一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法。该制备方法采用均匀沉淀工艺制备具有相同晶体结构而不同组成的几种纯相纳米级荧光粉，通过添加分散剂、粘接剂和助熔剂，进而采用造粒的工艺方法制备出具有可控尺寸大小不同的球状颗粒；然后通过快速烧结工艺，形成具有介孔结构的球状纳米聚合体，进一步高温烧结，形成尺寸可控的单晶粒荧光粉晶种；以微米级荧光粉晶粒作为晶种，并和上述制备的晶体结构相同而不同组成的纯相纳米级荧光材料相混合，在高温下依次分步进行外延生长形成宽频梯度LED荧光粉。本发明专利技术制备的单晶粒宽频梯度LED荧光粉尺寸大小可控，分散性好，晶格完整、堆积密度高，发光频率比一般荧光粉要宽，散射强度大，发光效率高。

Preparation of a single grain wide frequency gradient LED phosphor

The invention relates to a preparation method of a single grain wide frequency gradient LED phosphor. The preparation method was prepared by homogeneous precipitation process has the same crystal structure and different composition of pure phase nano fluorescent powder, adhesive agent, and flux by dispersing, and then prepared with spherical particles of different sizes with controllable process granulation system; and then through the rapid sintering process, the formation of spherical nano aggregates with mesoporous structure, further high temperature sintering, formed with controllable size single grain fluorescent powder; seeds with micron grain as fluorescent powder, mixed crystal structure and the preparation of the same and different composition of pure phase nano fluorescent material at high temperature in the epitaxial growth step by step to form broadband gradient LED fluorescent powder. The monocrystalline wide frequency gradient LED phosphor prepared by the invention has controllable size, good dispersibility, complete lattice structure, high packing density, wider luminous frequency, larger scattering intensity and higher luminous efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法
本专利技术涉及LED固态照明系统及其应用，特别是单晶粒LED宽频梯度荧光粉的制造方法。
技术介绍
自1962年通用电气公司的尼克·何伦亚克(NickHolonyakJr.)开发出第一种实际应用的可见光发光二极管LED，特别是上世纪九十年代末第三代半导体材料GaN技术的突破引发的照明领域的第三次革命以来，经历50年的发展，LED因具有体积小、高亮度、耗电量低(白炽灯泡的1/8至1/10，节能荧光灯的1/2)、寿命长(12万h以上)、高效率、低热量、环保(无Hg、Pb等污染)、可低压低电流启动、响应快、抗震耐冲、可平面封装、易开发成超薄短小产品等系列优点，已广泛应用在建筑景观照明，大屏幕显示，交通信号灯，指示灯，电视机、手机及数码相机等用大小尺寸背光源，太阳能LED照明，汽车照明，特种照明及军用等诸多领域。同时LED灯正在取代传统的白炽灯、节能荧光灯等成为新一代节能、经济环保型照明灯，被誉为21世纪绿色光源。LED照明(半导体照明)被认为是人类的照明革命，其发光原理与白炽灯和节能灯有着本质的差别，其技术环节涵盖：(1)LED外延片技术；(2)LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法，所述宽频梯度LED荧光粉的单个单晶晶粒由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的三层荧光物质组成；所述三层荧光物质中每一层荧光物质的化学式均选自化学式1，所述化学式1为：A2.94‑xB5‑yRyO12:Ce0.06+Gdx，其0≤x≤0.2，0≤y≤4，A选自Y，La或Pr；B和R分别选自Al，Ga，In或Ti；或者，所述三层荧光物质中每一层荧光物质的化学式均选自化学式2，所述化学式2为：DpE2‑pFO4:Euq，其0＜p＜2，0.05＜q≤0.2，D和E选自Mg，Ca，Sr，或Ba；F选自C，Si，Ge，Sn或Pb；其特征在于，包括如下步骤：（1...

