一種黃橙-橙紅色熒光材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黃橙-橙紅色熒光材料，其特征在于：按照分子式(Sr0.995-x-y-zCaxBayNz)2(Si1-bMb)O4:0.01Eu2+中的元素比例，稱取原料：①當M為Al、B、Ga、In或Ti中一種或幾種時，N為Sc、Y、La或Gd中一種或幾種，0.15≤x≤0.5,0≤y≤0.03，0≤z≤0.04,0≤b≤0.08，②當M為Ge時，0.15≤x≤0.5，0≤y≤0.03，z=0,0≤b≤0.08，③當M為P時，N為Li、Na或K中一種或幾種，0.15≤x≤0.5，0≤y≤0.03，0≤z≤0.04,0≤b≤0.08，按各元素的氧化物等作為原料。混合后在還原氣氛下加熱至1300℃-1500℃，焙燒4-8h，冷卻至室溫即得到硅酸鹽基質中的熒光粉。本方案增加了發(fā)射光譜中的紅色成分以滿足“暖白光”照明的需求，同時，通過陰陽離子取代樣品的熱穩(wěn)定性也得到提高。
【專利說明】一種黃橙-橙紅色熒光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于照明LED的熒光材料及其制備方法。
【背景技術】[0002]傳統(tǒng)的照明光源包括白熾燈和熒光燈。最先普及的是白熾燈，因其效能的原因大量地被突光燈替代。然而就突光燈而言，由于其含有微量的Hg對環(huán)境并不友好；同時,這些傳統(tǒng)光源的能效相對較低、壽命相對較短，不利于節(jié)能經濟的發(fā)展。自上世紀末，GaN基藍光發(fā)光二極管(LED)技術突破后，LED應用已從顯示領域發(fā)展到背光照明、裝飾照明、交通信號照明，并已開始進入以白光LED (WLEDs)為主的普通照明應用。與傳統(tǒng)的照明技術相t匕，WLEDs具有顯著的優(yōu)勢:包括體積小、耗電量低、發(fā)熱量小、壽命長、環(huán)保等優(yōu)點。
[0003]藍光激發(fā)的WLEDs是在藍光LED芯片上涂覆可以吸收藍光的黃色熒光粉，使其發(fā)射的黃光與剩余的藍光復合而形成白光。目前國際上商業(yè)應用最廣泛的WLEDs技術是采用黃色熒光粉(如日本日亞化學公司具有專利技術的(YhGda)3(AlgGab)5O12:Ce3+，簡稱YAGiCe)與藍色LED芯片結合的方法實現(xiàn)的。該方法雖然可獲得高效的白光LED光源，但該光源由于缺乏紅色成分，所以存在顯色指數(shù)偏低、色溫偏高O5500K)以及高溫光衰嚴重等缺點，難以滿足普通照明“暖白光”的需求。目前，科研工作者一方面在努力增加YAG:Ce發(fā)射光譜的紅色成分，一方面在積極開發(fā)新型的黃橙-橙紅色熒光材料，以此來解決“暖白光”照明的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述白光照明LED方案中，黃色熒光粉缺乏紅色光譜，顯色指數(shù)偏低、色溫偏高、及高溫光衰嚴重的問題，本發(fā)明提出一種黃橙-橙紅色熒光材料，及其制備方法，其技術方案如下:
[0005]一種黃橙-橙紅色熒光材料，其化學組成式為:
[0006](Sr0 995_x_y_zCaxBayNz) 2 (Si1^bMb) O4:0.0IEu2+,其中:
[0007]I)當M為Al、B、Ga、In或Ti中的一種或幾種時，N為Sc、Y、La或Gd中一種或幾種，且 0.15 ≤ X ≤ 0.5，O ≤ y ≤ 0.03，O ≤ z ≤ 0.04，O ≤ b ≤ 0.08 ;
[0008]2)當 M 為 Ge 時，0.15 ≤ X ≤ 0.5，O ≤ y ≤ 0.03，z=0, O ≤ b ≤ 0.08 ;
[0009]3)當M為P時，N為L1、Na或K中一種或幾種，0.15≤x≤0.5，O≤y≤0.03，O ≤ z ≤ 0.04，O ≤ b ≤ 0.08。
[0010]本方案的優(yōu)選者有:
[0011]熒光材料其基本結構為α ’ -Sr2SiO4組成的正交晶體結構者；
[0012]分子式中的其中的Si可以被B、Al、Ga、Ge、P部分取代，所取代的摩爾百分比為
O ~8% ；
[0013]熒光材料在發(fā)射光譜中發(fā)射波長范圍為500nm-700nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長范圍為 300nm-500nm 者。[0014]作為黃橙-橙紅色熒光材料基本方案的制備方法，包括下步驟:
[0015]I)按照(Sra 995HCaxBayNz)2(SihbMb)O4 = 0.01Eu2+ 中的元素比例，分下列三種情況稱取原料::
[0016]①當M為Al、B、Ga、In或Ti中一種或幾種時，N為Sc、Y、La或Gd中一種或幾種，
0.15≤X≤0.5，O≤y≤0.03，O≤z≤0.04，O≤b≤0.08，各原料包括:
[0017]含有Sr、Ca或Ba的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種；
[0018]含N的單質、氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種；
[0019]含Si的氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種；
[0020]含M的氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種；
[0021]含Eu的單質、氧化物或硝酸鹽中的一種或幾種。
[0022]②當M為Ge時，0.15≤X≤0.5，O≤y≤0.03，z=0, O≤b≤0.08，按各元素化
學計量比計算并稱取各原料，其中該原料包括:
[0023]含Ge的氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種；
[0024]以及其他原料同①。
[0025]③當M為P時，N為L1、Na或K中一種或幾種，0.15≤x≤0.5，O≤y≤0.03，O ^ z ^ 0.04, O ^ b ^ 0.08，按各元素化學計量比計算并稱取各原料，其中該原料包括:
[0026]含有P的氧化物、磷酸鹽中的一種或幾種；
[0027]含有N的氧化物、碳酸鹽中的一種或幾種；
