專利名稱：一種鏑銩共摻硅磷鋁酸鹽白光熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明是關(guān)于一種鏑錢共摻娃磷招酸鹽白光突光粉及其制備方法,屬于發(fā)光材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:白光發(fā)光二極管(LED)與傳統(tǒng)的照明光源相比較，有節(jié)能、高效、體積小、壽命長，響應(yīng)速度快、驅(qū)動電壓低、抗震動等優(yōu)點，受到世界各國的廣泛關(guān)注。在技術(shù)角度講，有兩種方法可以得到白色LED光源。一種是將紅、綠、藍(lán)三種單色LED組合產(chǎn)生白光；第二種是用LED芯片去激發(fā)其他發(fā)光材料混合形成白光，即用藍(lán)光LED激發(fā)發(fā)黃光的熒光粉，或用近紫外LED去激發(fā)紅、綠、藍(lán)三種熒光粉。第一種方法將紅、綠、藍(lán)單色LED組合產(chǎn)生白光具有效率高、可以動態(tài)調(diào)節(jié)色溫、顯色性好等優(yōu)點，但三種顏色LED的正向電壓和光輸出不同，另外他們的溫度特性和光維持特性也不相同，它必須具備光輸出信號取樣和反饋功能，進(jìn)行動態(tài)控制，以便所發(fā)出的白光的色度點的坐標(biāo)保持不變，因而對電路設(shè)計的要求較高。從目前發(fā)展趨勢看，將LED芯片與熒光粉組合，利用LED芯片的發(fā)射光激發(fā)突光粉并混合形成白光的方法，在可行性、實用性和商品化方面第二種方法都優(yōu)于第一種方法。因此，高性能的光轉(zhuǎn)換熒光粉成為其中的關(guān)鍵材料。由InGaN藍(lán)色二極管涂覆黃色熒光粉YAG = Ce3+的方法制備的白光LED由于缺乏紅色成分導(dǎo)致顯示指數(shù)偏低(CRI，Ra=75)，色溫偏高(CCT=7756K)(參考文獻(xiàn) I:X.Q.Piao, T.Horikawa, et al.，Appl.Phys.Lett.88 (2007) 161908)，由于熒光粉的退化，隨使用時間的增加，色坐標(biāo)還偏移。為了獲得具有合適顯色指數(shù)的白光發(fā)光材料，需要在材料中增加紅色發(fā)光成分(參考文獻(xiàn)2 =JongSeong Bae Won and Jung Hyun Jeon, Appl.phys.B.95 (2009) 715),即把 YAG:Ce3+與某些紅色發(fā)光粉混合制備白光LED，但兩種不同基質(zhì)的發(fā)光材料的時間衰減情況不同，則隨著熒光粉的使用，其綜合發(fā)光的顏色會有所變化，導(dǎo)致色溫改變。因此，我們需要一種單基質(zhì)的白光發(fā)光材料。申請?zhí)?01010292829的專利申請文本《一種深紫外線LED用單基質(zhì)白光熒光粉及其制備方法》(申請日期:2010年9月25日，
公開日:2011年4月6日，公開號:102002363A)報道了一種LED用單基質(zhì)白光熒光粉，但其激發(fā)波長位置處于深紫外的320nm-330nm,對激發(fā)光源要求較高
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于提供一種可被紫外和紫光激發(fā)的、發(fā)射白光的單基質(zhì)硅磷鋁酸鹽熒光粉。該熒光粉可作為近紫外和藍(lán)光激發(fā)的白光LED的發(fā)光粉，或被用作紫外和紫光激發(fā)的顯示器件的發(fā)光材料。本發(fā)明提供一種鏑銩共摻硅磷鋁酸鹽白光熒光粉，其具體制備步驟如下:(I)按化學(xué)式 A3(卜x_y)Al2P2Si2015:Dy3x，Tm3y，其中，A 是 Ca，Ba 之一，0.01 ^ x ^ 0.15, 0.01 ^0.15。稱取需要量的總原料:總原料為碳酸鈣和碳酸鋇之一、氧化鏑、氧化銩、氧化鋁、磷酸二氫銨和二氧化硅，再稱取總原料質(zhì)量3% 5%的助熔劑H3BO3，將這些組分研磨，混和均勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，并置于高溫馬弗爐內(nèi)，反應(yīng)溫度為1300 1400°C，反應(yīng)時間為3 5小時；(3)樣品隨馬弗爐自然降到室溫后，將燒結(jié)物破碎至所需粒度，即得到所需產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明可以得到具有化學(xué)式A3(1_x_y)Al2P2Si2015:Dy3x，Tm3y，其中，A是Ca，Ba之-,0.01 ^x^0.15,0.01 ^0.15的熒光粉，該熒光粉能被紫外和紫光激發(fā)。在350nm光源的激發(fā)下，熒光粉可以呈現(xiàn)白色發(fā)光，隨著摻雜離子鏑和銩濃度的變化，發(fā)光顏色在白光范圍內(nèi)變化。因此，將本發(fā)明的熒光粉可用做白光LED用發(fā)光粉，也可以作為制備紫外或紫光激發(fā)的顯示器件的發(fā)光材料。


