一種用于暖白光led的藍(lán)色熒光粉的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于近紫外光激發(fā)用熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]白光LED由于其效率高、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、安全性高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在固態(tài)照明業(yè)中扮演著重要角色，并很有可能替代白熾燈、熒光燈成為下一代照明光源，從而引起了人們廣泛的關(guān)注。隨著日本的日亞化學(xué)公司于1997年制造了世界上第一支白光二極管，照明技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了第三代。這種白光二極管由藍(lán)色的LED芯片和YAG: Ce熒光粉組成，YAG: Ce熒光粉在藍(lán)色LED的藍(lán)光激發(fā)下發(fā)射黃光，黃光與LED發(fā)射的藍(lán)光混合便得到白光。但這種白光LED存在著顯色指數(shù)低，光品質(zhì)差的缺點(diǎn)。
[0003]隨著人們對(duì)高質(zhì)量光照的要求，一種新型白光LED制備方法被發(fā)明，這種方法是將紫外光LED芯片和能被該芯片有效激發(fā)的兩種或多種熒光粉組合而形成白光LED。白光的形成則是由這些熒光粉在紫外光激發(fā)下產(chǎn)生的各色光混合而成，一般都是由紅、綠、藍(lán)三種顏色的光混合配比而成。由于該方案采用的是能量比較高的紫外光作為激發(fā)光源，從而可利用的能量比較多，而且可被紫外光激發(fā)的熒光粉相對(duì)于可被藍(lán)光激發(fā)的熒光粉來(lái)說(shuō)種類(lèi)更多。同時(shí)，白光的實(shí)現(xiàn)完全是由熒光粉各自的配比調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，紫外光LED芯片不參與白光的形成，從而能形成色純度和顯色指數(shù)很高的白光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)分析，提供一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法和應(yīng)用，該發(fā)明用傳統(tǒng)的高溫固相合成方法制備了一種性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率較高的β -NaSr1 XB03: xCe3+藍(lán)色熒光粉，χ 的范圍為 0.01-0.09，其中 β -NaSr 0.95B03:0.05Ce3+發(fā)光強(qiáng)度最高，在紫外光激發(fā)下，其與紅、綠色熒光粉混合可以實(shí)現(xiàn)低色溫的白色熒光，用于暖白光LED照明；制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，寬帶激發(fā)和發(fā)射，強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，顯色指數(shù)高。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSr1 XB03: xCe3+,式中χ為0.01-0.09，其制備方法包括如下步驟:
1)將分析純的Na2CO3'SrCO3, H3BO3和純度為99.99%的CeO 2置入瑪瑙研缽中充分研磨得到混合粉料，混合粉料中各元素摩爾比為Na:Sr:B:Ce=3: (1-χ): 1.03:χ，其中χ=0.01-0.09 ；
2)將上述混合粉料轉(zhuǎn)移至剛玉坩禍中并置入馬弗爐中進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為600°C，預(yù)燒時(shí)間為24h，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中再次充分研磨，得到預(yù)燒后的混合粉料；
3)將上述預(yù)燒后的混合物料轉(zhuǎn)移至剛玉坩禍中并置入馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為800°C，煅燒時(shí)間為48h，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中充分研磨，得到煅燒后的混合粉料；
4)將上述煅燒后的混合粉料用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，壓力為2Mpa，壓片直徑為13_;
5)將上述壓片在800°C、H2-Ar混合還原氣下燒結(jié)6h，H2-Ar混合還原氣中比和Ar的體積百分比分別為15%和85%，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中充分研磨，得到用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉。
[0006]—種所制備的用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的應(yīng)用，在紫外光激發(fā)下，與紅、綠色熒光粉混合可以實(shí)現(xiàn)低色溫的白色熒光，用于暖白光LED照明。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，寬帶激發(fā)和發(fā)射，強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好；制備的熒光粉與近紫外發(fā)光的LED芯片封裝成白色發(fā)光二極管，得到接近于太陽(yáng)顏色暖白光發(fā)光。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為實(shí)施例1制備的β -NaSr1 xB03:xCe3+的XRD圖譜。
