一種藍色到青色顏色可調熒光粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術領域，具體的，涉及一種藍色到青色顏色可調熒光粉及其制備方法。
【背景技術】
[0002]突光粉轉換型白光發(fā)光二極管(Phosphor-convertedwhite light-emittingd1des, pc-LEDs)具有高亮度、體積小、壽命長、不易破壞、容易設計、轉換快速和環(huán)境友好等顯著特點，未來將取代白熾燈、熒光燈、鈉燈等成為新一代的照明光源。盡管至今已有幾種封裝WLEDs的方法，但采用近紫外(n-UV) InGaN基芯片組合三基色(紅、綠和藍)熒光粉被認為是最方便的途徑。目前，主要的商用近紫外InGaN基LEDs熒光粉為藍粉BaMgAlltlO17:Eu2+、綠粉ZnS: (Cu+，Al3+)和紅粉Y2O2S:Eu3+。但是這些熒光粉都存在一定的缺點，最后封裝的WLEDs存在色溫、顯示指數、發(fā)光效率和化學穩(wěn)定性等方面的缺陷。其中，藍色熒光粉由于其發(fā)光效率低，藍光易于被紅色和綠色熒光粉吸收等問題，影響近紫外激發(fā)的三基色熒光粉發(fā)光性能，從而使白光LED性能降低。
[0003]有關可以被近紫外有效激發(fā)的藍、綠、紅色熒光粉一直是人們研究的重要方向。目前，有報道過一種類似的發(fā)光顏色可調的熒光材料LaGaO3:xTb3+，其中Tb3+離子的摻雜量為La3+離子的0.01-12%的摩爾數，它是一種發(fā)光顏色可以實現從藍色到綠色范圍內可調的熒光材料。但是，該熒光材料需要改變激發(fā)光源的波長及Tb3+離子的摻雜量來實現發(fā)光顏色可調。因此，有必要尋求新型的可以被350-410nm近紫外光有效激發(fā)的藍色到青色顏色可調的熒光粉。
[0004]硅酸鹽基質發(fā)光材料由于其具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，成為一類比較重要的熒光粉材料。另外，硅酸鹽熒光材料生產成本低，原料高純二氧化硅價廉易得，燒結溫度也比其他磷酸鹽、鋁酸鹽等體系要低，對合成過程中的降低能耗比較有利。高溫固相法具有制備工藝簡單，易于操作，設備易得，操作安全，條件容易控制的優(yōu)點。因此，設計并合成可用于近紫外InGaN芯片激發(fā)的發(fā)光顏色可調熒光粉材料具有廣闊的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現有技術的不足，提供了一種藍色到青色顏色可調熒光粉，可以通過調節(jié)激活離子Ce3+及電荷補償離子Li +的摻雜濃度，實現熒光粉從藍色到青色的逐漸可調。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案予以實現的。
[0007]—種藍色到青色顏色可調熒光粉，所述熒光粉的化學組成表示式為:Ca4_2xLixCexSi207F2;其中，x為激活離子Ce 3+相對堿土金屬離子Ca 2+占的摩爾百分比系數，0.001 ^ X ^ 0.10。
[0008]本發(fā)明熒光粉的基質材料為Ca4Si2O7F2, Ce3+為激活離子，Li +為電荷補償離子，x為激活離子Ce3+相對堿土金屬離子Ca2+占的摩爾百分比系數。本發(fā)明基質材料Ca4Si2O7F2能夠獲得近紫外光的高效激發(fā)，發(fā)光中心為三價稀土鈰離子Ce3+。在近紫外光激發(fā)下，隨著Ce3+離子摻雜濃度的增加，電荷補償離子Li+的含量也隨之增加，Ca 4_2xLixCexSi207F2的發(fā)光顏色由藍色逐漸變化到青色。具體的，當x=0.001，即Ce3+相對Ca2+占的摩爾百分比系數為0.001時，熒光粉組成為Ca3.998Li0.001Ce0.001Si207F2，在近紫外光激發(fā)下發(fā)出較強的藍光；當x=0.10，即Ce3+相對Ca2+占的摩爾百分比系數為0.10時，熒光粉組成為Ca 3.8(lLia 1(lCe(l.1(lSi207F2，在近紫外光激發(fā)下發(fā)出較強的青色光。