【技术特征摘要】
1.一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法，所述宽频梯度LED荧光粉的单个单晶晶粒由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的三层荧光物质组成；所述三层荧光物质中每一层荧光物质的化学式均选自化学式1，所述化学式1为：A2.94-xB5-yRyO12:Ce0.06+Gdx，其0≤x≤0.2，0≤y≤4，A选自Y，La或Pr；B和R分别选自Al，Ga，In或Ti；或者，所述三层荧光物质中每一层荧光物质的化学式均选自化学式2，所述化学式2为：DpE2-pFO4:Euq，其0＜p＜2，0.05＜q≤0.2，D和E选自Mg，Ca，Sr，或Ba；F选自C，Si，Ge，Sn或Pb；其特征在于，包括如下步骤：（1）制备纳米级荧光粉：a）配料：根据目标荧光粉的化学式，按照摩尔比称取原料母盐溶液进行配料，得原料母液；将碳酸氢铵与氨水配制成沉淀母液，其中控制沉淀母液的初始浓度在1～6M/L之间，并控制沉淀母液的pH值在8～12之间；b）制备前驱体混合沉淀物：在过量的沉淀母液中滴加原料母液，边滴加边搅拌，使其充分反应，得反应溶液；控制反应溶液的温度在20～70℃之间，陈化时间为8~24h，反应溶液的pH值在8～12之间；然后在所述反应溶液中加入分散剂；反应完成后，将反应溶液经离心分离，过滤、洗涤、干燥后得前驱体混合沉淀物；其中，分散剂的加入量为反应溶液质量的0.5~3%；c）氧化煅烧：将前驱体混合沉淀物在氧化气氛或空气中于600~700℃下预烧1~2h，直至形成白色粉体，碾细过150~300目筛得白色粉末；将白色粉末在氧化气氛或空气中于700~800℃下煅烧1~2h，再于还原气氛下在700～1200℃的温度下烧结0.5~2h，冷却后经碾磨过200~300目筛或者进行气流或水流分级，依据煅烧温度的不同获得10～100nm的纳米级荧光粉；（2）制备单晶粒微米级荧光粉：a）配料：根据目标荧光粉的化学式，按照摩尔比称取原料母盐溶液进行配料，得原料母液；将碳酸氢铵与氨水配制成沉淀母液，其中控制沉淀母液的初始浓度在1～6M/L之间，并控制沉淀母液的pH值在8～12之间；b）造粒制备纳米级荧光粉球状团聚体：选用以下两种方法之一进行造粒制备：方法1：在过量的沉淀母液中滴加原料母液，边滴加边搅拌，使其充分反应，得反应溶液；控制反应溶液的温度在20～70℃之间，陈化时间为8~24h，反应溶液的pH值在8～12之间；然后在所述反应溶液中加入分散剂和粘接剂、助熔剂；反应完成后，制成固体含量为15~60vol%的浆料，将浆料通过离心喷雾干燥机，获得纳米级荧光粉球状团聚体；其中，所述分散剂和粘接剂的总添加量为反应溶液的3~5wt%，所述助熔剂的加入量为浆料固相的1.5~4wt%；离心喷雾干燥机的喷嘴压力为1~3MPa，干燥温度为150~300°C，转速为6000~20000r/min，孔径为60~200目；方法2：在过量的沉淀母液中滴加原料母液，边滴加边搅拌，使其充分反应，得反应溶液；控制反应溶液的温度在20～70℃之间，陈化时间为8~24h，反应溶液的pH值在8～12之间；然后在所述反应溶液中加入分散剂和粘接剂、助熔剂；反应完成后，对反应溶液依次进行离心分离，过滤，洗涤，干燥处理，得到纳米荧光粉；向该纳米荧光粉中雾化喷水，并搅拌，在100~120°C下干燥造粒，获得纳米级荧光粉球状团聚体；其中，所述分散剂和粘接剂的总添加量为反应溶液的3~5wt%，所述助熔剂的加入量为浆料固相的1.5~4wt%，所述雾化喷水的量为纳米荧光粉的5~15wt%；c）单晶粒微米级荧光粉的制备：将b）中获得的纳米级荧光粉球状团聚体置于氧化气氛或空气中，以50~100℃/秒的升温速率升温至1200~1400℃，保温1~3h，直至形成介孔结构团聚体，继续在氧化气氛或空气中于1400～1500℃下煅烧1~6h，再于还原气氛下在1500～1600℃的温度下烧结0.5~3h，冷却后经碾磨过200~300目筛或者进行气流或水流分级，依据造粒的大小不同，得到2~20µm的单晶粒微米级荧光粉；（3）单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备：以步骤（2）获得的粒度范围在2~20µm的单晶粒微米级荧光粉作为晶种，以步骤（1）所制备的粒度范围为10~100nm的纳米级荧光粉为外延生长物a，将晶种与外延生长物a混合，得混合物A，其中晶种占混合物A的质量为1~8%；将混合物A在还原气氛和1100～1700℃的温度下外延生长3~10h，得到中间体，即外延生长的第二层；再以步骤（1）所制备的第三种粒度范围为10～100nm的纳米级荧光粉为外延生长物b，将中间体与外延生长物b混合，得混合物B，其中中间体占混合物B的质量分数为3~10%，将混合物B置于还原气氛和1100～1700℃的温度下，外延生长3~10h，得到外延生长的第三层；然后研磨得到由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的三层荧光物质组成的宽频梯度LED荧光粉；制备由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的N层荧光物质组成的宽频梯度LED荧光粉时，第N层的制备方法与外延生长的第二层或外延生长的第三层的制备方法相同，其中所述N为大于3且小于10的正整数。2.根据权利要求1所述的单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤（1）的a）中，当目标荧光粉的化学式为Y2.94-xAl5-yGay...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷凯，李晴风，陈建国，张拥军，唐冬汉，谭丽霞，李勇，虞爱民，
申请(专利权)人：湖南省科学技术研究开发院，
类型：发明
国别省市：湖南,43