱取Y2O3、CeO2和Al2O3，與助熔劑混合均勻后得混合原料，加入占混合原料重量5-20%的熒光粉籽晶并混合均勻，然后放入還原氣氛中高溫焙燒，最后過(guò)篩即得。本發(fā)明方法制備的黃色熒光粉發(fā)光性能好、物相純度高，制備的熒光粉形貌好且粒徑分布均勻。
文檔編號(hào)C09K11/80GK102899045SQ20121041315
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者何錦華, 符義兵, 梁超, 滕曉明 申請(qǐng)人:江蘇博睿光電有限公司