專利名稱：一種led用熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種白光LED用熒光粉及其制備方法，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用黃色熒光粉的光轉(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)通常和所選黃色熒光粉的結(jié)構(gòu)以及合成技術(shù)密切相關(guān)。
目前，LED用黃色熒光粉主要為釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)的鋁酸鹽YAG熒光粉，該熒光粉發(fā)光亮度高，光衰小。它的合成方法主要為高溫固相法，通常需要1600°C以上的高溫，對(duì)合成設(shè)備要求較高，同時(shí)YAG熒光粉的發(fā)光峰值波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)范圍偏小(535nm-570nm)，特別是當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)大于560nm后，發(fā)光性能下降明顯。如果尋找到一種新型的在藍(lán)光芯片激發(fā)下發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)范圍寬且具有較好的發(fā)光性能，同時(shí)制備相對(duì)簡(jiǎn)單的黃色熒光粉必將對(duì)國(guó)內(nèi)LED的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光性能好、光譜可調(diào)節(jié)范圍寬且制備工藝簡(jiǎn)單的白光LED用熒光粉，并提供其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種白光LED用突光粉,化學(xué)結(jié)構(gòu)式為=La1^Sr2 (Al1=Gaz)05Ce3+x, J3+y其中J為Dy、Nd、Ho、Gd、Sm、Y或Lu中的一種或兩種以上任意比例的組合，O. 01 (X 彡 O. 2，O. 001 彡 y 彡 O. 02，O 彡 z 彡 O. 3。優(yōu)選J為Nd和Gd按摩爾比1:1-1:3的組合，此時(shí)發(fā)光性能最佳。本發(fā)明的白光LED用熒光粉的結(jié)構(gòu)式中，加入了 Ga元素，Ga元素的加入，可以改變熒光粉的發(fā)光波長(zhǎng)，讓熒光粉的光譜產(chǎn)生藍(lán)移，當(dāng)Ga與Al的摩爾比達(dá)到3:7時(shí)，熒光粉的發(fā)射主峰約為520nm左右，此時(shí)發(fā)射的是偏綠的黃綠色熒光，但當(dāng)Ga: Al的比值超過O. 3時(shí)(即z>0. 3時(shí))，突光粉的發(fā)光性能急劇下降。激活劑的加入量即X取值可以在O. 01-0. 2范圍內(nèi)變化，隨著激活劑的加入量逐漸增加，熒光粉發(fā)射波長(zhǎng)逐漸增加，但是為了保證較好的發(fā)光性能，X取值范圍優(yōu)選為O. 02-0. 06。上述LED用黃綠色熒光粉的制備方法如下(I)按上述熒光粉結(jié)構(gòu)式中的化學(xué)計(jì)量比稱取La203、Al203、Ga203、Ce02、SrCO3和J的氧化物，混合均勻后得混合原料；
(2)往步驟(I)的混合原料中加入助熔劑并混合均勻，然后置于還原氣氛爐中在1400-1550°C焙燒 2-8h ；(3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物冷卻后過篩，即得。步驟(2)中的助熔劑的加入量占混合原料總重量的1_5%，助熔劑的加入能提升熒光粉的發(fā)光性能并同時(shí)降低合成溫度。所述助熔劑選自NaF、NH4Cl, A1F3、H3B03、BaCl2,SrCl2或Na2CO3中的一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。優(yōu)選助熔劑為SrCl2與AlF3按重量比1:1-1:4組成的混合物，此時(shí)熒光粉具有最佳的發(fā)光性能。本發(fā)明方法所獲得的LED用熒光粉具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)熒光粉發(fā)光性能好，物相純度高；(2)該熒光粉激發(fā)光譜寬，可以被440_470nm波段的藍(lán)光芯片有效激發(fā)； (3)熒光粉發(fā)光峰值波長(zhǎng)在520nm-575nm可調(diào)，光譜覆蓋黃綠色到橙色光，可以適應(yīng)不同波段的LED芯片；(4)制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，生產(chǎn)過程無污染物產(chǎn)生，原料易得且成本低廉。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例1-3所得的熒光粉的發(fā)射光譜圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1-3所得的熒光粉的激發(fā)光譜圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例5-7所得的熒光粉的發(fā)射光譜圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例4所得的熒光粉的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I稱取O. 939mol La203> Imol Α1203、0· 12mol Ce02、4mol SrCO3、0· OOlmol Dy2O3 以及原料總重量I %的NH4Cl作為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1400°C焙燒8h，出爐冷卻后將合成物過篩即得，該熒光粉表達(dá)式為L(zhǎng)aa 939Sr2AlO5:Ce3+a(l6，Dy
3+
O. 001 °實(shí)施例2稱取O. 94mol La203、0. 9mol Α1203、0· Imol Ga2O3>O. 08mol Ce02、4mol SrCO3>0. OlmoINd2O3>0. OlmolGd2O3以及原料總重量I. 5%的SrCl2與原料總重量I. 5%的AlF3作為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1550°C焙燒2h，出爐冷卻后將合成物過篩即得，該熒光粉表達(dá)式為L(zhǎng)aa^r2Ala9Gaci. A = Ce3+C Nd3+0.01, GcTatll。實(shí)施例3稱取O. 96mol La203、0. 7mol Α1203、0· 3mol Ga2O3>O. 04mol Ce02、4mol SrCO3>0. 005moINd2O3、0. 015moIGd2O3以及原料總重量0. 4%的SrCl2與原料總重量I. 6%的AlF3作為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1500°C焙燒4h，出爐冷卻后將合成物過篩即得，該熒光粉表達(dá)式為L(zhǎng)adSAAluGauCVCe3+, NcTatltl5, Gd\Q15。實(shí)施例1-3所得的熒光粉的發(fā)射光譜圖和激發(fā)光譜圖分別見圖I和圖2，從圖I和圖2可以看出，調(diào)節(jié)Ga的用量可以改變熒光粉的最佳激發(fā)峰以及發(fā)射峰值位置。實(shí)施例4