[0009]圖2為實(shí)施例1制備的β-NaSr0.95B03:0.05Ce3+熒光粉的激發(fā)發(fā)射圖譜。
[0010]圖3 為實(shí)施例1 制備的 β -NaSr0.S5BO3:0.05Ce3+藍(lán)色熒光粉與 CaAlSiN3 = Eu2IlC色熒光粉以及Srh75Cah25(PO4)2:Eu2+綠色熒光粉混合后涂覆在工作電流為350mA的近紫外360nm InGaN LED芯片上所得器件的光致發(fā)光光譜。
具體實(shí)施方案
[0011]下面根據(jù)實(shí)施例更詳細(xì)的對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
[0012]實(shí)施例1:
一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSr0.S5BO3:0.05Ce3+，其制備方法包括如下步驟:
1)將分析純的Na2C03、SrCO3,H3BOjP純度為99.99%的CeO 2置入瑪瑙研缽中充分研磨得到混合粉料，混合粉料中各元素摩爾比為Na: Sr:B:Ce=3:0.95:1.03:0.05 ；
2)將上述混合粉料轉(zhuǎn)移至剛玉坩禍中并置入馬弗爐中進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為600°C，預(yù)燒時(shí)間為24h，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中再次充分研磨，得到預(yù)燒后的混合粉料；
3)將上述預(yù)燒后的混合物料轉(zhuǎn)移至剛玉坩禍中并置入馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為800°C，煅燒時(shí)間為48h，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中充分研磨，得到煅燒后的混合粉料；
4)將上述煅燒后的混合粉料用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，壓力為2Mpa，壓片直徑為13_;
5)將上述壓片在800°C、H2-Ar混合還原氣下燒結(jié)6h，H2-Ar混合還原氣中比和Ar的體積百分比分別為15%和85%，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中充分研磨，得到用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉。
[0013]圖1為制備的β -NaSr1 XB03:xCe3+藍(lán)色熒光粉的XRD圖譜，χ的范圍為0-0.09，圖中表明:制得的藍(lán)色熒光粉結(jié)晶較好。
[0014]圖2為制備的β-NaSra95B03:0.05Ce3+藍(lán)色熒光粉的激發(fā)發(fā)射圖譜，由圖看出:本樣品可以被320-390nm的近紫外光有效激發(fā)，得到發(fā)射峰主峰位于424nm的發(fā)射峰，發(fā)射強(qiáng)度高。
[0015]所制備的β -NaSr0.S5BO3:0.05Ce3+藍(lán)色熒光粉，在紫外光激發(fā)下，與CaAlSiN 3:Eu2+紅色熒光粉以及Sr1.75Cah25 (PO4) 2: Eu2+綠色熒光粉以55:2:160的質(zhì)量比混合后涂覆在工作電流為350mA的近紫外360nm InGaN LED芯片上發(fā)射色溫為3666K的暖白光。
[0016]圖3為制備的β -NaSr0.S5BO3:0.05Ce3+藍(lán)色熒光粉與CaAlSiN 3:Eu2+紅色熒光粉以及Srh75Cah25 (PO4)2:Eu2+綠色熒光粉混合后涂覆在工作電流為350mA的近紫外360nmInGaN LED芯片上所得器件的電致發(fā)光光譜，圖中表明:所制備的白光LED器件的色度坐標(biāo)為(0.3803，0.3383)，色溫為3666K，為接近于陽(yáng)光的暖白光，對(duì)人眼更舒適，且顯色性好。
[0017]實(shí)施例2:
一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSr0 S9BO3:0.01Ce3+，其制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:步驟I)中混合粉料中各元素摩爾比為 Na:Sr:B:Ce=3:0.99:1.03:0.01。
[0018]所制備的藍(lán)色熒光粉的XRD圖譜如圖1所示，激發(fā)發(fā)射圖譜與實(shí)施例1類(lèi)同。
[0019]實(shí)施例3:
一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSr0 S7BO3:0.03Ce3+，其制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:步驟I)中混合粉料中各元素摩爾比為 Na:Sr:B:Ce=3:0.97:1.03:0.03。
[0020]所制備的藍(lán)色熒光粉的XRD圖譜如圖1所示，激發(fā)發(fā)射圖譜與實(shí)施例1類(lèi)同。
[0021]實(shí)施例4:
一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSr0.S3BO3:0.07Ce3+，其制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:步驟I)中混合粉料中各元素摩爾比為 Na:Sr:B:Ce=3:0.93:1.03:0.07。
[0022]所制備的藍(lán)色熒光粉的XRD圖譜如圖1所示，激發(fā)發(fā)射圖譜與實(shí)施例1類(lèi)同。
[0023]實(shí)施例5:
一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSra91BO3:0.09Ce3+，其制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于:步驟I)中混合粉料中各元素摩爾比為 Na:Sr:B:Ce=3:0.91:1.03:0.09。
[0024]所制備的藍(lán)色熒光粉的XRD圖譜如圖1所示，激發(fā)發(fā)射圖譜與實(shí)施例1類(lèi)同。
[0025]以上實(shí)施例表明，以碳酸鈉，碳酸鍶，硼酸和氧化鈰為原料，均可以有效合成出相應(yīng)的摻鈰硼酸鈉鍶鹽熒光粉。應(yīng)該指出，上述的實(shí)施例只是用具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)是對(duì)本發(fā)明的限制。同時(shí)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道，在本發(fā)明的構(gòu)思基礎(chǔ)上，對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的各種修改和變化均在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可能得到摻鈰硼酸鈉鍶鹽的樣品，并應(yīng)用到其它光學(xué)應(yīng)用上，這些均不超出本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β -NaSr1 XB03: xCe3+,式中χ為0.01-0.09，其特征在于制備方法包括如下步驟: 1)將分析純的Na2CO3'SrCO3, H3BO3和純度為99.99%的CeO 2置入瑪瑙研缽中充分研磨得到混合粉料，混合粉料中各元素摩爾比為Na:Sr:B:Ce=3: (1-χ): 1.03:χ，其中χ=0.01-0.09 ； 2)將上述混合粉料轉(zhuǎn)移至剛玉坩禍中并置入馬弗爐中進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒溫度為600°C，預(yù)燒時(shí)間為24h，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中再次充分研磨，得到預(yù)燒后的混合粉料； 3)將上述預(yù)燒后的混合物料轉(zhuǎn)移至剛玉坩禍中并置入馬弗爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為800°C，煅燒時(shí)間為48h，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中充分研磨，得到煅燒后的混合粉料； 4)將上述煅燒后的混合粉料用壓片機(jī)進(jìn)行壓片，壓力為2Mpa，壓片直徑為13_; 5)將上述壓片在800°C、H2-Ar混合還原氣下燒結(jié)6h，H2-Ar混合還原氣中比和Ar的體積百分比分別為15%和85%，自然冷卻至室溫后，在瑪瑙研缽中充分研磨，得到用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉。2.—種權(quán)利要求1所制備的用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的應(yīng)用，其特征在于:在紫外光激發(fā)下，與紅、綠色熒光粉混合可以實(shí)現(xiàn)低色溫的白色熒光，用于暖白光LED照明。
【專(zhuān)利摘要】一種用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的制備方法，所述藍(lán)色熒光粉的化學(xué)式為β-NaSr1-xBO3:xCe3+，式中x為0.01-0.09，其制備方法：以鈉、鍶鹽類(lèi)，硼酸和銪的氧化物為原料，按化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取后充分研磨，置馬弗爐中經(jīng)低溫初次預(yù)燒、高溫二次煅燒以及三次還原燒結(jié)，再經(jīng)過(guò)后處理，得到最終產(chǎn)物無(wú)機(jī)硼酸鹽藍(lán)色熒光粉；所制備的用于暖白光LED的藍(lán)色熒光粉的應(yīng)用，在紫外光激發(fā)下，與紅、綠色熒光粉混合可以實(shí)現(xiàn)低色溫的白色熒光，用于暖白光LED照明。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該藍(lán)色熒光粉具有寬的激發(fā)和發(fā)射波段、色純度好，原料簡(jiǎn)單易得，成本低廉，制作工藝簡(jiǎn)單，且可應(yīng)用于大功率LED芯片，并表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。
【IPC分類(lèi)】H01L33/50, C09K11/63
【公開(kāi)號(hào)】CN105062472
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510531256
【發(fā)明人】易歡, 武莉, 張毅
【申請(qǐng)人】南開(kāi)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日