[0009]現有技術中公開了一種氯硅酸鹽熒光粉，其化學結構通式為LiCa3_xSi04Cl3:XR，R為Ce、Eu、Tb、Pr中的一種或幾種，O < 0.10雖然，組成該熒光粉的元素與本發(fā)明基本一致，但是，仍有以下幾點顯著的區(qū)別:(1)該氯硅酸鹽熒光粉與本發(fā)明的發(fā)光基質不同，本發(fā)明的發(fā)光基質是Ca4Si2O7F2,而氯硅酸鹽熒光粉的發(fā)光基質是LiCa3S14Cl3,是兩種完全不同的基質材料，而發(fā)光基質又是影響發(fā)光性質的關鍵因素，由此得知，兩種熒光粉的發(fā)光機理是無法類比的。(2)本發(fā)明中Li+是作為電荷補償離子進行摻雜的，而氯硅酸鹽熒光粉中的Li+是基質材料的一種組成元素。并且，本發(fā)明中Li +的摻雜含量是始終與Ce 3+相配合的，最大摻雜含量為0.10，假如Li+的摻雜含量由0.1增大至I而Ce 3+的摻雜量不變時，熒光粉的發(fā)光性質將會發(fā)生改變，不再與本發(fā)明所述熒光粉為同一化學物質。而假如將Li+和Ce3+的摻雜量從0.1同時增大時，熒光粉的發(fā)光強度會因為濃度猝滅原因而顯著變弱，發(fā)光性質變差。(3)雖C1、F兩種元素均為鹵素，但當將Cl替換成本發(fā)明的F時，熒光粉的發(fā)光顏色發(fā)生改變，同理，本發(fā)明的激活離子只能選擇Ce3+，而不能用其他稀土元素替換，一是熒光粉的發(fā)光顏色、強度發(fā)生改變，二是不能實現顏色的逐漸可調，三是所得熒光粉不一定可以被近紫外光有效激發(fā)。本發(fā)明所述熒光粉由激活離子Ce3+與電荷補償離子Li+共同摻雜于基質Ca4Si2O7F2中，可被近紫外光有效激發(fā)下，并且通過改變Ce 3+離子和Li +離子濃度，調節(jié)藍色光和青色光發(fā)射峰的比例，進而實現熒光粉材料從藍色光到青色光發(fā)射可調。
[0010]本發(fā)明的另一個目的是提供上述顏色可調熒光粉的制備方法，所述方法包括如下步驟:按照所述熒光粉化學組成表示式的化學計量比稱取原料，充分研磨混合均勻；將混合原料于還原氣氛中焙燒，然后自然冷卻到室溫；將所得產物取出，研磨即得到最終產品。
[0011]優(yōu)選的，所述的原料為鈰氧化物、鈰草酸鹽、鈰碳酸鹽或鈰硝酸鹽中的一種或多種、碳酸鈣或硝酸鈣中的一種或兩種、碳酸鋰或氟化鋰中的一種或兩種、二氧化硅和氟化銨。
[0012]為了使上述原料相互充分反應，生成本發(fā)明所述熒光粉，必須進行焙燒步驟。優(yōu)選的，所述焙燒溫度為800 ° C?1000 ° C，焙燒時間為4?12小時。
[0013]優(yōu)選的，所述混合原料在4或CO的還原氣氛中焙燒。
[0014]與現有技術相比，本發(fā)明有益效果在于:所述熒光粉由激活離子Ce3+與電荷補償離子Li+共同摻雜于基質Ca 4Si207F2中，可被近紫外光有效激發(fā)下，并且通過改變Ce 3+離子和Li+離子濃度，調節(jié)藍色光和青色光發(fā)射峰的比例，進而實現熒光粉材料從藍色光到青色光發(fā)射可調，具體的，隨著Ce3+離子摻雜濃度的增加，電荷補償離子Li +的含量隨之增加，Caf2xLLCe^i2O7F2的發(fā)光顏色由藍色逐漸變化到青色。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1熒光粉材料的X射線粉末衍射圖。
[0016]圖2為實施例1熒光粉材料在監(jiān)測408nm發(fā)射下的激發(fā)光譜。
[0017]圖3為實施例1-6熒光粉材料在365nm近紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜。
[0018]圖4為實施例1- 6熒光粉材料的色坐標圖。
[0019]圖注(圖3-4):a-實施例1熒光粉，b_實施例2熒光粉，c_實施例3熒光粉，d_實施例4熒光粉，e-實施例5熒光粉，f-實施例6熒光粉。