一种用于LED的白光荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于LED的白光荧光粉，化学通式Ca0.75‑xEuxSr0.2Mg1.05‑yMny(Si2O6)，其中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03；其制备方法：（a）按所述化学通式中各元素的摩尔比称取含有Ca、Sr、Mg、Si、Eu、Mn元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物；（b）将所述混合物置于还原气氛中，高温焙烧，得烧结体；（c）将烧结体冷却至室温后研磨，得用于LED的白光荧光粉。本发明专利技术制备的白光荧光粉激发波长范围宽，发光强度高，稳定性高，能被特定紫外波长有效激发，发出明亮白光，而且本发明专利技术所采用的基质是非稀土离子掺杂的单一纯硅酸盐，生产成本较现有技术大幅度降低，制备工艺简单，易于操作控制，安全性高，制备时间短，生产效率高，适于工业化大规模生产及推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于LED的白光荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及发光材料及其制备方法，具体地说是一种用于LED的白光荧光粉及其制备方法。
技术介绍
在照明领域，白光LED被认为是取代传统的白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯的第四代照明光源。基于发光二极管的（Light-EmittingDiode，LED）白光LED器件具有高效、节能、环保、体积小、寿命长、可靠性高等优点，被广泛应用在各种照明和显示领域。目前，实现白光LED的途径主要有两种：（1）蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，蓝光和黄光混合成白光；（2）紫光（或紫外）LED芯片激发红、绿、蓝三种荧光粉，红、绿、蓝光混合成白光。基于第一种白光LED的形成机理，行业内的技术人员积极开展了黄色荧光粉基质的研究，如日亚化学（Nichia）专利US5998925研发了化学通式为(Y1-x,Smx)3(Al1-y,Gay)5O12:Ce3+；又如，欧司朗（Osram）专利US6669866报道了化学通式为(Tb1-x-y,Rex,Cey)3(Al,Ga)5O12（简写TAG:Ce3+）的黄色荧光粉，等等。在这些荧光粉中，大家更为公知且应用更加成熟的黄色荧光粉主要是YAG:Ce3+，它能够被440-480nm的蓝光LED芯片有效激发，与蓝光互补形成白光；而且YAG:Ce3+荧光粉的发射光谱相当宽广，对波长的误差容忍度相对较大，让封装者在制造白光LED时可以提高效率而降低成本，更适合用于高色温的白光LED，这也是YAG:Ce3+荧光粉只所以受到业界广泛使用的主要原因。但是，YAG:Ce3+也存在一定缺陷，如反应合成的荧光粉粒径大小不易控制、作为激活剂的稀土材料价格较高、无法配出暖色系等。因此，行业内非常有必要继续开发性能更加优秀、成本低廉的黄色荧光粉作为基质，进而制备性能优异的白光荧光粉，这对促进行业内白光LED的发展和推广使用具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于LED的白光荧光粉及其制备方法，为白光LED提供更多材料选择，解决现有白光荧光粉的制备需要掺杂较多稀土离子导致成本较高的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于LED的白光荧光粉，该荧光粉的化学通式为Ca0.75-xEuxSr0.2Mg1.05-yMny(Si2O6)，其中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03；或所述荧光粉的化学通式为：Ca0.75-xSr0.2Mg1.05-y(Si2O6):xEu,yMn，其中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的化学式优选为Ca0.72Eu0.03Sr0.2Mg1.03Mn0.02(Si2O6)。本专利技术还提供了一种用于LED的白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：（a）按照荧光粉的化学通式Ca0.75-xEuxSr0.2Mg1.05-yMny(Si2O6)中各元素的摩尔比称取含有Ca、Eu、Sr、Mg、Mn、Si元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物，所述化学通式中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03；（b）将所述混合物置于还原气氛中，加热升温至1250-1350℃焙烧4-8h，得烧结体；（c）将所述烧结体冷却至室温后研磨，得用于LED的白光荧光粉。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（a）所述化学通式中优选x=0.03，y=0.02；在优选条件下制备的荧光粉更容易发射纯度更高的白光。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（a）所述的研磨时间为15-30min。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（b）所述的加热速率为5-10℃/min。