本發(fā)明涉及稀土發(fā)光材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種白光LED用硼酸鹽紅色熒光粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

白光LED是一種將電能轉(zhuǎn)換為白光的固態(tài)半導(dǎo)體器件，又稱半導(dǎo)體照明，具有效率高、體積小、壽命長、安全、低電壓、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點，被人們看成是繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈之后第四代照明光源，是未來照明市場上的主流產(chǎn)品。

目前出現(xiàn)了各種各樣的白光LED制備方法，其中藍光LED芯片與黃色熒光材料組合、藍光LED芯片與紅色和綠色熒光材料組合、紫光LED芯片與三基色熒光材料組合這三種方法以價格低、制備簡單成為制備白光LED的主要方法。藍光LED芯片與黃色熒光材料組合是研究最早也是最成熟的方法，制備的白光LED發(fā)光效率已經(jīng)遠遠超過白熾燈，但是顯色指數(shù)低，色溫高，不能作為室內(nèi)照明使用。為了提高白光LED的顯色性，各國科學(xué)家研發(fā)了藍光LED芯片與紅、綠色熒光材料組合和紫光LED芯片與紅、綠、藍三基色熒光材料組合另外兩種實現(xiàn)白光LED的方法。

目前InGaN芯片的發(fā)射波長已經(jīng)移至近紫外區(qū)域, 能為熒光粉提供更高的激發(fā)能量，進一步提高白光LED的光強。由于紫外光不可見, 紫外激發(fā)白光LED的顏色只能由熒光粉決定，因此顏色穩(wěn)定，顯色指數(shù)高，使用近紫外InGaN芯片和藍、黃熒光粉或者與三基色熒光粉組合來實現(xiàn)白光的方案成為目前白光LED行業(yè)發(fā)展的重點。紅色熒光粉是該方案中不可缺少的成分。

近年來，一些其它體系的（橙）紅色熒光粉被開發(fā)。莊衛(wèi)東等人報道了Eu²⁺激活硫化物(Sr, Ca)S：Eu²⁺在460nm激發(fā)下，發(fā)射峰波長為600nm，當SrS中的Sr²⁺被Ca²⁺逐漸被取代后，發(fā)射峰由600紅移到647nm。但這種熒光粉穩(wěn)定性差、容易潮解。Xie R等人報道了在10atm N₂和1800℃保溫2h的條件下獲得CaAlSiN₃：Eu²⁺紅色熒光粉；Hoppe等人報道了先讓金屬與N₂在550~800℃反應(yīng)制備堿土、稀土氮化物，然后在1500~1600℃及1atm N₂的保護下與Si₃N₄反應(yīng)下制備(Ba_2-xEu_x)₂Si₅N₈紅色熒光粉；總的來說，氮化物、氮氧化物這類紅色熒光粉合成工藝都比較復(fù)雜，合成條件比較苛刻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種分散性好、顆粒度均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好和發(fā)光效率高的白光LED用硼酸鹽紅色熒光粉及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種白光LED用硼酸鹽紅色熒光粉，具有如下化學(xué)表示式：TbZn_1-x (B₅O₁₀)： xMn²⁺ ，式中，x為0.001～0.10。

本發(fā)明硼酸鹽紅色熒光粉的制備方法包括如下步驟：（1）按化學(xué)式TbZn_1-x(B₅O₁₀)： xMn²⁺的化學(xué)計量比稱取相應(yīng)的原料，所述原料分別為七氧化四鋱、氧化鋅、硼酸和碳酸錳，其中x為0.001～0.10；（2）研磨混勻得到混合物；將該混合物裝入坩堝，在高溫爐內(nèi)于還原氣氛和800～1050℃條件下燒結(jié)3～7小時，后冷卻到室溫得到所述硼酸鹽紅色熒光粉。

