暖白光led用硼酸鹽螢光粉的製作方法
2023-05-09 01:50:51 2
專利名稱：暖白光led用硼酸鹽螢光粉的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種暖白光LED用硼酸鹽螢光粉，是一種光電功能材料，該材料能夠直接與近紫外晶片或者GaN基藍光晶片組合構成白光LED，用作固體白光照明，屬於光電功能材料技術領域，也屬於固體半導體照明技術領域。
背景技術：
與傳統照明光源相比，白光LED具有低電壓、低能耗、長壽命、響應快、高可靠性、 易維護等優點，符合節能、環保的要求。獲得白光LED的途徑之一是螢光粉轉換。近紫外晶片或藍光晶片與多色或黃色螢光粉複合產生白光是一個成功的例子。現有白光LED用螢光粉主要有兩種，一種是鋁酸鹽基質，如YAG:Ce2+，另一種是矽酸鹽基質，如Sr2Si04:Eu2+、 Sr3Si05:0. 07Eu2+。YAGiCe2+螢光粉的發射光譜峰值位於MOnm，缺少紅光成分，光源顯色指數較低，不能產生暖色調。而矽酸鹽基質螢光粉的發射峰值波長因達到了 575nm而能夠產生暖色調、低色溫，但是，矽酸鹽基質螢光粉發射峰值波長過長，色調偏紅，使得所製作的白光LED發光過暖；另外，這種螢光粉其合成溫度高，化學穩定性差。在現有技術中還有一類硼酸鹽基質發光材料，它具有成本低廉、合成溫度低、化學穩定性好等優點。現有硼酸鹽基質發光材料有以下幾種。申請號為01141945. 8、名稱為「一種彩色等離子體平板顯示用硼酸鹽紅色螢光粉及其製造方法」的一件中國專利申請公開了一項方案，其中硼酸鹽紅色螢光粉的化學式為 (YmzGdzMyEux) BO3，其中M是La、Tb、Sm。然而，在該硼酸鹽中除了硼酸根之外，其餘物質均為稀土，導致螢光粉成本較高；其激發光為深紫外，只適用於等離子顯示，與目前基本成型的白光LED工業中使用的近紫外晶片或者藍光晶片並不配套。申請號為200810007451. 2、名稱為「硼酸鹽螢光材料與白光發光裝置」的一件中國專利申請公開了一項方案，其中硼酸鹽螢光材料的結構式為Ma(Mb) HBO3=(Mc)x，式中軋是 Li、Na、K、Rb、Cs 或上述的組合，Mb 是 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn 或上述的組合，Mc 是 Y、La、Pr、Nd、 Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、&、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu或上述的組合，這種硼酸鹽螢光材料由紫外光或藍光激發後放射出可見光，與其它各色光螢光材料組合構成白光發光裝置。然而，該螢光粉的發射峰波長最長僅為507nm，無法獲得暖白光。
發明內容
為了獲得一種硼酸鹽基質發光材料，由近紫外或者藍光激發，寬帶發射，發射峰值波長大於MOnm、小於575nm，用於白光LED中，產生顯色指數高、光學一致性好的暖白光，我們發明了一種暖白光LED用硼酸鹽螢光粉。本發明之暖白光LED用硼酸鹽螢光粉其化學式為下列之一 =M3B2O6 RE2+，A+、 M2B2O5 RE2+, A\M5B4O11 RE2+, A\MB2O4 RE2+, A\MB4O7 RE2+, A+ ；式中M 為 Ca、Sr、Ba、Mg、Pb、Zn 之一種或者兩種；RE 為 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu 之一種或者兩種，RE的含量為所述化學式中硼酸鹽的0. 01 10at% ；A為Li、Na、K、Rb、Cs之一種或者兩種，引入A所採用的氧化物或者氟化物的量為所述分子式物質質量的0 20 %。
在本發明之暖白光LED用硼酸鹽螢光粉中，M物質為二價金屬陽離子，與硼酸根結合構成螢光粉的硼酸鹽基質，具有成本低廉、合成溫度低、化學穩定性好等優點。A物質以氧化物、氟化物或者氯化物的形式引入，在螢光粉中主要起電荷補償和促進晶格發育的作用。 RE物質在螢光粉中充當激活劑。該螢光粉呈現寬譜激發，具有近紫外和藍光激發特性，在近紫外和藍光激發下樣品呈現寬譜發射，發射峰值波長在560 575nm範圍內，用於白光LED 中能夠產生顯色指數高、光學一致性好的暖白光。
圖1是本發明之螢光粉產物Sr3B2O6:Eu02+ .07的XRD圖。
圖2是本發明之螢光粉產物Sr3B2O6:Eu02+ .07的激發光譜圖。
圖3是本發明之螢光粉產物Sr3B2O6:Eu02+ .07的發射光譜圖。
圖4是本發明之螢光粉產物Sr3B2O6:Eu02+ .07的組合光譜圖，該圖兼作為摘要附圖。
圖5是本發明之螢光粉產物Sr3B2O6:Eu02+ .07的色坐標。
圖6是本發明之螢光粉產物Sr2B2O5:Eu02+ .07，Li+ 的 XRD 圖。
