一種白光led用高效類球型綠色熒光粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種白光LED用高效類球型綠色熒光粉的制備方法，屬于發(fā)光材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明的方法是將合成原料與粘合劑采用濕法混合再進行噴霧造粒，獲得高度分散的類球型粉體前驅(qū)體；而第二步的燒結(jié)為2次燒結(jié)，第一次燒結(jié)為低溫的氧化氣氛燒結(jié)，去除粘合劑，使粉體初步成型，把初步成型的粉體和助熔劑進行混合，形成第二次燒結(jié)的前驅(qū)體，第二次燒結(jié)為高溫的還原氣氛燒結(jié)，得到最終產(chǎn)品的形成過程。本發(fā)明所采用的方法不但實現(xiàn)了原料的高度均勻混合，同時通過兩次不同條件的燒結(jié)，也實現(xiàn)了對粉體成型顆粒的控制，所獲得的產(chǎn)品顆粒一致性好，晶化程度高，發(fā)光量子效率高。
【專利說明】一種白光LED用高效類球型綠色熒光粉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體照明相關(guān)的發(fā)光材料領(lǐng)域，涉及白光LED用熒光材料的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 白光LED必將隨著效率的提高和成本的降低而進入普通照明市場，如果想實現(xiàn) 3000K色溫，顯示指數(shù)Ra大于80,白光LED的封裝必須使用綠色熒光粉和紅色熒光粉調(diào)配 光譜，白光中綠色光的成分會占到60%以上，因此綠色熒光粉的發(fā)光效率會嚴重影響白光 LED的整體效率。
[0003] 目前LED綠色熒光粉主要為硅酸鹽體系和鋁酸鹽體系，硅酸鹽體系由于水解過程 的存在會導(dǎo)致其光衰和色坐標(biāo)漂移嚴重，因此鋁酸鹽將是LED綠色熒光粉的主流體系。
[0004] 目前現(xiàn)有技術(shù)中，制備LED綠色鋁酸鹽熒光粉的方法主要為固相法和共沉淀法。
[0005] 固相法是簡單高效的方法，但是由于其混料過程難以保證原料的均勻性，同時對 于原料的初始狀態(tài)要求苛刻，這會增加制造成本，同時不均勻的原料混合體系會造成產(chǎn)品 的顆粒分布較寬，導(dǎo)致產(chǎn)率較低，同時不符合粒度要求的大顆粒會造成產(chǎn)品過于破碎，降低 產(chǎn)品的光效。此外原料的不均勻性會導(dǎo)致產(chǎn)品中雜質(zhì)相較多，同時會影響產(chǎn)品的晶化程度， 因此會降低產(chǎn)品的光效。LED綠色鋁酸鹽熒光粉中原料之間的密度差異較大，Lu 2O3的密度 為Al2O3密度的3倍左右，因此采用固相法會導(dǎo)致原料的混合均勻度較低，產(chǎn)品的光效受到 影響。
[0006] 共沉淀法雖然可以實現(xiàn)原料分子量級的均勻混合，但是由于原料純度遠低于氧化 物，會引入雜質(zhì)而降低光效，同時共沉淀會導(dǎo)致粉體的一次顆粒過小，粉體顆粒內(nèi)晶界過 多，降低粉體的量子效率，同時燒結(jié)后粉體的顆粒之間團聚較嚴重，因此后期分散較困難。
[0007] 關(guān)于LED用鋁酸鹽熒光粉的制備技術(shù)已經(jīng)有相關(guān)的文獻：一種LED用綠色熒 光粉及其制備方法（201210064017)，LED用黃綠色熒光粉的制備方法（201210075093)， LED用黃色熒光粉的制備方法（201210074629)，白光LED用YAG熒光粉的制造方法 (201010132042)，一種白光LED用黃色熒光粉的合成方法（200910265014)，這些文獻報道 的技術(shù)中對于原料的預(yù)處理和混合均做了相關(guān)的創(chuàng)新，但是仍然不能從根本上解決原料的 均勻性和粉體燒結(jié)后的均勻性問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對上述領(lǐng)域中的不足，提出的一種制備方法：其結(jié)合了固相法和液相法 的優(yōu)點，可以解決固相法顆粒分布不均勻的問題，可以解決原料的純度問題，同時可以提高 粉體顆粒的結(jié)晶性，進而提高發(fā)光效率。
