[發明專利]一種鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法

無效

• 申請號: 201110443603.5
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102585830A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 梁超;何錦華;符義兵;滕曉明;劉凱
• 申請（專利權）人: 江蘇博睿光電有限公司
• 主分類號: C09K11/86
• 分類號: C09K11/86;H01L33/50
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法，該熒光粉可應用于白光發光二極管。

背景技術

白光發光二極管(簡稱白光LED)在外形尺寸、壽命、環保特性以及節能等方面較傳統光源具有顯著的優勢，因而有望成為取代緊湊型節能燈的第四代綠色照明光源。以GaN藍光LED和Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce)黃光發射熒光粉作為光轉換材料實現白光的技術方案已成為當前白光LED的主流，并且日益受到世界各國研究人員的關注。如美國專利US5998925和US6614179B1對Y/Gd比、Al/Ga比及微量元素摻雜及制備方法方面進行了調整和優化。

但是在進入通用照明領域時，以YAG熒光粉為光轉換材料的白光LED盡管可以實現高效白光(超過200lm/W)，但在顯色指數方面存在顯著不足。如正白光色溫段，5000～6500K，顯色指數只能達到70左右，與通用照明的標準相差較大。為此研究人員通過向YAG:Ce中添加紅粉以達到提升顯色指數的目的。但是在實現顯色指數高達90以上目標時，僅靠現有的黃粉+紅粉的組合則無能為力。基于色度學方面的研究分析，這主要是由于在綠光波段的強度相對較弱所致。因此高效綠光發射熒光粉對于白光LED技術的發展及應用非常重要。

以堿土硅酸鹽為基質三價鈰為激活劑的熒光粉可實現高效綠光發射，并且具有較寬的發射帶寬，對于提升顯色指數具有明顯效果。在美國專利US2004/0090174A1中，采用Al、P，Ge、B等元素對熒光粉中的陰離子基團中的Si進行取代，以達到提升光效的目的。盡管現有的技術可以在一定程度上提升熒光粉的光效，但是難以對其溫度猝滅特性、粒徑及分布進行進一步的改進。

發明內容

本發明提供了一種新型鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉及其制造方法。該種綠粉具有良好的發光性能、溫度猝滅特性以及較寬的發射帶寬。

本發明還提供了上述鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉在白光發光二極管中的應用，可顯著提高白光發光二極管的顯色指數。

本發明所述鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉的化學結構式如下：

(Ca1-x，A1x)(3-p-q)Sc2Si3+yO12-zA2z:Cep，A3q????(I)

其中，A1為Ba、Sr、Mg、La、Y中的至少一種，A2為Cl、F中的至少一種；A3為Eu、Mn、Pr中的一種；0.0001＜x≤0.5；0.03＜y≤0.5；0.003＜z≤0.1；0.003≤p≤0.07；0.0001≤q＜0.03。

上述鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法包括如下步驟：

1)以Ca、Sr、Ba、Mg、La、Y、Sc、Ce、Eu、Mn、Pr、Si的氧化物或相應的碳酸鹽或硝酸鹽以及含Cl、F離子的堿金屬鹵化物為反應原料，按照式(I)的化學計量比稱取反應原料；

2)按照步驟1)中反應原料總質量的0.02％～2.0％的比例取AlN、Si3N4、TiN或BN中的至少一種作為反應添加劑；

3)將反應原料和反應添加劑混合均勻后，置于還原氣氛爐中灼燒，峰值溫度為1100～1450℃，保溫時間為2～12h；

4)將燒成后的粉塊粉碎，過篩后，60～100℃下酸洗，水粉分離，烘干，即得到鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉。

步驟1)中含Cl、F離子的堿金屬鹵化物自LiF、NaF、KF、NH4F、NaCl、KCl、NH4Cl、MgCl2中的至少一種

步驟3)中還原氣氛爐中的還原氣氛由N2和H2混合氣體組成，N2和H2的體積比15∶85～85∶15。

步驟5)中酸洗的具體方法為：將燒成后的粉塊粉碎，過篩后，加入到0.1～5％的檸檬酸溶液中，配制成質量百分比為10～30％的懸浮液，加熱至60～100℃，一邊保溫一邊攪拌30～120min，再用純水洗至中性。其中檸檬酸溶液質量百分比濃度為優選為0.5％～5％，過篩用篩網目數優選為300～600目。

本發明所述的鈰激活的硅酸鹽綠色熒光粉可廣泛應用于白光發光二極管。

本發明具有以下優點：

(1)本發明通過Ba、Mg、Sr、La、Y等元素的摻入，加強熒光粉基質對激發光的吸收效率和對激活劑離子的傳遞效率，優化熒光粉晶體場，實現對熒光粉發射光譜結構的調整，同時也可有效提升熒光粉的發光效率。

(2)通過Eu、Mn和Pr等共激活劑對激活劑離子Ce的敏華作用，進一步加強發射效率。