[發(fā)明專(zhuān)利]一種白光LED用硼酸鹽熒光粉及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110460136.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102585808A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘再法;王麗麗;徐娟;莫衛(wèi)民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/63
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/63
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用于半導(dǎo)體照明的發(fā)光材料，尤其是涉及一種可被近紫外光LED芯片有效激發(fā)而發(fā)白光的硼酸鹽熒光粉及其制備方法。

(二)背景技術(shù)

半導(dǎo)體白色發(fā)光二極管(light-emitting?diodes，簡(jiǎn)稱(chēng)LED)是近十多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型固態(tài)照明器件。與傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈相比，白光LED具有節(jié)能、效率高、壽命長(zhǎng)、體積小、顏色可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，被稱(chēng)為“第四代照明光源”。

目前白光LED的實(shí)現(xiàn)方式主要通過(guò)藍(lán)光LED激發(fā)熒光材料發(fā)射黃光，剩余的藍(lán)光透射出來(lái)與黃光互補(bǔ)混合產(chǎn)生白光。但是由于白光是由熒光體的黃色熒光與LED的藍(lán)光混合而成，器件的發(fā)光顏色隨驅(qū)動(dòng)電壓和熒光體涂層厚度的變化而變化，色彩還原性差，顯色指數(shù)低。

為解決上述問(wèn)題，采用近紫外光InGaN管芯激發(fā)三基色熒光體實(shí)現(xiàn)白光LED已成為目前國(guó)際上該領(lǐng)域研發(fā)的熱點(diǎn)之一。但目前，與近紫外光管芯相匹配的三色基熒光體缺乏，并且熒光體混合物之間存在顏色再吸收和配比調(diào)控問(wèn)題，流明效率和顯色指數(shù)受到較大影響。

全色單基質(zhì)白光熒光粉能在一定程度上克服混合熒光體的不足，提高了流明效率和顯色指數(shù)；同時(shí)也能簡(jiǎn)化封裝工藝。因此開(kāi)發(fā)適合紫外激發(fā)的高效單基質(zhì)白光熒光粉將是新一代白光LED照明的研究熱點(diǎn)，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于擴(kuò)大用于白光LED照明用的材料，提供一種新型的發(fā)光效率高、制作工藝簡(jiǎn)單的用于LED白光照明的熒光粉及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種白光LED用硼酸鹽熒光粉，所述熒光粉的化學(xué)表達(dá)式為：

aMO·bNO·cB₂O₃:xEu²⁺，yCe³⁺，zTb³⁺，(y+z)Na⁺

其中M為Ba或Sr，N為Mg、Zn或Ca；a，b，c，x，y，z為各自的摩爾分?jǐn)?shù)，它們的取值范圍分別為：1＜a＜3；0.5＜b＜2；0.5＜c＜2；0.001＜x＜0.2；0.001＜y＜0.2，0≤z＜0.2。z＝0時(shí)，表示所述熒光粉中不摻雜含Tb³⁺。

進(jìn)一步，所述化學(xué)表達(dá)式中，優(yōu)選1.8＜a＜2.2，0.8＜b＜1.2，0.8≤c≤1.2，0.01≤x＜0.06，0.06＜y＜0.15，0≤z＜0.08。

本發(fā)明的白光LED用硼酸鹽熒光粉通過(guò)傳統(tǒng)的高溫固相法來(lái)制備，具體的，所述方法為：

以各自含M、N、Eu、Ce、Tb或Na的化合物、含B的化合物為原料，按照所述白光LED用硼酸鹽熒光粉的化學(xué)表達(dá)式中各元素的摩爾比例稱(chēng)取相應(yīng)的所述原料，直接以固體粉末或加入少量乙醇或丙酮潤(rùn)濕，研磨混勻得混合物，將混合物在空氣或還原性氣氛中，升溫至800～1300℃溫度下進(jìn)行焙燒，所述升溫速率通常為5℃/min～20℃/min，得到最終焙燒產(chǎn)物。每次焙燒時(shí)間為1～24小時(shí)，焙燒1～5次(優(yōu)選1～2次)，每?jī)纱伪簾g冷卻到室溫進(jìn)行研磨處理，最后一次焙燒在還原性氣氛下進(jìn)行，所述還原性氣氛為含5-10v％氫氣的氮?dú)饣旌蠚狻⒑?-10v％一氧化碳的氮?dú)饣旌蠚饣蚧钚蕴吭诟邷叵潞涂諝庵械难鯕夥磻?yīng)產(chǎn)生的一氧化碳?xì)夥眨?/p>

最終焙燒產(chǎn)物經(jīng)破碎、磨細(xì)、粒徑分級(jí)，并經(jīng)洗滌除雜、烘干即制得所述的白光LED用硼酸鹽熒光粉；

所述含M、N、Eu、Ce、Tb或Na的化合物為含M、N、Eu、Ce、Tb或Na各自對(duì)應(yīng)的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽或有機(jī)酸鹽，所述的含B的化合物為含硼的氧化物、硼酸或硼酸鹽。

進(jìn)一步，所述含M、N、Eu、Ce或Tb的化合物優(yōu)選為含M、N、Eu、Ce或Tb各自對(duì)應(yīng)的氧化物或碳酸鹽，所述含Na的化合物優(yōu)選為硼砂。

所述含B的化合物優(yōu)選為硼酸。

本發(fā)明所述研磨可在瑪瑙研缽或球磨機(jī)中進(jìn)行。所述研磨可以加入少量乙醇或丙酮潤(rùn)濕，起到均勻介質(zhì)的作用，通常加入量使固體原料成糊狀即可，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。

本發(fā)明所述粒徑分級(jí)的方法為沉降法、篩分法或氣流法中的一種或幾種。這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的粒徑分級(jí)方法。

所述最終焙燒產(chǎn)物經(jīng)破碎、磨細(xì)、粒徑分級(jí)，是指采用手工破碎后再以球磨方式使燒結(jié)體的顆粒尺寸磨磨細(xì)，經(jīng)沉降法、篩分法或氣流法分級(jí)，取粒度為3～10微米的固體粉末。