專利名稱：一種紫外光激發(fā)白光led用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料領(lǐng)域的熒光粉及其制備和應(yīng)用方法，具體涉及一種紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
白光LED(發(fā)光二極管)具有優(yōu)良的性能，因此在照明、顯示等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。在制備白光LED的諸多方法中，在藍(lán)光LED芯片上涂敷黃色熒光粉，藍(lán)光與黃光混合得到白光的方法是制造白光LED最為廣泛的方法。但是該方法制造的白光LED具有顯色指數(shù)較低和低色溫?zé)o法實(shí)現(xiàn)的不足，而使其無(wú)法廣泛應(yīng)用于室內(nèi)照明。為解決上述問(wèn)題，采用近紫外芯片激發(fā)三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光LED的研究成為目前國(guó)際該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一， 優(yōu)勢(shì)視覺對(duì)近紫外光不敏感，這類白光LED的顏色只由熒光粉決定，因此，顏色穩(wěn)定、高色彩還原性和高顯色指數(shù)被認(rèn)為是新一代白光LED照明的主導(dǎo)。目前，于近紫外芯片匹配的白光熒光粉大多通過(guò)R/G/B三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)，但是由于不同熒光粉之間的再吸收問(wèn)題和不同顏色熒光粉之間衰減速率不一致問(wèn)題都會(huì)一定程度上降低白光LED的流明效率和顯色效果。因此，研制出一種紫外光激發(fā)的全色單一基質(zhì)熒光粉具有重要的意義。通過(guò)過(guò)對(duì)專利檢索發(fā)現(xiàn)，部分研究者已經(jīng)開始了近紫外激發(fā)的單一基質(zhì)熒光粉的得研究工作，如專利CN 101144014A采用釩酸鹽基質(zhì)摻雜發(fā)紅光的離子實(shí)現(xiàn)白光，改熒光粉Li1+xA3_2xExDV3012在350nm紫外光激發(fā)下發(fā)出白光，并且實(shí)現(xiàn)了色度可調(diào)。該專利的不足在于高溫固相法制備的樣品團(tuán)聚嚴(yán)重，粒度分布不集中，而后期的球磨又使熒光粉的表面晶型被破壞，影響其發(fā)光性能；又如專利CN 101892049A，通過(guò)共沉淀法制備了一種氯硅酸鹽基質(zhì)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，雖然可以得到形貌優(yōu)于高溫固相法的樣品，但是但是該專利采用的共摻雜Eu離子和Mn離子實(shí)現(xiàn)白光，其制備的樣品一致性相對(duì)較差，最終導(dǎo)致封裝的白光LED出現(xiàn)色漂移；再如專利CN 102071014A同樣制備了一種氯硅酸鹽基質(zhì)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，雖然采用高溫固相法彌補(bǔ)了前面采用共沉淀法工藝復(fù)雜的不足，但是共摻雜帶來(lái)色漂移的問(wèn)題依然沒有辦法解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應(yīng)用方法，其最佳激發(fā)波長(zhǎng)^Onm左右。本發(fā)明采用水熱法制備紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，確保熒光粉的粒度均一，形貌規(guī)則。本發(fā)明利用 Sr2CeO4基質(zhì)本身能夠發(fā)藍(lán)光的特點(diǎn)，只采用了一種激活劑B離子，可以克服采用兩種激活劑離子穩(wěn)定性差的不足。本發(fā)明利用激活劑B離子和Sr2CeO4基質(zhì)在250nm-400nm紫外光激發(fā)下在藍(lán)綠光和紅光區(qū)域發(fā)出兩組不同顏色的光，通過(guò)調(diào)節(jié)激活劑B離子的添加量來(lái)改變兩組光的發(fā)射強(qiáng)度從而調(diào)整光譜的分布。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所述的紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，其化學(xué)分子式為Sr2_x_yAyCe04:XB3+，A為L(zhǎng)i、Na、Mg中的一種，B為Eu、Pr、Cr 和Sm中的一種，其中0彡χ彡0. 02，0. 01彡y彡0. 02。本發(fā)明所述的紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉是采用水熱法和后處理煅燒相結(jié)合制備，具體步驟如下(1)根據(jù)化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，B離子的硝酸鹽作為激活劑，A離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 1 lOmol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑。(2)基質(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水溶解后混合，配置成總濃度為0. 1 lOmol/L的溶液，在超聲波中攪拌5 120min之后加入(1)中配制的沉淀劑，所述的混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量與沉淀劑的物質(zhì)的量相同，繼續(xù)攪拌5 120min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗1 3次，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。(3)水熱反應(yīng)溫度為180 240°C，反應(yīng)時(shí)間2 Mh，填充體積比50% 80%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗1 3次，在80 120°C干燥2 Mh，最后將所得白色粉末在600 1000°C空氣爐中煅燒1 10h。本發(fā)明所述的紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉Sr2_x_yAyCe04 xB3+在 250-400nm紫外光激發(fā)下發(fā)出波長(zhǎng)為400-680nm的光。本發(fā)明所述的單一基質(zhì)熒光粉Sr2_x_yAyCe04 xB3+，應(yīng)用于封裝紫外光激發(fā)產(chǎn)生白光的LED。當(dāng)改變?chǔ)謺r(shí)，可以改變?cè)诩t光區(qū)域(600-680nm)發(fā)射光的強(qiáng)度，得到白光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明采用水熱法加后續(xù)熱處理工藝制備紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，既保證能夠得到粒度均一，形貌規(guī)則的熒光粉(見圖幻，有通過(guò)后續(xù)較低溫的熱處理確保了熒光粉的晶型完整(見圖幻，發(fā)光強(qiáng)度較高；(2)本發(fā)明制備的紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉采用的是Sr2CeO4基質(zhì)， 該基質(zhì)本身能夠發(fā)藍(lán)光(見圖1)，是一種新的單一基質(zhì)熒光粉，只采用一種激活劑離子，使工藝更加簡(jiǎn)單，克服了色漂移的不足；(3)本發(fā)明制備的紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉Sr2_x_yAyCe04:xB3+，可以通過(guò)調(diào)整χ的比例來(lái)改變發(fā)射光譜的顏色(見圖4)。


圖1是本發(fā)明制備Sr2_x_yAyCe04:xB3+的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜(x = 0，y = 0)，圖中 (a)激發(fā)光譜；(b)發(fā)射光譜圖2是本發(fā)明制備的Sr2_x_yAyCe04 xB3+的X射線衍射(XRD)圖，圖中(a)樣品圖譜，(b)標(biāo)準(zhǔn)卡片；圖3是本發(fā)明制備的Sr2_x_yAyCe04:xB3+的掃描電鏡(SEM)圖；圖4是本發(fā)明制備的Sr2_x_yAyCe04:XB3+的發(fā)射光譜圖(A = Li，y = 0. 5mol%, B =Sm, χ = Omol%,0. 125mol%,0. 25mol%,0. 5mol%U. Omol2. Omol% )。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