[0009] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：是把原料濕混和噴霧造粒引入到粉體的預(yù)處理過程 中，實現(xiàn)粉體的高度均勻混合和分散，所獲得產(chǎn)品顆粒分布均勻，發(fā)光量子效率高。
[0010] 一種白光LED用高效類球型綠色熒光粉的制備方法，其綠色熒光粉為 Lu3Al5O12 = Ce,所用到的合成原料為：Lu203, Al2O3, CeO2，輔劑為粘合劑和助熔劑，制備方法包 括如下步驟：
[0011] 第一步是按照化學(xué)計量比配合成原料，然后采用濕法將合成原料和粘合劑混合均 勻，獲得均勻的粉漿，然后對粉漿進行噴霧干燥造粒，獲得高度分散的類球型粉體前驅(qū)體；
[0012] 第二步是燒結(jié)，燒結(jié)分為2次燒結(jié)，第一次燒結(jié)為低溫的氧化氣氛燒結(jié)，去除粘合 劑，使粉體初步成型，把初步成型的粉體和助熔劑進行混合，形成第二次燒結(jié)的前驅(qū)體，第 二次燒結(jié)為高溫的還原氣氛燒結(jié)。
[0013] 所述粘合劑為聚氧化乙烯，添加量為合成原料總重量的0. 5% -5%。
[0014] 所述助熔劑為氟化物，氯化物，硼酸中的一種或幾種，添加量為合成原料總重量的 6% -16%〇
[0015] 所述助熔劑為 SrF2、AlF3、SrF2、NH4F、BaF 2、NH4Cl、MgF2、CeF3、SrCl2、NaF、CaF 2，H3BO3 中的一種或多種。
[0016] 所述第一次燒結(jié)溫度為700°C -1300°C，燒結(jié)時間為1. 5-2. 5小時。
[0017] 所述第二次燒結(jié)溫度為1450°C -1600°C，燒結(jié)的時間為1. 5-5小時，燒結(jié)氣氛為體 積比 H2: N2 = 3:2。
[0018] 所述噴霧干燥溫度為60°C _120°C。
[0019] 所述初步成型的粉體需過100目篩后再與助熔劑混合。
[0020] 所述濕法混合為在球磨罐體中，60rpm進行研磨2h。
[0021] 所述燒結(jié)后還包括產(chǎn)物的純化處理過程，所述純化處理依次為球磨，酸洗，再水 洗。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：
[0023] 通過高溫固相法實現(xiàn)粉體的高度均勻混合是比較困難的，而通過共沉淀法獲得產(chǎn) 品顆粒團聚較嚴重，不容易分散。本發(fā)明所得產(chǎn)品的顆粒一致性好，可以提高產(chǎn)品發(fā)光性能 的一致性，改善應(yīng)用效果，同時可以提高產(chǎn)品的產(chǎn)率，降低產(chǎn)品的成本。
[0024] 本發(fā)明原料采用濕法球磨方式均勻混合，可以減少雜質(zhì)相的存在、提高中間相的 轉(zhuǎn)換程度和促進反應(yīng)的進行，進而可以提高產(chǎn)品顆粒的晶化程度，提高產(chǎn)品的發(fā)光量子效 率。本發(fā)明所采用的方法不但實現(xiàn)了原料的高度均勻混合，同時通過兩次不同條件的燒結(jié)， 也實現(xiàn)了對粉體成型顆粒的控制，所獲得的產(chǎn)品顆粒一致性好，晶化程度高，發(fā)光量子效率 尚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1現(xiàn)有共沉淀法制備的鋁酸鹽綠粉SEM圖，
[0026] 圖2本發(fā)明技術(shù)鋁酸鹽綠粉SEM圖。

【具體實施方式】
[0027] 將原料Lu2O3, Al2O3, CeO2按照化學(xué)計量比稱量，然后加入到去離子水中，再加入粘 合劑（聚氧化乙烯（PEO)，混合均勻，然后對此粉體漿料進行噴霧干燥，獲得的產(chǎn)物為類球 型的粉體顆粒。對此粉體進行一次氧化氣氛燒結(jié)，目的是去除多余的粘合劑，同時產(chǎn)品可以 初步成型。再加入助熔劑，進行二次燒結(jié)，這是產(chǎn)品的最后成型階段，二次燒結(jié)的氣氛是還 原氣氛，燒結(jié)后獲得的產(chǎn)品經(jīng)過球磨，酸洗，水洗的后處理，既得產(chǎn)品。
[0028] 實施例1 :
