專利名稱：一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉及其制造方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉及其
制造方法和應(yīng)用，應(yīng)用該熒光粉可制備白光LED光源。
背景技術(shù)：
白光LED具有無污染、長(zhǎng)壽命、耐震動(dòng)和抗沖擊的鮮明特點(diǎn)，白光LED是 LED產(chǎn)業(yè)中最被看好的新興產(chǎn)品，在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，白 光LED在照明市場(chǎng)的前景備受全球矚目，歐、美及日本等先進(jìn)國(guó)家也投入許多 人力，并成立專門的機(jī)構(gòu)推動(dòng)白光LED研發(fā)工作。它將成為21世紀(jì)的新一代光 源一第四代電光源，以替代白幟燈、熒光燈和高壓氣體放電燈等傳統(tǒng)光源，白 光LED孕育著巨大的商機(jī)。目前，用LED芯片與熒光粉組合，利用LED芯片發(fā) 射的紫外光、紫光、藍(lán)光激發(fā)熒光粉制備白光LED的方法被普遍使用。其中， 用InGaN藍(lán)光芯片發(fā)射的藍(lán)光激發(fā)涂覆在芯片上的發(fā)黃光的YAG: Ce熒光粉組 合制備的白光LED己經(jīng)商業(yè)化。但是由于發(fā)黃光的YAG: Ce熒光粉發(fā)射光譜 中缺乏波長(zhǎng)大于600nm的紅光發(fā)射，導(dǎo)致白光LED的顯色指數(shù)(Ra)不高，要 提高顯色指數(shù)就需要添加藍(lán)光激發(fā)發(fā)射紅光的熒光粉，目前這類材料的發(fā)光效 率普遍較低，暫不能完全滿足使用要求。且由于芯片的衰減和光譜漂移造成 YAG: Ce熒光粉量子效率下降。所以，開發(fā)量子效率高，穩(wěn)定性好，激發(fā)光譜 寬，有紅光發(fā)射的熒光粉以取代目前普遍使用的YAG: Ce熒光粉對(duì)制備高品質(zhì) 白光LED具有重要實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種堿土金屬磷硅 酸鹽熒光粉及其制造方法，該熒光粉具有激發(fā)光譜范圍寬，發(fā)射光譜在藍(lán)綠到 黃色、橙紅色區(qū)域，量子效率高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)；同時(shí)提供了一種堿土金屬 磷硅酸鹽熒光粉的應(yīng)用，特別涉及制備白光LED的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉主要化學(xué)組成可用下列化學(xué)式表 示M3.x.y (P04)2 Si04:EuxRy，其中0.001《x《0.1， 0.001《y<0.2，；其中M是 選自Sr、 Ca， Ba， Mg， Zn中的一種或多種元素組合，其中R是選自錳Mn、鉍Bi、鈧Sc、釔Y、鈽Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、 鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的一種或多種元素組合。
本發(fā)明提供的上述堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉的制備方法，包括以下步驟
(D按化學(xué)式M3.x-y (P04) 2Si04:EuxRy，其中0.001《x《0.1， 0.001《y<0.2。
準(zhǔn)確稱取上述結(jié)構(gòu)式中各原料的氧化物或各原料其他形式的鹽類，再稱取 0.02% 3%的助熔劑并將這些組分混合均勻。
(2) 將上述混合均勻的原料裝入坩堝中，置于高溫爐中，在空氣(或還原氣 氛)中燒結(jié)溫度為100(TC 1400'C，燒結(jié)時(shí)間為2 10小時(shí)。
(3) 將燒結(jié)材料在還原氣氛下燒成，燒成溫度為1000°C 1400°C，燒成時(shí)間 為1 4小時(shí)。
(4) 將燒成料破碎至需要粒徑，洗滌、過篩、烘干，即得所需產(chǎn)品。 將所述產(chǎn)品熒光粉與紫外、紫光、藍(lán)光芯片組合使用，在制備白光LED中應(yīng)用。
本發(fā)明熒光粉可被紫外、紫光和藍(lán)光激發(fā)，激發(fā)光譜范圍240nm 520nm， 隨著組分及濃度的變化發(fā)射光譜波長(zhǎng)主峰波長(zhǎng)在430nm 630nm之間變化。因此， 由熒光粉M3.x.y (P04) 2Si04:EuxRy，(其中0.001《x《0.1， 0.001《y<0.2)與 紫外芯片、紫光芯片或藍(lán)光芯片組合可獲得不同色溫的白光LED光源。
由于本發(fā)明產(chǎn)品在紅光發(fā)射區(qū)域較強(qiáng)，譜帶較寬，因此較以往產(chǎn)品相比， 獲得不同色溫的白光LED的顯色指數(shù)Ra大于80。該白光LED可應(yīng)用其制作 LED路燈及室內(nèi)照明燈具。


