一种紫外LED激发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紫外LED激发的白光荧光粉及其制备方法，所述荧光粉的化学通式为M

White light fluorescent powder excited by ultraviolet LED and preparation method thereof

The invention discloses a white phosphor powder excited by ultraviolet LED and a preparation method thereof. The chemical formula of the phosphor is M

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED激发的白光荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及一种白光荧光粉，具体的说是一种紫外LED激发的白光荧光粉及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着发光二极管(LightEmittingDiode，LED)的发光效率的逐渐提高以及成本的逐渐下降，半导体照明逐渐成为现代照明的发展趋势，白光LED被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，被称为“21世纪绿色光源”。目前，制备白光LED主要有三种方法，第一种是采用LED红绿蓝三基色芯片组合得到白光；第二种是采用LED蓝光芯片激发黄色荧光粉或者LED蓝光芯片同时激发红色荧光粉和绿色荧光粉合成白光；第三种是采用紫外LED芯片激发RGB荧光粉发出三基色合成白光。前两种制备白光LED的方法虽然已经相对成熟，但是也存在很大的缺点。第一种方法由于三基色光衰不同导致色温不稳定，并且控制电路较复杂，成本较高。第二种方法存在一致性差、色温随角度变化的缺点，迫使人们寻求高效、高显色指数Ra、稳定性更好的紫外+RGB三色荧光粉方案。近期发现的多数氮化物，氮氧化物荧光粉都为紫外激发，并表现出良好的热学、化学稳定性。而从照明的舒适度和有利于植物生长的角度而言，具有接近于日光的光才是最佳选择。采用紫外LED作为激发源配合红绿蓝荧光粉制备白光LED时，由于不同基质的荧光粉之间存在着辐射再吸收，会增加能量损耗，降低发光效率。因此开发紫外LED激发的单相荧光粉成为主流发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种紫外LED激发的白光荧光粉，以解决现有白光LED所用荧光粉发光效率低、热稳定性差、光衰不一致的问题。本专利技术的目的之二在于提供上述紫外LED激发的白光荧光粉的制备方法。本专利技术为实现以上目的所采用的技术方案如下：本专利技术提供一种紫外LED激发的白光荧光粉，其化学通式为M1-x-y-zSmxTbyTmzAlSiN3-2(x+y+z)/3O3(x+y+z)/2，其中：M为Ca、Sr、Ba中的至少一种，0.001≤x≤0.2，0.001≤y≤0.1，0.001≤z≤0.2。所述白光荧光粉在波长为250～390nm的紫外光的激发下可发射出白光，其激发光波长较短，且激发光谱范围宽。本专利技术还提供了上述紫外LED激发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M1-x-y-zSmxTbyTmzAlSiN3-2(x+y+z)/3O3(x+y+z)/2中各元素的摩尔比称取含有M、Al、Si的氮化物以及Sm、Tb、Tm的氮化物或氧化物，所称取原料的纯度均为99.99wt％，原料粒径在3～5μm，并将称取的原料和助熔剂在惰性气体保护下干混研磨制成混合物。(b)烧结：将步骤(a)制得的混合物在还原气氛下进行分段烧结，其中，阶段一：先在常压下，以150-300℃/h的速率升温至1400-1550℃，还原气体流量为0.5-1.2L/min，保温烧结5-8h；阶段二：再将压力升至1-5MPa，同时以100-250℃/h的速率升温至1700-1850℃，并保温烧结4-6h；(c)退火：(b)步骤后，开始以300-500℃/h的速率降温至900-1000℃，再自然降温至室温后取出；(d)所得产物经研磨，过200目筛，酸洗，水洗和干燥后，即得紫外LED激发的白光荧光粉。步骤(a)中，所述助熔剂为NH4Cl、NaF和H3BO3的混合物，三者的质量比为NH4Cl:NaF:H3BO3＝1:a:b，其中，0.5≤a≤2，0.5≤b≤2；优选助熔剂加入量占原料总质量的3％～8％。步骤(a)中，原料的称取和干混研磨均在惰性气体保护下进行，惰性气体为氮气、氩气或者氦气中的一种，干混研磨时间在40min以上。步骤(b)中，还原性气体为氮气和氢气的混合气体，氮气与氢气的比例为80:20～95:5。