一种荧光粉及其制备方法和发光器件技术

本发明专利技术涉及一种荧光粉及其制备方法和发光器件。本发明专利技术的一种荧光粉，其特征在于，其化学通式为：(Lu3‑x‑zRz)(Al5‑yGay)O12:xCe，其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，且0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00，所述荧光粉被激发后，发射峰峰值波长500‑505nm。本发明专利技术填补了蓝绿光谱的空隙，能够获得显色指数在95或以上的超高显色指数的荧光粉产品。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光粉及其制备方法和发光器件
本专利技术属于稀土荧光材料领域，具体涉及一种荧光粉及其制备方法和发光器件。
技术介绍
随着高端照明领域对白光LED的显色性能要求越来越高，为了弥补白光LED中红光和绿光光谱不足的缺陷，市场上主要采用LuAlO系列或Y(AlGa)O系列荧光粉来弥补绿光光谱，搭配氮化物红粉来弥补红光光谱，从而获得不同高显色方案的白光LED产品。但该方案对于超高显色指数的白光LED来说，存在着较大的实施难度，因为LuAlO系列或Y(AlGa)O系列荧光粉搭配氮化物红粉组成的光谱中，缺少蓝绿色光谱成分，对于要求显色指数在95及以上方案中存在明显缺陷。为了补充白光LED光谱中的蓝绿色光成分，中国计量学院的刘丹等人，研究了一种化学组成为SrMgAl10O17:Eu2+/Er3+的蓝光发射荧光粉，该荧光粉能够在300-390nm范围内被有效激发，发射光谱分布在430-520nm，发射峰位于460nm。该荧光粉的有效激发范围属于近紫外区域，而目前市面白光LED产品主要采用440-460nm蓝光芯片激发，这大大限制了该荧光粉的市场应用前景。武汉理工大学在公开号为CN103320124A的专利中专利技术一种MSi2O2N2:Eu2+荧光粉的制备方法，其中M为Ba时能够获得在300-450nm范围内被有效激发，发射出峰值波长为490±2nm的蓝绿光，该化学组成的荧光粉虽然能够被440-460nm蓝光芯片有效激发，但在实际使用过程中发现，该荧光粉不仅发光效率低下，而且化学稳定性差，导致制备出的白光LED产品光效低，稳定性差，寿命短。在高显色白光LED中，通常采用蓝光LED、发黄绿光荧光粉和发红光荧光粉三者组合来实现，但该组合光谱中会存在蓝绿光谱空隙而难以获得显色指数在95或以上的超高显色指数产品，通常可以通过超长波长的蓝光芯片或发蓝绿光荧光粉来补充光谱中蓝绿光谱空隙。市面上的白光LED产品，主要采用440-460nm的蓝光芯片来激发荧光粉和提供蓝光，超长波长的蓝光芯片不仅增加了生产成本，还会降低荧光粉的激发效率，因此该方案一般不被采用。因此，开发出一款能够被蓝光或者紫光有效激发高效发射蓝绿色光谱，且化学稳定性能优越的荧光粉意义重大。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种性能稳定，能够激发发射蓝绿光的一种新型石榴石基高效荧光粉及其制备方法和发光器件。具体地，本专利技术的方案如下：一种荧光粉，其特征在于，其化学通式为：(Lu3-x-zRz)(Al5-yGay)O12:xCe，其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，且0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00；所述荧光粉被激发后，发射峰峰值波长500-505nm。本专利技术的荧光粉可以在光波长380-480nm范围内被激发，优选在440-460nm蓝光或410-440nm紫光范围内被有效激发；进一步地，优选被440-460nm蓝光有效激发。本专利技术中，“被激发”应当理解为是荧光粉能被激发的最宽泛范围；“被有效激发”应当理解为激发范围缩小的优选激发范围，即荧光粉在被激发的同时还应具备一定的发光强度。进一步地，优选0.018≤x≤0.022。采用优选的方案，本专利技术在保证荧光粉发射峰峰值波长能够在500-505nm范围内可调，还进一步确保荧光粉的发光高效率。进一步地，所述荧光粉中R为Y、La和Tb中的一种或多种元素。进一步地，所述荧光粉的z＝0，其化学通式为：(Lu3-x)(Al5-yGay)O12:xCe。本专利技术还提出一种荧光粉混合物，其包括前述荧光粉与除所述荧光粉之外的其它结晶粉粒或非晶粉粒的混合，其中前述荧光粉的比例不小于50wt％，优选不小于80wt％。作为荧光粉混合物的一个应用，为了提高封装产品的打靶集中度，可以在荧光粉中添加一定比例的纳米SiO2粉粒作为抗沉淀剂；为了进一步确保光效，优选纳米SiO2粉粒添加量占荧光粉混合物质量的10wt％。本专利技术还提出一种荧光粉的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以Lu2O3、Y2O3、La2O3、Tb4O7、Gd2O3、Dy2O3、Al2O3、Ga2O3和CeO2为原料，按照化学通式(Lu3-x-zRz)(Al5-yGay)O12:xCe组成中阳离子的化学计量比(即摩尔百分比)称取原料；其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00；步骤2，将步骤1称取的原料混合均匀，在1450-1550℃条件下进行还原反应，得到荧光粉的半成品；步骤3，将步骤2经还原反应的荧光粉的半成品进一步处理，得到荧光粉的成品；所述进一步处理包括破碎、清洗与烘干工艺。进一步地，步骤1所述原料还包括助熔剂BaF2和/或BaCl2。进一步地，步骤2的还原反应是在高温条件下提供还原反应所需活化能，促进物相形成和晶粒生长，同时完成激活剂Ce4+向Ce3+转变。