:圖1鏑銩共摻硅磷鋁酸鹽白光熒光粉的激發(fā)光譜(虛線)和發(fā)光光譜(實線)圖2鏑銩共摻硅磷鋁酸鹽白光熒光粉的色坐標(biāo)從圖1右部實線的發(fā)光光譜上可以看到，添加了氧化銩后，藍(lán)光部分的發(fā)射有所加強，圖2的色坐標(biāo)顯示，本發(fā)明的實例樣品的色坐標(biāo)在白色范圍內(nèi)。
具體實施方式
:按化學(xué)式稱取所需量的稱取碳碳酸鈣，碳酸鋇，二氧化硅，氧化鋁、磷酸二氫銨、氧化鏑和氧化錢，其中氧化鏑和氧化錢的純度為99.99%o其中，鏑和錢替代陽離子的摩爾數(shù)在0.01 0.15之間。再稱取制備開始時總原料質(zhì)量(不含助溶劑質(zhì)量)3% 5%的助熔劑硼酸。將它們在研缽中研磨，使其充分混勻，然后裝入剛玉坩堝中。在空氣中，1300 1400°C下燒結(jié)3 5小時，隨馬弗爐自然降到室溫后，即得到所需產(chǎn)物。下面的實例是為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的工藝過程特征而非限制本發(fā)明。
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實例1:稱取碳酸鈣(CaCO3)1.581 克、二氧化硅(SiO2) 0.656 克、氧化鋁(Al 203)0.556克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.256克、氧化鏑(Dy2O3) 0.031克和氧化銩(Tm2O3) 0.032克，5%的助溶劑H3BO3為0.211克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1400°C后保溫5小時，再隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ca2.94Al2P2Si2015: Dy0.03, Tm0.03硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.33，0.34)。實例2:稱取碳酸鈣(CaCO3)1.578 克、二氧化硅(SiO2) 0.658 克、氧化鋁(Al 203) 0.559克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.260克、氧化鏑(Dy2O3)0.062克和氧化銩(Tm2O3)0.064克，5%的助溶劑H3BO3為0.209克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1400°C后保溫5小時，隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ca2.88Al2P2Si2015: Dy0.Q6, Tm0.06硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.32,0.33)。實例3:稱取碳酸鋇(BaCO3)2.061 克、二氧化硅(SiO2) 0.435 克、氧化鋁(Al 203)0.370克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)0.834克、氧化鏑(Dy2O3)0.041克和氧化銩(Tm2O3)0.042克，3%的助溶劑H3BO3為0.113克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1300°C后保溫4小時，隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ba2.88Al2P2Si2015: Dy0.Q6, Tm0.06硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.33,0.35)。實例4:稱取碳酸鈣(CaCO3)1.523 克、二氧化硅(SiO2) 0.648 克、氧化鋁(Al 203) 0.551克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.243克、氧化鏑(Dy2O3) 0.061克和氧化銩(Tm2O3) 0.125克，5%的助溶劑H3BO3為0.207克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1400°C后保溫5小時，隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ca2.82Al2P2Si2015:DyQ.Q6, Tmai2硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.31,0.30)。 