[0029] 稱量 119. 38g Lu2O3, 50. 98g Al2O3, L 72g CeOjP L 72g 聚氧化乙烯加入到 IL去離 子水中，然后放到球磨罐體中，60rpm進行研磨2h，將獲得粉漿進行噴霧干燥，干燥器的出 口溫度為85°C，將獲得干燥粉體進行一次燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為氧化氣氛，燒結(jié)溫度為1100°C， 燒結(jié)時間為2h，將獲得的粉體過100目尼龍篩混合均勻，同時混入15. 49g SrFjP 0. 86g H3BO3，作為助熔劑，采用V型混料機混合3h，再進行還原氣氛燒結(jié)，燒結(jié)的溫度為1550°C，燒 結(jié)的時間為2h，燒結(jié)氣氛為H 2:N2= 3:2 (體積比），燒結(jié)后的粉體經(jīng)過球磨，酸洗，水洗后處 理工藝，形成產(chǎn)品。
[0030] 產(chǎn)品SEM圖，如圖2所示。
[0031] 圖1為現(xiàn)有的產(chǎn)品SEM圖，是采用共沉淀法制備得到的產(chǎn)品。
[0032] 從對比來看，本發(fā)明制備的綠色熒光粉類似球形，粒度分布均勻。封裝成LED后， 光散射和漫反射較少，避免了熱量的堆積，出光效率會有提高。
[0033] 實施例2 (按照表中所述的工藝條件，按照實施例1的方法進行實施）可以選擇多 種實施方式和條件。
[0034] 表 1
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種白光LED用高效類球型綠色熒光粉的制備方法，其綠色熒光粉為Lu 3Al5012:Ce， 所用到的合成原料為：Lu203, A1203, Ce02，輔劑為粘合劑和助熔劑，制備方法包括如下步驟： 第一步是按照化學(xué)計量比配合成原料，然后采用濕法將合成原料和粘合劑混合均勻， 獲得均勻的粉漿，然后對粉漿進行噴霧干燥造粒，獲得高度分散的類球型粉體前驅(qū)體； 第二步是燒結(jié)，燒結(jié)分為2次燒結(jié)，第一次燒結(jié)為低溫的氧化氣氛燒結(jié)，去除粘合劑， 使粉體初步成型，把初步成型的粉體和助熔劑進行混合，形成第二次燒結(jié)的前驅(qū)體，第二次 燒結(jié)為高溫的還原氣氛燒結(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述粘合劑為聚氧化乙烯，添加量為合成原料總 重量的〇. 5% -5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述助熔劑為氟化物，氯化物，硼酸中的一種或幾 種，添加量為合成原料總重量的6% -16%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，所述助熔劑為SrF 2、A1F3、SrF2、NH4F、BaF 2、NH4C1、 MgF2、CeF3、SrCl2、NaF、CaF2, H3B03中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述第一次燒結(jié)溫度為700°C _1300°C，燒結(jié)時間 為1. 5-2. 5小時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述第二次燒結(jié)溫度為1450°C -1600°C，燒結(jié)的時 間為1. 5-5小時，燒結(jié)氣氛為體積比H2:N2= 3:2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述噴霧干燥溫度為60°C _120°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述初步成型的粉體需過100目篩后再與助熔劑 混合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述濕法混合為在球磨罐體中，60rpm進行研磨 2h〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，所述燒結(jié)后還包括產(chǎn)物的純化處理過程，所述純 化處理依次為球磨，酸洗，再水洗。
【文檔編號】C09K11/80GK104498035SQ201410710518
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】權(quán)恒道, 張琳 申請人:北京宇極科技發(fā)展有限公司