本发明专利技术提供了一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉及其制备方法，所述的蓝光荧光粉的化学式为Ca4‑xZrGe3O12：xBi3+；其中，0.01≤x≤0.4。该方法的具体过程为：将含钙化合物、含锆化合物、含铋化合物、含锗化合物和助溶剂含硼化合物混合，在1300～1400℃下煅烧3～8h，冷却即得荧光粉。本发明专利技术采用非稀土元素离子作为激活剂，采用不含稀土元素的锗酸盐作为基质材料，二者协同配合，获得一种蓝光荧光粉Ca4‑xZrGe3O12：xBi3+(0.01≤x≤0.4)，发出的蓝光发色稳定，流明效率高，不含稀土元素，降低了蓝色荧光粉居高不下的成本。
Blue fluorescent powder for white light LED excited by near ultraviolet light and preparation method thereof
The invention provides a near ultraviolet excitation for white LED blue fluorescent powder and its preparation method, chemical formula of the blue phosphor for Ca4 xZrGe3O12:xBi3+; among them, 0.01 = x = 0.4. The method comprises the following steps: mixing the calcium containing compound, the zirconium containing compound, the bismuth containing compound, the germanium containing compound and the assistant solvent containing boron compound, calcining 3 ~ 8h at a temperature of between 1300 and 1400 DEG C, and cooling the fluorescent powder. The invention adopts non rare earth ions as activator, the germanate containing rare earth elements as matrix material, two coordination, a blue phosphor Ca4 xZrGe3O12:xBi3+ (x = 0.01 ~ 0.4), the blue light color stability, high luminous efficiency, not containing rare earth elements, reduced blue fluorescent powder of high cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机光致发光材料领域，涉及近紫外光激发的白光LED，具体涉及一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉及其制备方法。
技术介绍
白光LED由于具有节能、环保、体积小、长寿命、响应速度快、全固态、抗震性及安全性能好等诸多优点而被广泛应用在照明和显示领域。目前，商业化的白光LED器件的实现方式主要有两种：一种是在GaInN蓝光芯片上涂覆以Y3Al5O12:Ce3+为代表的黄色荧光粉，利用荧光粉的黄光和芯片的蓝光而复合形成白光。这种器件的发光颜色随荧光粉厚度以及驱动电流的变化而变化，色彩还原性、发色稳定性差，发光较刺眼，显色指数低，对显示物体颜色高的场合无法使用。第二种是在近紫外(350～410nm)芯片上涂覆红、绿、蓝三基色荧光粉，调和荧光粉发出的三基色光而得到白光。相比于第一种，这种器件的显色效果只由荧光粉决定而受芯片的影响很小，因此其显色指数较好。作为三基色荧光粉其中之一的蓝色荧光粉，目前大多数是以二价铕离子或者三价铈离子为激活剂，如BaMgAl10O17：Eu2+，CaAl2Si2O8：Eu2+以及Sc4Al6Si3O21：Ce3+等。由于铕和铈都是稀土元素，相应原料的价格比较昂贵，导致荧光粉生产成本难以下降。现有技术中还公开了一些稀土元素氧化物作为基质材料，同样的，相应原料的价格比较昂贵，导致荧光粉生产成本难以下降。并且现有的一些稀土元素氧化物作为基质材料相比较复合盐而言，其性能稳定性较差，逐渐被市场所淘汰。对于无机光致发光材料领域的荧光粉而言，基质材料与激活剂之间的选择性较高，不同的基质材料与不同的激活剂配合会产生不同波长的光，如果基质材料与激活剂的匹配不适当，在近紫外光的照射下甚至不会产生可见光，因此，寻找合适的基质材料与激活剂组成能够发出特定波长的可见光的荧光粉是本领域从业人员长期探寻的方向。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉及其制备方法，在保证蓝光荧光粉性能稳定的基础上，摒弃稀土元素，从而解决现有的蓝色荧光粉生产成本居高不下的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，所述的蓝光荧光粉的化学式为Ca4-xZrGe3O12：xBi3+；其中，0.01≤x≤0.4。本专利技术还具有如下区别技术特征：优选的，所述的0.04≤x≤0.16。所述的蓝光荧光粉能被波长为350～410nm范围内的近紫外光激发，发出的蓝色荧光的波长在400～550nm范围内，发出的蓝色荧光的光强峰值位于434nm。一种如上所述的近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉的制备方法，该方法的具体过程为：将含钙化合物、含锆化合物、含铋化合物、含锗化合物和助溶剂含硼化合物混合，在1300～1400℃下煅烧3～8h，冷却即得荧光粉。