一種釔鋁石榴石熒光粉材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于LED用途的黃色或者橙色熒光粉，其化學(xué)計(jì)量公式為Ln2M′M?″2-αAl2αSi3-αO12-2βM′″?βN?β，其中，Ln為Y、Lu、Gd中至少一種，M′為Ca、Sr、Ba中至少一種，M?″為Mg、Zn中至少一種，M′″為F、Cl，?0≦α≦2--0.2≦β≦0.5。本發(fā)明所制備的熒光材料具有釔鋁石榴石的晶體結(jié)構(gòu)，且被波長為450-470nm的藍(lán)光激發(fā)，發(fā)出波長為570nm至610nm的橙紅光。本發(fā)明還公開了該熒光粉的制備方法。本發(fā)明合成的熒光粉可在450-470nm光線激發(fā)下發(fā)出570-610nm的黃橙光，而且可以通過微調(diào)配方組成，改善熒光粉的發(fā)光效率和移動(dòng)波長。
【專利說明】一種釔鋁石榴石熒光粉材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)的熒光粉，這種熒光粉可被光譜區(qū)的藍(lán)光部分激發(fā)而發(fā)出紅橙光。本發(fā)明也涉及該熒光粉的制備方法，屬稀土類無機(jī)化合物發(fā)光材料制備方法的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]固體照明是指采用全固態(tài)發(fā)光器件作為光源的照明技術(shù)。目前主要是半導(dǎo)體照明，即發(fā)射白光的發(fā)光二極管——白光LED ( Light Emitting Diode)燈。對比白熾燈和熒光燈，這種LED燈具有顯著優(yōu)勢:體積小、壽命長、省電、不含污染環(huán)境的汞，高效率、低維修等。
[0003]自從出現(xiàn)發(fā)光二極 管LED以來，人們一直在努力追求實(shí)現(xiàn)固體光源，隨著發(fā)光二極管LED制造工藝的不斷進(jìn)步和新型材料(氮化物晶體和熒光粉)的開發(fā)及應(yīng)用，使發(fā)白光的LED半導(dǎo)體固體光源性能不斷完善并進(jìn)入實(shí)用階段。目前已商品化的產(chǎn)品主要是二波長藍(lán)光單晶片加上黃色熒光粉，雖然在未來較被看好的是三波長光，以無機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，但是紫外光芯片還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，要大規(guī)模生產(chǎn)需要很長的路要走?，F(xiàn)在用于白光LED的黃色熒光粉僅限于鈰離子摻雜的具有釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)的(Y，Gd)3(Al，Ga)5012材料。YAG: Ce3+熒光粉由于其具有發(fā)光效率高，性能穩(wěn)定，優(yōu)良的導(dǎo)熱性以及良好的物理化學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。日亞化學(xué)的專利US5998925報(bào)道了無機(jī)熒光粉(Yl-x-yGdxCey )3A15012，通過調(diào)整其中的Y/Gd比以及Al/Ga比來控制發(fā)射波峰的位置。美國的歐司朗為了避開日亞專利，申請了專利US6669866，用Tb取代Y同樣制備了釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)的熒光粉Tb3Al5O120然而，這種藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光的LED由于其在紅光區(qū)域缺少較強(qiáng)的發(fā)射，存在著顯色指數(shù)偏低，不能很好地表現(xiàn)物品原來顏色，色溫較高O4500K)等缺點(diǎn)，大大限制了其在白光LED照明領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的技術(shù)解決方案在于提供一種新型熒光粉材料，該熒光粉材料能夠被波長為450-470nm的藍(lán)光激發(fā)，發(fā)射出發(fā)射峰波長為570_610nm的橙紅光。
[0005]本發(fā)明還提供上述熒光粉材料的制備方法，該方法能夠有利于獲得高亮度、粒度均勻、粒徑在10-20微米的超細(xì)熒光粉。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種釔鋁石榴石型熒光粉，其特征在于:化學(xué)計(jì)量公式為Ln2M ' M"2_aAl2aSi3-a012_2jLM/ " ΑΝ 1，其中，Ln 為 Y、Lu、Gd 中至少一種，M'為 Ca、Sr、Ba 中至少一種，M "為Mg、Zn中一種或兩種，M'"為F、Cl中一種或兩種，O蘭α蘭2