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（b）所述的还原气氛是指碳粉包埋或H2、N2混合气体形成的还原气氛。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（b）加热升温至1250-1350℃焙烧6h。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（b）加热升温至1300℃焙烧6h。本专利技术提供的用于LED的白光荧光粉的制备方法中步骤（a）称取含有Ca、Sr、Mg、Si、Eu、Mn元素的氧化物或碳酸盐优选为CaCO3（A.R.）、SrCO3（A.R.）、MgO（A.R.）、SiO2（A.R.）、Eu2O3(99.99%)和MnCO3（A.R.）。众所周知，在荧光粉的研发制备中，不掺杂稀土元素的单一纯基质发光的荧光粉屈指可数，特别是在硅酸盐荧光粉基质的制备中，几乎无一例地掺杂了稀土元素，这必然使得所制备的荧光粉基质成本较高，进而用于制备白光荧光粉成本也会随之增高。本专利技术正是克服该技术障碍，采用特定比例的元素首次制备了一种非掺杂稀土离子就能发射明亮黄光的单一纯硅酸盐基质，该基质在200-400nm有很强的宽带吸收，发射波长范围350-800nm；在此波长范围内，可实现全光谱发射，符合近紫外LED芯片的激发要求，并且源于基质空穴发光机理，在该基质中掺杂了特定比例的Eu2+和Mn2+成功制备了用于LED的白光荧光粉。本专利技术制备的白光荧光粉激发波长范围宽，发光强度高，稳定性高，能被特定紫外波长有效激发发出明亮白光，而且本专利技术所采用的基质是非稀土离子掺杂的单一纯硅酸盐，使得最终制备的白光荧光粉的生产成本较现有技术大幅度降低。此外，本专利技术提供的白光荧光粉采用高温固相法，其制备工艺简单，易于操作控制，安全性高，制备时间短，生产效率高，适于工业化大规模生产及应用。附图说明图1为实施例1制备的硅酸盐基质的X射线衍射图谱（XRD）。图2为实施例1制备的硅酸盐基质的激发光谱图和发射光谱图。其中，激发波长λex＝275nm，发射波长λem＝585nm。图3为实施例1制备的硅酸盐基质从室温20℃到250℃的热释温度光谱特性曲线图。图4为实施例2制备的白光荧光粉的X射线衍射图谱（XRD）。图5为实施例2制备的白光荧光粉的发射光谱图。图6为实施例2制备的白光荧光粉在波段350-360nm紫外激发下的发光及色坐标图。具体实施方式下面实施例用于进一步详细说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。但不以任何形式限制本专利技术。实施例1分别称取碳酸钙（CaCO3）0.9759g、碳酸锶（SrCO3）0.3838g、氧化镁（MgO）0.5501g、二氧化硅（SiO2）1.5621g，置于玛瑙研钵中充分研磨30min并混合均匀后；将研磨后的粉末置于小干锅中并深埋于碳粉还原气氛中焙烧，以加热速率为8℃/min升温至1300℃，在该温度下烧结6h，自然冷却到室温；将样品取出研磨，得到化学式为Ca0.75Sr0.2Mg1.05(Si2O6)的硅酸盐基质。实施例2分别称取碳酸钙（CaCO3）0.9368g、碳酸锶（SrCO3）0.3838g、氧化镁（MgO）0.5344g、二氧化硅（SiO2）1.5621g、碳酸锰（MnCO3）0.0299g、三氧化二铕（Eu2O3）0.0686g，置于玛瑙研钵中充分研磨30min并混合均匀后；将研磨后的粉末置于小干锅中并深埋于碳粉还原气氛中焙烧，以加热速率为5℃/min升温至1300℃，在该温度下烧结6h，自然冷却到室温；将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LED的白光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为Ca0.75‑xEuxSr0.2Mg1.05‑yMny(Si2O6)，其中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03。

【技术特征摘要】
1.一种用于LED的白光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为Ca0.75-xEuxSr0.2Mg1.05-yMny(Si2O6)，其中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03。2.根据权利要求1所述的用于LED的白光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学式为Ca0.72Eu0.03Sr0.2Mg1.03Mn0.02(Si2O6)。3.一种用于LED的白光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）按照荧光粉的化学通式Ca0.75-xEuxSr0.2Mg1.05-yMny(Si2O6)中各元素的摩尔比称取含有Ca、Eu、Sr、Mg、Mn、Si元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物，所述化学通式中0.02≤x≤0.04，0.01≤y≤0.03；（b）将所述混合物置于还原气氛中，加热升温至125...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盼来，孙远生，王志军，杨志平，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13