實例5:稱取碳酸鋇(BaCO3)2.013 克、二氧化硅(SiO2) 0.434 克、氧化鋁(Al 203) 0.369克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)0.832克、氧化鏑(Dy2O3)0.041克和氧化銩(Tm2O3)0.084克，3%的助溶劑H3BO3為0.109克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1300°C后保溫4小時，隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ba2.82Al2P2Si2015:DyQ.Q6, Tmai2硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.31,0.29)。實例6:稱取碳酸鈣(CaCO3)0.976 克、二氧化硅(SiO2) 0.558 克、氧化鋁(Al 203) 0.474克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)1.069克、氧化鏑(Dy2O3)0.390克和氧化銩(Tm2O3)0.404克，5%的助溶劑H3BO3為0.194克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1400°C后保溫5小時，隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ca2.1(lAl2P2Si2015:Dya45, Tma45硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.25,0.27)。實例7:稱取碳酸鋇(BaCO3)1.463 克、二氧化硅(SiO2) 0.483 克、氧化鋁(Al 203) 0.411克、磷酸二氫銨(NH4H2PO4) 0.926克、氧化鏑(Dy2O3) 0.338克和氧化銩(Tm2O3) 0.350克，3%的助溶劑H3BO3S0.103克。將原料一起放于瑪瑙研缽中，充分研磨混合后裝入剛玉坩鍋，放入馬弗爐，升溫到1300°C后保溫4小時，隨著爐體自然降溫，取出樣品就得到分子式為Ba2.1(lAl2P2Si2015:Dya45, Tma45硅磷鋁酸鈣白光熒光粉。在350nm光激發(fā)下，該實例樣品的色坐標(biāo)為(0.24，0.26)。
權(quán)利要求
1.一種鏑錢共摻娃磷招酸鹽白光突光粉,其特征在于，該突光粉的組成為:A3(1_x_y)Al2P2Si2O15IDy3x, Tm3y,其中，A 是 Ca, Ba 之一，0.01 ≤ x ≤ 0.15,0.01 ≤ y ≤ 0.15。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種鏑銩共摻硅磷鋁酸鹽白光熒光粉的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下:(1)按化學(xué)式A3(1_x_y)Al2P2Si2015:Dy3x，Tm 3y，其中，A是Ca，Ba之一，0.01 ≤ X ≤ 0.15，0.01 ≤ y ≤ 0.15 ;稱取需要量的總原料:總原料為碳酸鈣和碳酸鋇之一、氧化鏑、氧化銩、氧化鋁、磷酸二氫銨和二氧化硅，再稱取總原料質(zhì)量3% 5%的助熔劑H3BO3，將這些原料研磨，混和均勻；(2)將上述混合物裝入剛玉坩堝，并置于馬弗爐內(nèi)，反應(yīng)溫度為1300 1400°C，反應(yīng)時間為3 5小時；(3)樣品隨馬弗爐自然降到室溫后，即得到所需產(chǎn)物。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述氧化鏑和氧化銩，分子式為Dy2O3和Tm2O3，純度都為99.99%以上。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種鏑銩共摻硅磷鋁酸鹽白光熒光粉及其制備方法，屬于發(fā)光材料領(lǐng)域。該熒光粉的組成為A3(1-x-y)Al2P2Si2O15:Dy3x,Tm3y，其中，A是Ca,Ba之一，0.01≤x≤0.15，0.01≤y≤0.15。隨著組成變化，該熒光粉的激發(fā)波長范圍為紫外到紫光(λex=300～420nm)，在350nm光激發(fā)下，該熒光粉發(fā)射白光，可以作為紫外LED芯片激發(fā)的單一基質(zhì)白光LED的發(fā)光粉，隨著鏑銩離子摻雜濃度的變化，發(fā)光的顏色略有改變。
文檔編號C09K11/71GK103074059SQ20121052669
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月8日
發(fā)明者王吉有, 王劍波, 段蘋 申請人:北京工業(yè)大學(xué)