步骤(d)中，用10-25％盐酸进行酸洗处理，酸洗时转速为300r/min，时间为30-55min，酸洗后用去离子水水洗至电导率小于20μs/cm。本专利技术通过掺杂Sm3+、Tb3+、Dy3+等元素，得到了能被较短波长紫外光激发而发射白光的单一相荧光粉，且荧光粉的发光强度高，克服了荧光粉混合调配所带来的缺陷以及现有单一相白光荧光粉光效低的问题。通过改变元素的掺杂浓度，可以调节荧光粉的色坐标，使其发射的白光更接近于日光，更适用于植物生长照明、手机LED补光灯、摄影棚装饰等场所。此外，本专利技术的荧光粉具有较好的化学稳定性和抗湿性，且具有较好的光衰一致性，能很好的满足LED的使用要求。本专利技术制备方法简单，烧结时间短，采用NH4Cl、NaF和H3BO3组成的混合物作为助熔剂，使得原料在熔融状态下更好的混合，同时采用分段焙烧的方式，得到纯净的单一相，有效提高了荧光粉的发光强度和成品料收率，且所得成品具有较好的颗粒形貌和均匀度。附图说明图1是实施例1所得荧光粉的SEM图。图2是实施例1的激发光谱图。图3是实施例1的发射光谱图。图4是实施例1、实施例11和比较例1的热猝灭强度变化曲线图。图5是双85实验中比较例1与实施例1的相对亮度变化曲线图。图6是双85实验中比较例1与实施例1的x色坐标变化曲线图。具体实施方式本专利技术提供一种紫外LED激发的白光荧光粉，其化学通式为M1-x-y-zSmxTbyTmzAlSiN3-2(x+y+z)/3O3(x+y+z)/2，其中：M为Ca、Sr、Ba中的至少一种，0.001≤x≤0.2，0.001≤y≤0.1，0.001≤z≤0.2。所述白光荧光粉在波长为250～390nm的紫外光的激发下可发射出白光。下面结合具体实施例说明本专利技术荧光粉的制备方法，并对所制备的荧光粉的相关性能进行评价。本专利技术中所提到的压力均为绝对压力，本专利技术中粒度测试是利用激光粒度仪LS-C(I)测试，相对亮度是利用高精度快速光谱辐射计测试，K＝(D90-D10)/D50用于衡量颗粒粒度均匀程度，收率＝后处理后所得材料的质量(荧光粉成品)×100％/后处理前的质量(荧光粉粗品)。实施例1(一)按照化学式Sr0.6Ca0.25Sm0.04Tb0.06Tm0.05AlSiN2.9O0.225的化学计量比分别称取0.02molSr3N2、0.0083molCa3N2、0.1molAlN、0.033molSi3N4、0.002molSm2O3、0.0015molTb4O7、0.0025molTm2O3，原料的纯度均为99.99％，原料粒径在3～5μm；注：以上所有原料的称取在手套箱N2气氛下进行(二)称取由NH4Cl、NaF、H3BO3组成的混合助熔剂，所述混合助熔剂的总质量为步骤(一)中称取原料总质量的4％，且三者质量比为NH4Cl:NaF:H3BO3＝2:3:2；(三)将步骤(一)和(二)所称取的所有原料和助熔剂在N2气氛下于玛瑙研钵中研磨40min以上使其混合均匀，然后将原料转移至钼坩埚内并盖好坩埚盖，将坩埚放入气压炉中，通过真空泵进行4次抽真空操作后，充入氮气/氢气比例为90:10的还原气体至常压，气体流量为1L/min；(四)在常压下，先以240℃/h的速率升温至1450℃并保温6h，然后将气压炉升压至2.5MPa，与此同以180℃/h的速率升温至1820℃，并保温5h，之后以360℃/h的速率降温至1000℃，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外LED激发的白光荧光粉，其特征在于：该荧光粉的化学通式为M

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED激发的白光荧光粉，其特征在于：该荧光粉的化学通式为M1-x-y-zSmxTbyTmzAlSiN3-2（x+y+z）/3O3(x+y+z)/2，其中：M为Ca、Sr、Ba中的至少一种，0.001≤x≤0.2，0.001≤y≤0.1，0.001≤z≤0.2。2.一种权利要求1所述的紫外LED激发的白光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）按照权利要求1化学通式M1-x-y-zSmxTbyTmzAlSiN3-2（x+y+z）/3O3(x+y+z)/2中各元素的摩尔比称取含有M、Al、Si的氮化物以及Sm、Tb、Tm的氮化物或氧化物，并将称取的原料和助熔剂在惰性气体保护下干混研磨制成混合物；（b）烧结：将步骤（a）制得的混合物在还原气氛下进行分段烧结，其中，阶段一：先在常压下，以150-300℃/h的速率升温至1400-1550℃，保温烧结5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志平，魏东，赵金鑫，
申请(专利权)人：河北利福光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13