因此优选在还原气氛和1450-1550℃的温度条件下进行还原反应；还原气氛可以为H2、CO、NO和N2中的一种或多种，但还原气氛中至少包含H2、CO、NO中的一种气体，进一步地，从安全性能及还原效果等等方面考虑，本专利技术优选氢气气氛作为还原气氛；进一步地，为了有效控制晶粒的生长速度，获得粒径形貌可控，结晶完善的荧光粉，本专利技术优选以10-20℃/min的升温速率，从室温或者当前温度升温至1450-1550℃，并焙烧8-12h完成所述还原反应。进一步地，步骤3中进一步处理依次包括破碎、过筛、球磨、酸洗或水洗、过滤和烘干工艺。增加球磨工艺可以将烧结过程中粘接到一起的颗粒打散，获得分散性好的粉体。本专利技术进一步一种发光器件，包括发光半导体元件和含荧光材料的树脂，所述发光半导体元件发出第一种光，所述第一种光是紫光或蓝光，其特征在于：所述含荧光材料的树脂至少含有第一种荧光粉，所述第一种荧光粉吸收一部分第一种光而发射第二种光，所述第一种荧光粉的发射峰峰值波长为500-505nm，所述第一种荧光粉的化学通式为：(Lu3-x-zRz)(Al5-yGay)O12:xCe，其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，且0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00。进一步地，所述第一种荧光粉的化学通式为：Lu3-x(Al5-yGay)O12:xCe,其中，0.018≤x≤0.022,1.80≤y≤1.95。进一步地，所述含荧光材料的树脂还含有第二种荧光粉，所述第二种荧光粉吸收一部分第一种光而发射第三种光，所述第二种荧光粉的发射峰峰值波长为640-660nm，所述第二种荧光粉的化学式通式为M(1-a)AlSiN3:aEu，其中M＝Ca或Sr，0.01≤a≤0.05；或者M(2-b)Si5N8:bEu，其中M＝Ca或Sr，0.005≤b≤0.05；或者M(1-c)S:cEu，其中M＝Ca或Sr，0.01≤c≤0.05；或者K2V(1-d)F6:dMn4+，其中V＝Si或Ge，0.01≤d≤0.1。进一步地，所述含荧光材料的树脂还含有第三种荧光粉，所述第三种荧光粉吸收一部分第一种光而发射第四种光，所述第三种荧光粉的发射峰峰值波长为510-600nm，所述第三种荧光粉的化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光粉，其特征在于，化学通式为：(Lu3‑x‑zRz)(Al5‑yGay)O12:xCe，其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，且0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00；所述荧光粉被激发后的发射峰峰值波长为500‑505nm。

【技术特征摘要】
2017.04.01 CN 20171021408191.一种荧光粉，其特征在于，化学通式为：(Lu3-x-zRz)(Al5-yGay)O12:xCe，其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，且0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00；所述荧光粉被激发后的发射峰峰值波长为500-505nm。2.根据权利要求1所述的一种荧光粉，其特征在于，其中0.018≤x≤0.022。3.根据权利要求1所述的一种荧光粉，其特征在于：所述荧光粉在440-460nm蓝光或410-440nm紫光范围内被有效激发。4.根据权利要求1-3任一所述一种荧光粉，其特征在于：R为Y、La和Tb中的一种或多元素。5.根据权利要求1-3任一所述一种荧光粉，其特征在于：z＝0，其化学通式为：(Lu3-x)(Al5-yGay)O12:xCe。6.一种荧光粉混合物，其特征在于，包括权利要求1中所述的荧光粉与除所述荧光粉之外的其它结晶粉粒或非晶粉粒的混合，其中所述荧光粉的比例不小于80wt％。7.一种如权利要求1-3任一所述的一种荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，以Lu2O3、Y2O3、La2O3、Tb4O7、Gd2O3、Dy2O3、Al2O3、Ga2O3和CeO2为原料，按照化学通式(Lu3-x-zRz)(Al5-yGay)O12:xCe组成中的阳离子的化学计量比称取原料；其中，R为Y、La、Tb、Gd和Dy中的一种或几种元素，0.015≤x≤0.025，1.80≤y≤1.95，0≤z≤1.00；步骤2，将步骤1称取的原料混合均匀，在1450-1550℃条件下进行还原反应，得到荧光粉的半成品；步骤3，将步骤2经还原反应的荧光粉的半成品进行进一步处理，得到荧光粉的成品；其中，所述进一步处理依次包括包括破碎、清洗与烘干工艺。8.根据权利要求7所述的一种荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤1所述原料还包括助熔剂BaF2和/或BaCl2。9.根据权利要求7所述的一种荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤2中还原反应是在还原气氛中完成。10.根据权利要求7所述的一种荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤2中以10-20℃/min的升温速率升温至1450-1550℃焙烧8-12h的条件下完成还原反应。11.根据权利要求7所述的一种荧光粉的制备方法，其特征在于：其中，步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦华，梁超，符义兵，
申请(专利权)人：江苏博睿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32