圖1為本發(fā)明提供的堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉的激發(fā)光譜圖。
圖2為應(yīng)用本發(fā)明提供的堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉制備的激發(fā)光譜圖。
圖3為本發(fā)明提供的堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉與藍(lán)光、紫光芯片組合制備
的白光LED光源的發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下
本發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)式為M3-x-y(P04、 Si04:EuxRy，其中0.001《x《0.1， 0.001
4《y<0.2，其中M是選自Sr、 Ca， Ba， Mg， Zn中的一種或多種元素組合，其 中R是選自錳Mn、鉍Bi、鈧Sc、釔Y、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓 Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的一種或多種元素組 合。準(zhǔn)確稱取上述結(jié)構(gòu)式中各原料的氧化物或其他形式的鹽類，如氧化硅 (Si02)、氧化銪(Eu203)、碳酸鍶(SrC03)、磷酸氫鍶(SrHP04)，再稱取0.02% 3%的助熔劑并將這些組分混合均勻。然后將混勻的原料裝入坩堝中，置于高溫 爐中，在空氣(或還原氣氛)中燒結(jié)溫度為1000 140(TC，燒結(jié)時(shí)間為2 10 小時(shí)。再將燒結(jié)材料在還原氣氛下燒成，燒成溫度為1000°C 1400°C，燒成時(shí) 間為1 4小時(shí)(此步驟根據(jù)實(shí)際需要選擇)。待高溫爐冷卻到室溫，將料取出 破碎至需要粒徑，8CTC左右去離子水洗滌、濕過篩、于10(TC 12(TC烘干即得 本發(fā)明熒光粉。
為了確保品質(zhì)，用固相法合成中所用原料需經(jīng)過預(yù)處理，即將原料烘干后 并破碎至粒徑接近一致。
實(shí)施例1: SrHP04 : 2.00mol SrC03 : 2.99mol Si02 : l.OOmol Eu203 : O.Olmol
制備方法準(zhǔn)確稱取上述原料，再稱取0.02% 3%的助熔劑并將這些組分 混合均勻。然后將混勻的原料裝入坩堝中，置于高溫爐中，在空氣(或還原氣 氛)中燒結(jié)溫度為1000 1400°C，燒結(jié)時(shí)間為2 10小時(shí)。再將燒結(jié)材料在還 原氣氛下燒成，燒成溫度為1000°C 1400°C，燒成時(shí)間為1 4小時(shí)(此步驟根 據(jù)實(shí)際需要選擇)。待高溫爐冷卻到室溫，將料取出破碎至需要粒徑，8(TC左右 去離子水洗滌、濕過篩、于10(TC 12(TC烘干即得本發(fā)明熒光粉。該熒光粉的 發(fā)射光譜在585nm的激發(fā)光譜如圖1所示。該熒光粉240nm 520nm范圍內(nèi)均可
被有效激發(fā)而發(fā)射較寬的發(fā)射光譜。說明該熒光粉可與紫外、紫光及藍(lán)光芯片 組合制備白光LED光源。
實(shí)施例2: SrHP04 : 2.00mol SrC03 : 2.75molBaC03 : 0.20mol Si02 : LOOmol Eu203 : 0.05mol
制備方法同實(shí)施例1。該熒光粉的發(fā)射光譜在585nm的激發(fā)光譜如圖l所示。 該熒光粉240nm 520nm范圍內(nèi)均可被有效激發(fā)而發(fā)射較寬的發(fā)射光譜。說明該 熒光粉可與紫外、紫光及藍(lán)光芯片組合制備白光LED光源。 實(shí)施例3: SrHP04 : 2.00mol
SrC03 : 2.60mol
BaC03 : 0.20mol
CaC03 : 0.15mol
ZnO: 0.05mol
Si02 : l.OOmol
Eu203 : 0.05mol
制備方法同實(shí)施例1。該熒光粉的發(fā)射光譜在585nm的激發(fā)光譜如圖l所示。 該熒光粉在240nm 520nm范圍內(nèi)均可被有效激發(fā)而發(fā)射較寬的發(fā)射光譜。說明 該熒光粉可與紫外、紫光及藍(lán)光芯片組合制備白光LED光源。 實(shí)施例4: SrHP04 : 2.00mol
MgO : 1.65mol
SrCO" 1.15mol
CaC03 : 0.15mol
Si02 : l.OOmol
Eu203 : 0.03mol
Dy203 : 0.02mol 制備方法同實(shí)施例l。
該熒光粉的發(fā)射光譜在560mn的激發(fā)光譜如圖1所示。該熒光粉在240rnn 520nm范圍內(nèi)均可被有效激發(fā)而發(fā)射較寬的發(fā)射光譜。說明該熒光粉可與紫外、 紫光及藍(lán)光芯片組合制備白光LED光源。