0.2 ^ β_ ^ 0.50所述熒光粉在455-470nm藍(lán)光激發(fā)下，發(fā)射出發(fā)射峰波長為570_610nm的光。[0008]所述的熒光粉可以用于制作粉紅色發(fā)光二極管。
[0009]熒光粉材料的制備方法，所述熒光粉的化學(xué)計(jì)量公式為Ln2M，M"2_aAl2aSi3_a012_2jLM/ " !Ni,其中，Ln 為 Y、Lu、Gd 中至少一種，M'為 Ca、Sr、Ba 中至少一種，M "為 Mg、Zn、Mn 中至少一種，M'"為 F、Cl、Br，O ≤ α ≤ 2 0.2 ≤ β≤ 0.5 ；其制備步驟包括:(1)按化學(xué)計(jì)量比稱取與熒光粉的相應(yīng)重量的原料作為待還原熒光粉前體，研磨混合物使其均勻；(2)在前驅(qū)體中加入助熔劑，使其混合均勻；(3)將粉末混合物溶于乙醇，放在球磨裝置上進(jìn)行球磨，使其形成流變相；(4)在球磨之前加入顆粒粒徑調(diào)節(jié)劑。(5)將流變相溶液在100°C至120°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物。(6)將灰狀物在800°C至1200°C溫度下預(yù)燒2-5小時(shí)，冷卻后，磨碎，研磨，過200目篩。(7)在1300°〇至1550度溫度下還原氣氛中焙烷烴預(yù)燒的后的產(chǎn)物。(8)將自然冷卻所得的熟料破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過400目篩即得粒度分布均勻，大小為5-20nm的產(chǎn)品。
[0010]所述的顆粒粒徑調(diào)節(jié)劑為聚乙二醇、聚碳酸酯、烷基硫醇中的一種、兩種或全部，其用量為前驅(qū)體的0.5_2wt%。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012](I)本發(fā)明合成的突光粉可在450_470nm光線激發(fā)下發(fā)出570_610nm的黃橙光，
(2)而且可以通過微調(diào)配方組成，改善熒光粉的發(fā)光效率和移動(dòng)波長。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為以實(shí)施例1的具有釔鋁石榴石結(jié)構(gòu)熒光粉的X射線衍射譜。
[0014]圖2為實(shí)施例1的發(fā)射光譜。
[0015]圖3為實(shí)施例1的激發(fā)光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，可使本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚知悉本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，所以，以下的實(shí)施例不應(yīng)被視為對本發(fā)明范圍的限制。
[0017](實(shí)施例1)
[0018]熒光粉LuL5Y0.45CaMg2Si301L5F:0.05Ce 的制備實(shí)例
[0019]按照上述熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式選取原料，原料為Lu203，Y203, CaC03, MgC03, Ce02,Si02，NaF，將原料研磨并混合均勻，往研磨之后粉料中添加復(fù)合助熔劑BaF2和硼酸，其含量為原料總量的5w%，再將其混合均勻，成為熒光粉的前驅(qū)體；將前驅(qū)體加入到99.7w%的乙醇中，放在球磨裝置中進(jìn)行球磨，在球磨2小時(shí)之后，加入聚乙二醇1000，加入量為原料總量的1?%，再球磨2小時(shí)；將球磨好的料在100°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物；將灰狀物在1000°C溫度下預(yù)燒3小時(shí)，過200目篩，得到粉料I ;將粉料I在1300°C度溫度下還原氣氛中焙燒，得到粉料2 ;將自然冷卻所得的粉料2經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩等處理后得到粒度分布均勻，大小為5-20nm的粉料3。
[0020](實(shí)施例2)
[0021]熒光粉LuL5Y0.45CaZn2Si301L5F:0.05Ce 的制備實(shí)例