稱取O. 96mol La203、0. 8mol Α1203、0· 2mol Ga2O3>0. 06mol Ce02、4mol SrCO3>0. 005molSm203、0. 005moIHo2O3, 0. OlmolY2O3 以及原料總重量 1%的 H3BO3、原料總重量 2%的AlF3、原料總重量2%的BaClJt為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1480°C焙燒6h，出爐冷卻后將合成物過篩即得LED用熒光粉，該熒光粉表達(dá)式為L(zhǎng)aa96Sr2Al
O. 8^ . 2Ο5 '· Ce 0.03) Sm O. 005，Ho 0. 005) Y 0.005。實(shí)施例4所得的熒光粉的掃描電鏡圖如圖4所示，熒光粉顆粒粒徑約6-8 μ m,形貌規(guī)整，分布均勻。實(shí)施例5稱取O. 982mol La203、0. 8mol Α1203、0· 2mol Ga203、0. 02mol Ce02、4mol SrCO3>0. 005molSm203、0. OOlmolLu2O3, 0. OOlDy2O3, 0. OOlmolHo2O3 以及原料總重量 I % 的 H3BO3'原
料總重量I %的Na2CO3、原料總重量I %的SrCl2、原料總重量I %的NH4Cl作為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1450°C焙燒7h，出爐冷卻后將合成物過篩即得，所得突光粉表達(dá)式為 La。.S382Sr2Ala8Gaa2O5 = Ce3+Q.。3，Sm3+。. ■，Ho\ 001, Lu\ 001, Dy3+。. Q(I1。所得突光粉的發(fā)射光譜圖見圖3。實(shí)施例6稱取O. 799mol La203> Imol Α120、0· 40mol Ce02、4mol SrC03、0. OlmolY2O3 以及原料總重量2%的BaCl2作為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1480°C焙燒6h，出爐冷卻后將合成物過篩即得LED用熒光粉，其表達(dá)式為L(zhǎng)aa 799Sr2AlO5: Ce3+。. 2，Y\cu。所得熒光粉的發(fā)射光譜圖見圖3。實(shí)施例7稱取0.835mol La203、0. 8mol Al20、4mol SrC03、0. 015molLu203 以及原料總重量2%的SrCl2作為助熔劑并混合均勻，將上述混合物置于還原氣氛爐中于1470°C焙燒6. 5h，出爐冷卻后將合成物過篩即得LED用熒光粉，該熒光粉表達(dá)式為L(zhǎng)aa 835Sr2A105:Ce3+ai5，Lu3+α(115。所得熒光粉的發(fā)射光譜圖見圖3。
權(quán)利要求
1.一種LED用熒光粉，其特征在于，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)ai_x_ySr2 (AlhGaz) O5: Ce3+X，J3+y，其中J為Dy、Nd、Ho、Gd、Sm、Y或Lu中的一種或兩種以上任意比例的組合，O. 01彡x彡O. 2，O.001 彡 y 彡 O. 02，O 彡 z 彡 O. 3。
2.如權(quán)利要求I所述的LED用熒光粉，其特征在于，J為Nd和Gd按摩爾比1:1-1:3的組合。
3.如權(quán)利要求I所述的LED用熒光粉，其特征在于，X的取值范圍為O.02-0. 06。
4.權(quán)利要求I或2或3所述的LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 Cl)按權(quán)利要求I結(jié)構(gòu)式中的化學(xué)計(jì)量比稱取La2O3、Al2O3、Ga2O3、CeO2、SrCO3和J的氧化物，混合均勻后得混合原料； (2)往步驟(I)的混合原料中加入助熔劑并混合均勻，然后置于還原氣氛爐中在1400-1550°C焙燒 2-8h ； (3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物冷卻后過篩，即得。
5.如權(quán)利要求4所述LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，所用助熔劑的用量為混合原料總重量得1_5%。
6.如權(quán)利要求4或5所述LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，所用助熔劑選自NaF、NH4CUAlF3^ H3BO3> BaCl2, SrCl2或Na2CO3中的一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。
7.如權(quán)利要求6所述LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，所用助熔劑為SrCl2與AlF3按重量比1:1-1:4形成的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED用熒光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a1-x-ySr2(Al1-zGaz)O5:Ce3+x,J3+y，其中J為Dy、Nd、Ho、Gd、Sm、Y或Lu中的一種或兩種以上任意比例的組合，0.01≤x≤0.2,0.001≤y≤0.02,0≤z≤0.3。制備方法按結(jié)構(gòu)式中的化學(xué)計(jì)量比稱取La2O3、Al2O3、Ga2O3、CeO2、SrCO3和J的氧化物，加入助熔劑并混合均勻，然后置于還原氣氛爐中在1400-1550℃焙燒2-8h，最后將得到的產(chǎn)物冷卻后過篩，即得。本發(fā)明的熒光粉可以在近紫外或藍(lán)光激發(fā)下發(fā)射出黃綠色至橙紅光，它可以作為藍(lán)光LED芯片激發(fā)下的白光LED用熒光粉，并且發(fā)光性能好、物相純度高、制備工藝簡(jiǎn)單且易于操作。
文檔編號(hào)C09K11/80GK102888221SQ201210420580
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者符義兵, 何錦華, 梁超, 滕曉明 申請(qǐng)人:江蘇博睿光電有限公司