進一步地，所述原料優(yōu)選摩爾比的比例為Tb₄O₇：ZnO：H₃BO₃：MnCO₃ =0.25：( 0.999~0.9)：5：(0.001~0.10)。

進一步地，所述還原氣氛為氮氫混合氣或CO氣氛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的熒光粉以硼酸鹽為基質(zhì)材料，具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好，發(fā)光效率高，原料價廉、易得、制備溫度低等優(yōu)點。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明提供的實施例1制備的熒光粉體發(fā)射光譜圖；

圖2 是本發(fā)明提供的實施例1制備的熒光粉體激發(fā)光譜圖；

圖3 是本發(fā)明提供的實施例1制備的XRD圖譜。

具體實施方式

實施例1

按照TbZn_0.999 (B₅O₁₀)： 0.001Mn²⁺稱取Tb₄O₇、ZnO、H₃BO₃和MnCO₃，它們之間的摩爾比為0.25：0.999：5： 0.001，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在800℃焙燒7小時，后冷卻到室溫，得到硼酸鹽紅色熒光粉。

圖1 是實施例1制備的熒光粉體發(fā)射光譜圖，激發(fā)波長365nm；圖2 是實施例1制備的熒光粉體激發(fā)光譜圖，監(jiān)控波長625nm；圖3 是實施例1制備的XRD圖譜，TbZnB₅O₁₀的標準圖譜ICSD：404539。從圖1中可以看出，本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于365nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為365nm，從圖2中可以看出，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于625nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的硼酸鹽紅色熒光粉。從圖3中可以看出，本實施例的熒光粉XRD圖譜與TbZnB₅O₁₀的標準圖譜吻合較好，說明本實施例的熒光粉物相較純。

實施例2

按照TbZn_0.995(B₅O₁₀)： 0.005Mn²⁺稱取Tb₄O₇、ZnO、H₃BO₃和MnCO₃，它們之間的摩爾比為0.25：0.995：5： 0.005，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在900℃焙燒5小時，后冷卻到室溫，得到硼酸鹽紅色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于365nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為365nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于625nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的硼酸鹽紅色熒光粉。

實施例3

按照TbZn_0.99 (B₅O₁₀)： 0.01Mn²⁺稱取Tb₄O₇、ZnO、H₃BO₃和MnCO₃，它們之間的摩爾比為0.25：0.99：5： 0.01，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在950℃焙燒4小時，后冷卻到室溫，得到硼酸鹽紅色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于365nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為365nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于625nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的硼酸鹽紅色熒光粉。

實施例4

按照TbZn_0.95 (B₅O₁₀)： 0.05Mn²⁺稱取Tb₄O₇、ZnO、H₃BO₃和MnCO₃，它們之間的摩爾比為0.25：0.95：5： 0.05，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于5%H₂+95%N₂（體積比）的氮氫混合氣氛下在1000℃焙燒4小時，后冷卻到室溫，得到硼酸鹽紅色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于365nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為365nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于625nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的硼酸鹽紅色熒光粉。

實施例5

按照TbZn_0.9 (B₅O₁₀)： 0.1Mn²⁺稱取Tb₄O₇、ZnO、H₃BO₃和MnCO₃，它們之間的摩爾比為0.25：0.9：5： 0.1，充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩堝中，再放入高溫爐中于5%H₂+95%N₂（體積比）的氮氫混合氣氛下，在1050℃焙燒3小時，后冷卻到室溫，得到硼酸鹽紅色熒光粉。

本實施例的熒光粉激發(fā)譜為一寬譜，覆蓋了紫外和紫光區(qū)域，激發(fā)峰位于365nm附近，光譜峰值高，說明本實施例的熒光粉可以被紫外和紫光芯片有效激發(fā)。當發(fā)射光譜的激發(fā)波長為365nm，本實施例的熒光粉的發(fā)射為二價銪的寬帶藍光發(fā)射，發(fā)射峰位于625nm附近，說明本實施例的熒光粉適合做紫外和紫光激發(fā)的硼酸鹽紅色熒光粉。

上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。