實(shí)施例5: SrHP04 : 2.00molBaC03 : 0.65mol CaC03 : 0.30mol Si02 : l.OOmol CeO : 0.05mol MnC03 : 0.05mol 制備方法同實(shí)施例l。
該熒光粉的發(fā)射光譜在630nm的激發(fā)光譜如圖1所示。該熒光粉在240nm 520nm范圍內(nèi)均可被有效激發(fā)而發(fā)射較寬的發(fā)射光譜。說明該熒光粉可與紫外、 紫光及藍(lán)光芯片組合制備白光LED光源的紅色成分。
以上實(shí)施例是為了具體說明本發(fā)明而提出的，不能視為對(duì)本發(fā)明的限制。 最后依據(jù)三原色配色原理將堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉M3.x_y (P04): Si04:EuxRy (其中0.001《x《0.1， 00.01《y<0.2)，與透明硅膠或樹脂混合成熒 光粉混合粉槳，將熒光粉混合粉漿涂在與之相匹配紫外、紫光或藍(lán)光芯片上， 經(jīng)芯片發(fā)射光譜激發(fā)熒光粉漿涂層而發(fā)出白光。
權(quán)利要求
1.一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉，其特征在于，其化學(xué)表達(dá)式為M3-x-y(PO4)2SiO4:EuxRy，其中0.001≤x≤0.1，0.001≤y＜0.2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉，其特征在于，M 是選自Sr、 Ca， Ba， Mg， Zn中的一種或多種元素組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉，其特征在于，R是 選自錳Mn、鉍Bi、鈧Sc、釔Y、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓Gd、 鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的一種或多種元素組合。
4. 一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，具體步驟如下(1) 按化學(xué)式M3.x.y (P04) 2 Si04:EuxRy，其中0.001《x《0,l ， 0.001《y<0.02，稱取結(jié)構(gòu)式中各元素的氧化物或各元素其他形式的鹽類，再稱取0.02% 3%的 助熔劑并將這些組分混合均勻；(2) 將所述混合均勻的原料裝入坩堝中，置于高溫爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000 。C 1400。C，燒結(jié)時(shí)間為2 10小時(shí)；(3) 將燒結(jié)材料在還原氣氛下燒成，燒成溫度為1000°C 1400°C，燒成時(shí)間 為1 4小時(shí)；(4) 將燒成料破碎至需要粒徑，洗滌、烘干、過篩，即得所需產(chǎn)品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征 在于，所述的助溶劑為NH4HF2、 NH4F、 BaF2、 SrF2、 BaCl2、 SrCl2、 NH4Cl、 H3B03中的一種或多種元素組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉，其特征在于，將所 述熒光粉與紫外、紫光、藍(lán)光芯片組合使用，在制備白光LED中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿土金屬磷硅酸鹽熒光粉及其制造方法和應(yīng)用，該熒光粉的結(jié)構(gòu)式為M_3-x-y(PO₄)₂SiO₄:Eu_xR_y，其中0.001≤x≤0.1，0.001≤y＜0.2，制備方法為，將上述結(jié)構(gòu)式中的元素的單質(zhì)、氧化物或相應(yīng)鹽類，加入助熔劑，混合均勻后或經(jīng)共沉淀處理后再加入助熔劑，在高溫下反應(yīng)合成，經(jīng)后處理得到該材料。本發(fā)明的熒光粉具有發(fā)光亮度高、粒度均勻、發(fā)射波長(zhǎng)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)、激發(fā)波長(zhǎng)寬、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，制造方法簡(jiǎn)單、無污染、成本低，可應(yīng)用于白光LED制備。
文檔編號(hào)H01L25/075GK101597493SQ20091006726
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者孫德春, 李志才 申請(qǐng)人:孫德春