所述的含钙化合物为钙的氧化物或钙的含氧酸盐。所述的含铋化合物为铋的氧化物或铋的含氧酸盐。所述的含锆化合物为锆的氧化物或锆的含氧酸盐。所述的含锗化合物为锗的氧化物。所述的助溶剂含硼化合物为H3BO3。所述的含钙化合物、含锆化合物、含铋化合物、含锗化合物之间的质量配比通过蓝光荧光粉的化学式中各元素的摩尔比计算得到。所述的助溶剂含硼化合物占原料总质量的质量百分比为3％～5％。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：(Ⅰ)本专利技术采用非稀土元素离子作为激活剂，采用不含稀土元素的锗酸盐作为基质材料，二者协同配合，获得一种蓝光荧光粉Ca4-xZrGe3O12：xBi3+(0.01≤x≤0.4)，发出的蓝光发色稳定，流明效率高，不含稀土元素，降低了蓝色荧光粉居高不下的成本。(Ⅱ)本专利技术的蓝光荧光粉能被波长为350～410nm范围内的近紫外光激发，发出的蓝色荧光的波长在400～550nm范围内，发出的蓝色荧光的光强峰值位于434nm。可以很好地匹配近紫外LED芯片。荧光粉吸收芯片发射出的近紫外光后自身发射蓝光，从而提供白光LED器件中所需的蓝光成分。(Ⅲ)本专利技术的制备方法选用三价铋激活剂离子，使得材料制备过程无需使用还原性气氛，简化了设备，降低了成本，无废水废气排放，对环境友好。附图说明图1为实施例1至6的荧光粉的X射线衍射图。图2为实施例1至6的荧光粉在435nm监控下的激发光谱。图3为实施例1至6的荧光粉在375nm激发下的发射光谱。图4为为实施例1至6的荧光粉的发光色坐标在国际照明委员会制定的色品图(CIE1931)中的位置。以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。实施例1：本实施例给出一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，蓝光荧光粉的化学式为Ca4-xZrGe3O12：xBi3+；其中，x＝0.12，则蓝光荧光粉的化学式为Ca3.88ZrGe3O12：0.12Bi3+。按此组成，计算出各原料的配比如表1所示。表1Ca3.88ZrGe3O12：0.12Bi3+荧光粉的原料配比原料质量CaCO33.884克ZrO21.232克GeO23.139克Bi2O30.279克H3BO30.25克本实施例的近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉的制备方法，该方法的过程为：按照表1的原料配比，准确称取上述原料，在玛瑙研钵中仔细研磨后，装入小氧化铝坩埚。在1300℃下煅烧8小时，自然冷却至室温后，取出，将生成物进行粉碎、研磨，制得荧光粉。性能测试：用X射线粉末衍射仪(BrukerD8ADVANCE)测定样品物相；用HoribaJobin-YvonFluoroMax-3型荧光光谱仪测量样品的激发、发射光谱。图1为所述荧光粉的X射线衍射图，从图1中可以看出，该荧光粉的X射线衍射图谱可以按照石榴石的结构特征拟合，说明该荧光粉由具有石榴石结构特征的纯相物质组成。图2为所述荧光粉在435nm监控下的激发光谱。从图2中可知，掺杂Bi3+的荧光粉Ca4ZrGe3O12：Bi3+可以被近紫外光(350～410nm)有效激发，最佳激发波长为375nm。图3为所述荧光粉在375nm激发下的发射光谱。从图3可知，在375nm的近紫外光激发下，Ca4ZrGe3O12:Bi3+可以发射波长范围在400～550nm，峰值位于435nm的可见光，其发光的色度坐标值为(0.155，0.037)。图4为所述荧光粉的发光色坐标在国际照明委员会制定的色品图(CIE1931)中的位置。从图4可知，该色度坐标所代表的发光颜色属于蓝光范围。即单掺杂Bi3+离子荧光粉Ca4ZrGe3O12:Bi3+在近紫外光下发射蓝光，因而其可以应用于近紫外光白光LED器件中，提供三基色之一的蓝光成分。由于激活剂离子为高价态，因而本专利技术可以在非还原性气氛下制备出发蓝光的材料。实施例2：本实施例给出一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，蓝光荧光粉的化学式为Ca4-xZrGe3O12：xBi3+；其中，x＝0.01，则蓝光荧光粉的化学式为Ca3.99ZrGe3O12：0.01Bi3+。按此组成，计算出各原料的配比如表2所示。表2Ca3.99ZrGe3O12：0.01Bi3+荧光粉的原料配比原料质本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，其特征在于：所述的蓝光荧光粉的化学式为Ca4‑xZrGe3O12：xBi3+；其中，0.01≤x≤0.4。
【技术特征摘要】
1.一种近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，其特征在于：所述的蓝光荧光粉的化学式为Ca4-xZrGe3O12：xBi3+；其中，0.01≤x≤0.4。2.如权利要求1所述的近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，其特征在于：所述的0.04≤x≤0.16。3.如权利要求1所述的近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉，其特征在于：所述的蓝光荧光粉能被波长在350～410nm范围内的近紫外光激发，发出的蓝色荧光的波长在400～550nm范围内，发出的蓝色荧光的光强峰值位于434nm。4.一种如权利要求1至3任一权利要求所述的近紫外光激发的白光LED用蓝光荧光粉的制备方法，其特征在于，该方法的具体过程为：将含钙化合物、含锆化合物、含铋化合物、含锗化合物和助溶剂含硼化合物混合，在130...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋自强，孙志华，于晓晨，段理，闵一桐，黄慈航，吕婉毓，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。