實(shí)施例1按照化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 Omol^的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為Omol %的Li離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0.5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗3次，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。水熱反應(yīng)溫度為240°C，反應(yīng)時(shí)間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(a)。實(shí)施例2按照化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 0. 125m0l%的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為0. 125m0l%的Li離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗3次， 轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。水熱反應(yīng)溫度為M0°C，反應(yīng)時(shí)間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(b)。實(shí)施例3按照化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 0. 25mol%的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為0. 25mol%的Li離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗3次，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。水熱反應(yīng)溫度為對(duì)01，反應(yīng)時(shí)間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒3h。樣品的發(fā)射光譜見圖4(c)。實(shí)施例4按照化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為
0.5mol%的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為0. 5mol%的Li離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗3次，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。水熱反應(yīng)溫度為240°C，反應(yīng)時(shí)間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(d)。實(shí)施例5按照化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為
1.Omol^的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為1. Omol %的Li離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗3次，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。水熱反應(yīng)溫度為M0°C，反應(yīng)時(shí)間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(d)。實(shí)施例6按照化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 2. Omol^的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為2. Omol %的Li離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗3次，轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)。水熱反應(yīng)溫度為M0°C，反應(yīng)時(shí)間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(f)。
權(quán)利要求
1.一種紫外光激發(fā)白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，其特征在于，化學(xué)分子式為 Sr2_x_yAyCe04:xB3+，A 為 Li、Na、Mg 中的一種，B 為 Eu、Pr、Cr 和 Sm 中的一種，其中 0 彡 χ 彡 0. 02,0 ^ y ^ 0. 02。
2.權(quán)利要求1所述的紫外光激發(fā)白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于， 采用水熱法和后處理煅燒相結(jié)合制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，具體步驟如下1)根據(jù)化學(xué)計(jì)量比稱取Sr(NO3)2和Ce(NO3)3作為基質(zhì)原材料，B離子的硝酸鹽作為激活劑，A離子的硝酸鹽作為電荷補(bǔ)償劑，配置摩爾濃度為0. 1 lOmol/L草酸銨溶液作為水熱反應(yīng)的沉淀劑；2)將基質(zhì)原材料、激活劑、電荷補(bǔ)償劑分別用溶解后混合，配置成總濃度為0.1 10mol/L的溶液，在超聲波中攪拌5 120min之后加入步驟1)配置的沉淀劑，所述的混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量與沉淀劑的物質(zhì)的量相同，繼續(xù)攪拌5 120min，得到白色沉淀，過(guò)濾之后水洗1 3次；3)水洗后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度為180 240°C，反應(yīng)時(shí)間2 Mh，填充體積比50% 80%，自然冷卻之后將沉淀物過(guò)濾水洗1 3次，在80 120°C干燥2 Mh，最后將所得白色粉末在600 1000°C空氣爐中煅燒1 10h。
4.權(quán)利要求1所述的單一基質(zhì)熒光粉的應(yīng)用方法，其特征在于，應(yīng)用于制備紫外光激發(fā)產(chǎn)生白光的LED。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述熒光粉Sr2_x_yAyCe04:XB3+，通過(guò)改變X，改變?cè)?00-680nm紅光區(qū)域發(fā)射光的強(qiáng)度，得到白光。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種紫外光激發(fā)白光LED用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應(yīng)用方法，熒光粉的化學(xué)分子式為Sr2-x-yAyCeO4:xB3+，A為L(zhǎng)i、Na、Mg中的一種，B為Eu、Pr、Cr和Sm中的一種，其中0≤x≤0.02，0≤y≤0.02。采用水熱法和后處理煅燒相結(jié)合制備。本發(fā)明利用Sr2CeO4基質(zhì)本身可以在紫外光激發(fā)下發(fā)寬峰藍(lán)綠光，摻雜離子B發(fā)紅光，通過(guò)調(diào)整x的比例，改變紅光強(qiáng)度，達(dá)到復(fù)合藍(lán)綠光和紅光成白光的目的，摻雜離子A在整個(gè)結(jié)構(gòu)中起電荷補(bǔ)充劑的作用。本發(fā)明具有發(fā)光強(qiáng)度高、粒度均勻、分散性好、成分簡(jiǎn)單、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/50GK102391864SQ20111023648
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者劉清玲, 劉素琴, 周智, 曾少波, 王鋒超, 蔣葵明, 黃可龍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)