[發明專利]一種氮化物熒光粉及其制備方法

有效

• 申請號: 201210410887.2
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102911662A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 滕曉明;何錦華;梁超;符義兵;劉凱
• 申請（專利權）人: 江蘇博睿光電有限公司
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;C09K11/59
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;查俊奎

技術領域

本發明涉及可被紫外、紫光或藍光有效激發的氮化物熒光粉及其制備方法。

背景技術

發光二極管(LED)具有體積小、環保、節能以及壽命長等優點，目前已在液晶顯示器、背光源和普通照明領域得到應用。

目前白光LED的主要實現方式是在LED芯片上涂敷黃色釔鋁石榴石(YAG)熒光粉，但是這種方法存在著色溫偏高、顯色指數偏低等不足。由于YAG熒光粉本身的紅光區域的發射強度非常弱，導致其無法解決上述不足，紅色熒光粉的加入能實現低色溫、高顯指的白光。

目前廣泛使用的紅色熒光粉主要是硫化物或者氧化物體系，由于存在化學穩定性差、光效低以及激發范圍窄等缺陷，已經無法滿足白光LED技術發展的需求。在這種背景下，氮化物體系熒光粉以其良好的穩定性，受到了業界的廣泛青睞。

日本同和礦業申請了一種組成為MmAaBbNn:Zz的專利(CN100340631C)，其中M元素是化合價為二價的元素，A元素是化合價為三價的元素，B元素是化合價為四價的元素，N為氮元素，Z為稀土元素或者過渡金屬元素的激活劑，(m+z)∶a∶b∶n=1∶1∶1∶3，而且0.0001≤z/(m+z)≤0.5。該熒光粉在300-550nm之間都能被有效的激發，發射主峰則隨著激活劑Eu²⁺含量的變化而變化。但該專利所制備氮化物熒光粉的發光效率偏低，無法滿足實際應用的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化物熒光粉及其制備方法，具有激發和發射范圍寬，發光效率高等特性。

本發明所述氮化物熒光粉的化學結構式為：

Ca_1-r-tLi_tAl_aSi_bN_cO_d:rR????????????????????????????????????(1)

式中0≤a≤1，0.9≤b≤1，2≤c≤3，0≤d＜3r/2，0.001≤r≤0.3，0.001≤t≤0.1；R為Eu，或Eu與La、Ce、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種以任意比例混合。

本發明所述的氮化物熒光粉的制備方法，包括如下步驟：

1)按結構式(1)的化學計量比稱取所需原料；

2)在上述原料中添加活性炭，并在氬氣或氮氣保護的手套箱中進行充分混合；

3)將上述混合物原料在保護氣氛中采用常壓高溫固相法進行分段焙燒，即可制成氮化物熒光粉。

上述步驟(1)中，Ca、Li和Al原料為氮化物。

上述步驟(1)中，Si、La、Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb和Lu原料為氮化物或氧化物。

上述步驟(2)中，所述活性炭純度大于99％，用量為原料總質量的0.1％-5％；活性炭作為還原劑，使還原反應充分進行。

上述步驟(3)中，所述保護氣氛是純氮氣氣氛，氣氛壓力為常壓。

上述步驟(3)中，作為另一種保護氣氛，保護氣氛是氮氫混合氣氛，其中氫氣所占體積比不超過10％，氣氛壓力為常壓。

上述步驟(3)中分段焙燒，第一段焙燒的溫度是800-1200℃，焙燒時間為3-8h；第二段焙燒的溫度為1500-2000℃，焙燒時間為8-18h。

本發明采用堿金屬鋰(Li)作為電荷補償劑，對熒光粉的晶體場進行優化調節，可以減少燒結過程中的氧空位缺陷的產生，從而降低無輻射躍遷的幾率，提高了發光強度；通過調節Li和堿土金屬的比例，不僅可以調節發射主峰，而且大大提高了熒光粉的發光強度，無論是化學穩定性、發光效率，還是抗老化性能均能很好的滿足應用要求。同時在制備過程中引入活性炭，活性炭有利于還原反應的充分進行，得到純凈的氮化物熒光粉的單一相。

本發明所述氮化物熒光粉及其制備方法的優點如下：

1、發光效率高。本發明采用Li作為電荷補償劑，提高了發光強度；活性炭的引入有利于還原反應的充分進行，分段焙燒使得原料在熔融狀態下更好的混合，并起到除氧的作用，再經過高溫焙燒有利于反應的充分進行，得到純凈的氮化物熒光粉的單一相從而提高熒光粉的發光強度。

2、抗光衰性能好。由于Li元素的離子半徑要小于基質中堿土金屬的離子半徑，導致離子間的結合力更強，所以熒光粉的抗光衰性能更好。

3、制備方法易于操作。本發明中采用常壓高溫燒結方式合成氮化物熒光粉，降低了對設備和能耗的要求，工藝簡單，過程控制簡潔，無污染。

附圖說明