[0022]按照上述熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式選取原料，原料為Lu203，Y203, CaC03, ZnO, Ce02,Si02, NaF,將原料研磨并混合均勻，往研磨之后粉料中添加復(fù)合助熔劑BaF2和硼酸，其含量為原料總量的5w%，再將其混合均勻，成為熒光粉的前驅(qū)體；將前驅(qū)體加入到99.7w%的乙醇中，放在球磨裝置中進(jìn)行球磨，在球磨2小時(shí)之后，加入聚乙二醇2000，加入量為原料總量的1?%，再球磨2小時(shí)；將球磨好的料在100°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物；將灰狀物在1000°C溫度下預(yù)燒3小時(shí)，過200目篩，得到粉料I ;將粉料I在1500°C度溫度下還原氣氛中焙燒，得到粉料2 ;將自然冷卻所得的粉料2經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩等處理后得到粒度分布均勻，大小為5-20nm的粉料3。
[0023](實(shí)施例3)
[0024]熒光粉LuL5Y0.45SrMg2Si301L5F:0.05Ce 的制備實(shí)例
[0025]按照上述熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式選取原料，原料為Lu203，Y203, SrC03, MgC03, Ce02,Si02，NaF，將原料研磨并混合均勻，往研磨之后粉料中添加復(fù)合助熔劑BaF2和硼酸，其含量為原料總量的5w%，再將其混合均勻，成為熒光粉的前驅(qū)體；將前驅(qū)體加入到99.7w%的乙醇中，放在球磨裝置中進(jìn)行球磨，在球磨2小時(shí)之后，加入聚乙二醇1000，加入量為原料總量的1?%，再球磨2小時(shí)；將球磨好的料在100°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物；將灰狀物在900°C溫度下預(yù)燒3小時(shí)，過200目篩，得到粉料I ;將粉料I在1500°C度溫度下還原氣氛中焙燒，得到粉料2 ;將自然冷卻所得的粉料2經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩等處理后得到粒度分布均勻，大小為5-20nm的粉料3。
[0026](實(shí)施例4)
[0027]熒光粉LuY0.95CaMg2Si30n.5F:0.05Ce 的制備實(shí)例
[0028]按照上述熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式選取原料，原料為Lu203，Y203, CaC03, MgC03, Ce02,Si02，NaF，將原料研磨并混合均勻，往研磨之后粉料中添加復(fù)合助熔劑BaF2和硼酸，其含量為原料總量的5w%，再將其混合均勻，成為熒光粉的前驅(qū)體；將前驅(qū)體加入到99.7w%的乙醇中，放在球磨裝置中進(jìn)行球磨，在球磨2小時(shí)之后，加入聚乙二醇1000，加入量為原料總量的1?%，再球磨2小時(shí)；將球磨好的料在100°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物；將灰狀物在1000°C溫度下預(yù)燒3小時(shí)，過200目篩，得到粉料I ;將粉料I在1300°C度溫度下還原氣氛中焙燒，得到粉料2 ;將自然冷卻所得的粉料2經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩等處理后得到粒度分布均勻，大小為5-20nm的粉料3。
[0029](實(shí)施例5)
[0030]熒光粉LuY0.95CaZn2Si301L 5F:0.05Ce 的制備實(shí)例
[0031]按照上述熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式選取原料，原料為Lu203，Y203, CaC03, ZnO, Ce02,Si02, NaF,將原料研磨并混合均勻，往研磨之后粉料中添加復(fù)合助熔劑BaF2和硼酸，其含量為原料總量的5w%，再將其混合均勻，成為熒光粉的前驅(qū)體；將前驅(qū)體加入到99.7w%的乙醇中，放在球磨裝置中進(jìn)行球磨，在球磨2小時(shí)之后，加入聚乙二醇2000，加入量為原料總量的1?%，再球磨2小時(shí)；將球磨好的料在100°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物；將灰狀物在1000°C溫度下預(yù)燒3小時(shí)，過200目篩，得到粉料I ;將粉料I在1500°C度溫度下還原氣氛中焙燒，得到粉料2 ;將自然冷卻所得的粉料2經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩等處理后得到粒度分布均勻，大小為5-20nm的粉料3。