[0028]以及其他原料同①。
[0029]2)將上述原料均勻混合，在還原氣氛下，將混合物加熱至1300°C -1500°C，焙燒4_8h，隨爐冷卻至室溫。
[0030]在較好的實施者中，步驟2)中還原氣氛為氮氣、氫氣的混合氣氛。
[0031]本方案帶來的有益效果有:
[0032]在Sr2SiO4:Eu2+硅酸鹽基質中通過陰陽離子替換實現(xiàn)了發(fā)射光譜向長波長方向的移動，增加了發(fā)射光譜中的紅色成分，利于提高光源的顯色性，亦能調節(jié)整體發(fā)光相對色溫的效果，滿足“暖白光”照明的需求。同時，通過陰陽離子取代，樣品的熱穩(wěn)定性也得到了提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0034]圖1是本發(fā)明實施例1、2、3、4、6的XRD衍射圖譜；
[0035]圖2是本發(fā)明實施例1的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0036]圖3是本發(fā)明實施例2的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0037]圖4是本發(fā)明實施例3的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0038]圖5是本發(fā)明實施例4的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0039]圖6是本發(fā)明實施例5的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0040]圖7是本發(fā)明實施例6的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0041]圖8是本發(fā)明實施例7的激發(fā)、發(fā)射光譜圖；
[0042]圖9是本發(fā)明實施例1、2、3、6的熱猝滅曲線圖；[0043]圖10是本發(fā)明實施例1、2、3、6的歸一化熱猝滅曲線圖。
【具體實施方式】
[0044]實施例1
[0045]根據(jù)Srh27Caa72SiO4 = 0.01Eu2+熒光粉來確定原料組分和配比。
[0046]原料配比如表一所示。
[0047]表一:SrL27Ca0.72Si04:0.01Eu2+ 熒光粉的配比
【權利要求】
1.一種黃橙-橙紅色熒光材料，其特征在于:其化學組成式為:
(Sr0.995-x-y-zCaxBayNz) 2 (Si^bMb) O4:0.0IEu2+,其中: 1)iMSAl、B、Ga、In*Ti中的一種或幾種時，N為Sc、Y、La或Gd中一種或幾種，且0.15 ≤ X ≤ 0.5，O ≤ y ≤ 0.03，O ≤ z ≤ 0.04，O ≤ b ≤ 0.08 ;
2)當M 為 Ge 時，0.15 ≤X ≤ 0.5，O ≤ y ≤ 0.03，z=0, O ≤ b ≤ 0.08 ; 3)當M為P時，N為L1、Na或K中一種或幾種，0.15≤X≤0.5，0≤y≤0.03，O ≤ z ≤ 0.04，O ≤ b ≤ 0.08。
2.根據(jù)權利要求1所述一種黃橙-橙紅色熒光材料，其特征在于，該熒光材料其基本結構是α ’ -Sr2SiO4組成的正交晶體結構。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種黃橙-橙紅色熒光材料，其特征在于:其中的Si可以被B、Al、Ga、Ge、P部分取代，所取代的摩爾百分比為O~8%。
4.根據(jù)權利要求3中所述的一種黃橙-橙紅色突光材料，其特征在于:該突光材料在發(fā)射光譜中發(fā)射波長范圍為500nm-700nm，在激發(fā)光譜中激發(fā)波長范圍為300nm_500nm。
5.一種黃橙-橙紅色熒光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按照(Sr。.995_x_y_zCaxBayNz)2(SipbMb)O4:0.01Eu2+中的元素比例，分下列三種情況稱取原料:: ①當M為Al、B、Ga、In或Ti中一種或幾種時，N為Sc、Y、La或Gd中一種或幾種，0.15≤X≤0.5，O≤y≤0.03，O≤z≤0.04，O≤b≤0.08，各原料包括: 含有Sr、Ca或Ba的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽中的一種或幾種； 含N的單質、氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種； 含Si的氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種； 含M的氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種； 含Eu的單質、氧化物或硝酸鹽中的一種或幾種。 ②當M為Ge時，0.15≤X≤0.5，O≤y≤0.03，z=0，O≤b≤0.08，按各元素化學計量比計算并稱取各原料，其中該原料包括: 含Ge的氧化物、能夠轉化為氧化物的化合物中的一種或幾種； 以及其他原料同①。 ③當M為P時，N為L1、Na或K中一種或幾種，0.15≤X≤0.5，0≤y≤0.03，O ^ z ^ 0.04, O ^ b ^ 0.08，按各元素化學計量比計算并稱取各原料，其中該原料包括: 含有P的氧化物、磷酸鹽中的一種或幾種； 含有N的氧化物、碳酸鹽中的一種或幾種； 以及其他原料同①。2)將上述原料均勻混合，在還原氣氛下，將混 合物加熱至1300°C-1500°C，焙燒4_8h，隨爐冷卻至室溫。
6.根據(jù)權利要求5的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中還原氣氛為氮氣、氫氣的混合氣氛。
【文檔編號】C09K11/59GK103589424SQ201310438149
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權日:2013年9月24日
【發(fā)明者】慈志鵬, 黃德冰, 陳友三, 魏嵐, 李堯, 王育華 申請人:廈門通士達新材料有限公司