[發明專利]一種白光LED用氮化物/氧氮化物熒光粉的制備方法

無效

• 申請號: 201110152682.4
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102260500A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 黃慶;劉麗紅;周小兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;C09K11/59
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域，尤其涉及一種白光LED用氮化物/氧氮化物熒光粉的制備方法。

背景技術

目前，全球照明總用電量約占全球總用電量的百分之四十，尋求兼具省電和環保概念的新照明光源成為各國政府及科研界亟需解決的問題。與傳統的白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈相比，通過半導體發光二極管實現光電轉換的白光LED不僅具有發光效率高、壽命長、低能耗以及對環境無污染等特點，還具有亮度高、體積小、響應快、發熱少和可靠性高等優點，被公認為是21世紀最具發展潛力和市場前景的高新技術產品之一，可望取代鎢絲燈和水銀燈成為兼具省電和環保的新照明光源。

熒光粉在白光LED技術中起著決定性作用，其性能決定了白光LED的發光光譜、發光效率、顯色指數、色溫以及使用壽命等關鍵技術參數。傳統LED用熒光粉材料主要包括鋁酸鹽、硅酸鹽和硫化物，但是這些材料在應用過程中均存在一些無法克服的缺陷。鋁酸鹽體系材料適合應用在高色溫的白光LED中，但是其熱穩定性較差；硅酸鹽體系材料雖然能增加紅光區域的發光強度，提高顯色指數并降低色溫，但是熱穩定性仍然是其需要解決的難題之一；硫化物體系材料易潮解，因而導致產品使用過程中受環境影響較大。目前，氮化物/氧氮化物熒光材料由于具有抗熱淬滅、優異的化學穩定性和高量子效率等特征，逐步成為白光LED用熒光粉材料的優選。

目前，氮化物/氧氮化物熒光粉的制備仍然采用傳統的高溫固相法，其反應原理為反應物在高溫下通過界面離子的自擴散和互擴散，使原有化學鍵發生斷裂并形成新鍵，這種變化向固體原料內部或深度擴散，從而生成新的物質。高溫固相法一般采用傳統燃氣或電爐加熱，其原理是熱源通過熱傳導、輻射或對流的方式，使物料由表及里逐步加熱到所需溫度。這種加熱方法所需合成溫度高、時間長，且受熱不均勻，制得的熒光粉比較容易結塊，顆粒的粒徑比較大。尤其是當合成氮化物/氧氮化物熒光材料時，由于所使用的氮化物原料具有很強的共價鍵，擴散系數低，因此需要在較高的合成溫度及壓力下反應合成，以提高原料的反應活性。這一苛刻的反應條件，需要設計耐高溫高壓的特殊裝置，且合成所需能耗較大，增加了生產成本。另一方面，正是由于使用高溫高壓的合成條件，使制備的粉體團聚嚴重，通常還需要進行后處理如粉碎等工藝，而對于硬度高，團聚嚴重的熒光粉而言，粉碎必然會造成顆粒表面的破壞，導致大量表面缺陷的產生，直接影響發光性能。另外，顆粒大小的分布也不均勻，使得粉體的堆積密度小，散射系數增大而降低了發光效率。

為了降低合成溫度，公開號為CN101818063A的中國發明專利申請《制備硅基氧氮化物熒光粉的方法》公開了一種二次加熱的方法制備得到了硅基氧氮化物熒光粉，降低了合成溫度，從而減少了生產成本、降低粉體團聚程度。但是該方法為二次加熱，工藝較復雜。

此外，國內外一些文獻也報道了采用軟化學方法，例如溶膠～凝膠法、均相沉淀法、低溫燃燒合成法、水熱合成法等方法合成白光LED用氮化物/氧氮化物熒光粉，雖然此類方法具有合成溫度低、反應較均勻、制備粉體的粒徑較小等優點，但是其合成粉體的效率和產量較低，不適合大規模的工業化生產需要。

微波加熱是通過物料與微波電場或磁場的耦合，將微波能轉變為熱能的一種加熱方法，具有加熱速度快、熱能利用率高、環保等優點。目前，已有文獻報道了微波加熱法在一些熒光粉體系中的應用，例如申請號為200810120381.1的中國專利申請公開了用高溫微波法制備PDP用藍色熒光粉的方法，申請號為201010030805.2的中國專利申請公開了用微波法制備硅酸鹽黃色熒光粉的方法，申請號為200910100430.x的中國專利申請公開了用微波法制備稀土磷酸鹽綠色熒光粉的方法，公開號為CN1702143A的中國專利申請公開了用微波法制備硫化物熒光粉的方法，公開號為US2003/0230740A1的美國專利申請公開了用微波法制備硼酸鹽熒光粉的方法，公開號為KR2005088793A的韓國專利申請公開了用微波法制備真空紫外激發的綠色熒光粉。

但是，對于氮化物/氧氮化物熒光粉，由于受到高溫高壓的合成條件限制，目前仍然采用傳統的高溫氣壓合成法，還沒有使用微波加熱法制備的相關報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有氮化物/氧氮化物熒光粉的制備方法存在的不足，提供一種白光LED用氮化物/氧氮化物熒光粉的制備方法，該方法能夠降低氮化物/氧氮化物熒光粉的合成溫度以及合成壓力，得到具有粒徑細、粒度分布范圍窄、結晶性好、形貌規整等優點的氮化物/氧氮化物熒光粉。