[0032](實(shí)施例6)
[0033]熒光粉LuY0.95SrMg2Si301L 5F:0.05Ce 的制備實(shí)例
[0034]按照上述熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式選取原料，原料為Lu203，Y203, SrC03, MgC03, Ce02,Si02，NaF，將原料研磨并混合均勻，往研磨之后粉料中添加復(fù)合助熔劑BaF2和硼酸，其含量為原料總量的5w%，再將其混合均勻，成為熒光粉的前驅(qū)體；將前驅(qū)體加入到99.7w%的乙醇中，放在球磨裝置中進(jìn)行球磨，在球磨2小時(shí)之后，加入聚乙二醇1000，加入量為原料總量的1?%，再球磨2小時(shí)；將球磨好的料在100°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物；將灰狀物在900°C溫度下預(yù)燒3小時(shí)，過200目篩，得到粉料I ;將粉料I在1500°C度溫度下還原氣氛中焙燒，得到粉料2 ;將自然冷卻所得的粉料2經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩等處理后得到粒度分 布均勻，大小為5-20nm的粉料3。
【權(quán)利要求】
1.一種釔鋁石榴石型熒光粉，其特征在于:化學(xué)計(jì)量公式為Ln2M ' M"2_aAl2aSi3_a012_2jLM/ " !Ni,其中，Ln 為 Y、Lu、Gd 中至少一種，if 為 Ca、Sr、Ba 中至少一種，M "為Mg、Zn中至少一種，M'"為F、Cl，O蘭α蘭2 0.2蘭J_蘭0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釔鋁石榴石熒光粉，其特征在于:熒光粉受波長為450nm至470nm范圍的藍(lán)光激發(fā)時(shí)，可發(fā)出波長為570nm至6IOnm的橙紅光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釔鋁石榴石熒光粉，其特征在于:所述的熒光粉用于制作粉紅色發(fā)光二極管。
4.一種如權(quán)利要求1所述的釔鋁石榴石型熒光粉的制備方法，其特征在于:該方法包括下述步驟: (1)按化學(xué)計(jì)量比稱取與熒光粉的相應(yīng)重量的原料作為待還原熒光粉前軀體，研磨混合物使其均勻； (2)在前驅(qū)體中加入助熔劑，混合均勻得到粉末混合物； (3)將粉末混合物溶于乙醇，放在球磨裝置上進(jìn)行球磨，在球磨間歇中加入顆粒粒徑調(diào)節(jié)劑，得到流變相溶液； (4)將流變相溶液在100°C至120°C的溫度下加熱及攪拌，得到灰狀物； (5)將灰狀物在800°C至1200°C溫度下預(yù)燒2-5小時(shí)，過200目篩，得到預(yù)燒的產(chǎn)物； (6)在1300°C至1550度溫 度下還原氣氛中焙烷烴預(yù)燒后的產(chǎn)物； (7)將步驟(6)的產(chǎn)物自然冷卻所得的熟料經(jīng)破碎，研磨，過篩，洗滌，烘干，再過篩即得粒度分布均勻，大小為5-20nm的產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釔鋁石榴石型熒光粉的制備方法，其特征在于:所述的原料為含氧化物體系，碳酸鹽體系，磷酸鹽體系，硼酸鹽體系，鋁酸鹽體系，氫氧化物體系中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釔鋁石榴石型熒光粉的制備方法，其特征在于:所述的顆粒粒徑調(diào)節(jié)劑為聚乙二醇、聚碳酸酯、烷基硫醇中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釔鋁石榴石型熒光粉的制備方法，其特征在于:所述的助熔劑是BaF2、H3B03中一種或兩種，其用量為前驅(qū)體粉體的2_10wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釔鋁石榴石型熒光粉的制備方法，其特征在于:所述的還原氣氛為氨氣、煤氣、甲燒、一氧化碳、氮?dú)浠旌蠚庵械囊环N。
【文檔編號(hào)】C09K11/86GK103965906SQ201310041701
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】李高鋒, 王紅丹, 王公應(yīng) 申請人:常州化學(xué)研究所