圖7是本發明之螢光粉產物Sr2B2O5:Eu02+ .07，Li+的激發光譜圖。
圖8是本發明之螢光粉產物Sr2B2O5:Eu02+ .07，Li+的發射光譜圖。
具體實施例方式下面通過本發明之暖白光LED用硼酸鹽螢光粉的製備進一步說明本發明。實施例1 暖白光LED用硼酸鹽螢光粉化學式為Sr3B206:Eua(172+。採用高溫固相法製備。原料包括Eu203、H3B03及SrCO3,純度均為99. 99%。根據所製備的螢光粉化學式所確定的化學計量比確定原料配比，精確秤取各原料置於瑪瑙研缽中，研細並混合均勻，將研磨好的混合粉料轉移到小坩堝，放入高溫箱式爐中，在活性炭的還原氣氛下，於1150°C溫度下灼燒池， 獲得所需產物。灼燒過程反應機理如下在高溫下活性炭將Eu3+還原為Eu2+ ；然後，SrCO3和H3BO3 反應生成Sr3B2O6 ；Eu2+摻雜在Sr3B2O6基質中，最終形成Sr3B2O6:Eu2+。在反應過程中原料 H3BO3具有兩種作用，一是作為反應物；二是作為助熔劑，降低反應溫度，同時使粉料混合的更加均勻。具體反應如下C+Eu203 — 2Eu0+C03SrC03+2H3B03 — Sr3B206+H20Sr3B206+Eu2+ — Sr3B2O6: Eu2+螢光粉產物具有六方晶系Si^2O6的結構，見圖1所示，具有空間群R*c(167)。螢光粉產物具有寬的激發光譜，見圖2所示，激發峰值位於460nm附近，監測波長為566nm。螢光粉產物具有寬的發射光譜，見圖3所示，發射峰值位於566nm附近，激發波長為460nm。螢光粉產物發出的566nm黃光與460nm藍光組合，形成暖白光，見圖4所示。螢光粉產物色坐標為(0. 338,0. 346，0.316)，見圖5所示，可知螢光粉產物具有白光輸出。
實施例2 暖白光LED用硼酸鹽螢光粉化學式為Sr2B2O5:Eua J+，Li+。採用高溫固相法製備。原料包括Eu203、H3BO3及SrCO3，純度均為99. 99%，另外還有Li2O (分析純)，加入量為 Sr2B2O5 = Eua^+,Li+質量的5%。根據所製備的螢光粉化學式所確定的化學計量比確定原料配比，精確秤取各原料置於瑪瑙研缽中，研細並混合均勻，將研磨好的混合粉料轉移到小坩堝，放入高溫箱式爐中，在活性炭的還原氣氛下，於1050°C溫度下灼燒2h，獲得所需產物。螢光粉產物具有Sr2B2O5晶體結構，見圖6所示。螢光粉產物具有寬的激發光譜， 見圖7所示，監測波長為570nm。螢光粉產物具有寬的發射光譜，見圖8所示，發射峰值位於 570nm附近。
權利要求
1.一種暖白光LED用硼酸鹽螢光粉，其特徵在於，其化學式為下列之一 M02O6:RE2+， A+、M2B2O5: RE2+, A+、M5B40n:RE2+, A+、MB2O4: RE2+, A+、MB4O7: RE2+, A+ ；式中M 為 Ca、Sr、Ba、Mg、 Pb、Zn 之一種或者兩種；RE 為 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、 Lu之一種或者兩種，RE的含量為所述化學式中硼酸鹽的0. 01 10at%;A為Li、Na、K、Rb、 Cs之一種或者兩種，引入A所採用的氧化物或者氟化物的量為所述分子式物質質量的0 20%。
2.根據權利要求1所述的暖白光LED用硼酸鹽螢光粉，其特徵在於，具有近紫外和藍光激發特性，在近紫外和藍光激發下樣品呈現寬譜發射，發射峰值波長在560 575nm範圍內，用於白光LED中。
全文摘要
暖白光LED用硼酸鹽螢光粉屬於光電功能材料和固體半導體照明技術領域。現有白光LED用螢光粉要麼缺少紅光成分，光源顯色指數較低，不能產生暖色調；要麼色調偏紅，使得所製作的白光LED發光過暖。本發明其化學式為下列之一M3B2O6:RE2+，A+、M2B2O5:RE2+，A+、M5B4O11:RE2+，A+、MB2O4:RE2+，A+、MB4O7:RE2+，A+；式中M為Ca、Sr、Ba、Mg、Pb、Zn之一種或者兩種；RE為Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu之一種或者兩種，RE的含量為所述化學式中硼酸鹽的0.01～10at％；A為Li、Na、K、Rb、Cs之一種或者兩種，引入A所採用的氧化物或者氟化物的量為所述分子式物質質量的0～20％。發射峰值波長在560～575nm範圍內，用於白光LED中能夠產生暖白光。
文檔編號C09K11/63GK102337125SQ20111020438
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者劉全生, 盧利平, 孫海鷹, 張希豔, 柏朝暉, 王曉春, 王能利, 米曉雲 申請人:長春理工大學