[發(fā)明專利]一種綠色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107603615A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邊亮;顧曉濱;王禮勝;李靜;聶嘉男;張國憲;董發(fā)勤;宋綿新;李偉民;張曉艷
• 申請（專利權(quán)）人: 河北地質(zhì)大學(xué)
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67;H01L33/50
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)12214
• 代理人: 李薇,田陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種綠色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

依靠LED轉(zhuǎn)換實現(xiàn)白光主要有以下幾種方式：

1)多芯片LED。將RGB三基色LED芯片封裝在一起來產(chǎn)生白光。利用RGB三色LED組合構(gòu)成白光LED的技術(shù)是最高效的，避免了熒光粉發(fā)光轉(zhuǎn)換過程中斯托克斯位移造成的能量損失，可獲得最高的發(fā)光效率，同時可分開控制3種不同的光色LED的光強，實現(xiàn)全彩變色的效果。但該方法制成的白光LED的各個光色隨驅(qū)動電流和溫度變化不一致，隨時間的衰減速度也不相同，且其散熱問題也比較突出，生產(chǎn)成本居高不下。

2)三基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED。三基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED可以在較高發(fā)光效率的前提下，有效地提升LED的顯色性，它具有較高的光視效能和顯色指數(shù)。三基色白光LED實現(xiàn)的常用方法是，利用紫外光(UV)LED激發(fā)一組可被紫外光有效激發(fā)的黃、綠、藍(RGB)三基色熒光粉，其特點為光譜的可見光部分完全由熒光分產(chǎn)生。不過，它存在以下缺點：電光轉(zhuǎn)化效率較低；粉體混合較困難，有待研發(fā)高效率的熒光粉；封裝材料在紫外光照射下容易老化，壽命較短，存在紫外線泄露的隱患；高效功率型UVLED不易制備。

3)黃色熒光粉轉(zhuǎn)化LED。目前藍光GaN芯片+摻雜Ce³⁺、發(fā)黃光的釔鋁石榴石(Y₃Al₅O1₂:Ce³⁺，YAG)熒光粉是最常見的二基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED。作為目前商業(yè)上最成熟、最容易實現(xiàn)的白光LED技術(shù)，其具有耗能小、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點而引起了人們的廣泛關(guān)注。在該裝置中，GaN發(fā)出的藍色光激發(fā)了YAG而得到黃色光，未被吸收的藍光和黃光復(fù)合得到白光，因此在藍光或紫光激發(fā)下發(fā)黃光的YAG熒光粉是目前使用量最大的一類熒光粉。不過由于黃色熒光粉轉(zhuǎn)化LED的光譜中缺乏紅光光譜和綠光光譜，所以此類LED的顯色性較差，物體在此類光源照射下所呈現(xiàn)的顏色與物體在自然光(太陽光)照射下所呈現(xiàn)的顏色會有一定的偏差。

當然在黃色熒光粉中適當?shù)靥砑?橙)紅色及綠色熒光粉，可以明顯提高黃色熒光粉轉(zhuǎn)化白光LED的顯示性。

對于發(fā)綠色光的熒光粉而言，目前，有如SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺(非專利文獻1)和Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(非專利文獻2)等熒光粉可供選擇。但SrSi₂O₂N₂:Eu²⁺作為一種氮氧化物熒光粉，合成相對困難；而對于Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺熒光粉，原料中所含的稀土元素Lu的比例高，而Lu的價格昂貴，導(dǎo)致Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺熒光粉的價格偏高。

目前，通過在Ca₃ZrSi₂O₉中摻雜二價Eu，從而使其成為一種能發(fā)綠光的熒光粉，系申請人首次發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種綠色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的一種綠色熒光粉，其化學(xué)通式如式(I)所示：

M_3-xEu_xZrSi₂O₉(I)；

其中，0＜x＜3；所述M為Ca或者所述M為Ca和Sr。

優(yōu)選的，所述x為0.02～0.6，優(yōu)選為x為0.03～0.09。

本發(fā)明的另一方面，還包括一種綠色熒光粉的制備方法，包括以下步驟：將M前驅(qū)體、Eu前驅(qū)體、Zr前驅(qū)體與Si前驅(qū)體混合，然后進行高溫固相反應(yīng)，得到化學(xué)通式如式(I)所示的熒光粉；

M_3-xEu_xZrSi₂O₉(I)；

所述M前驅(qū)體、Eu前驅(qū)體、Zr前驅(qū)體與Si前驅(qū)體中M、Eu、Zr與Si的摩爾比為(3-x)：x：1：2；其中，0＜x＜3；所述M為Ca或者所述M為Ca和Sr。