一种LED红色荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED红色荧光材料及其制备方法，其中LED红色荧光材料的组成由通式(M1-rMnr)sAltOs+1.5t表达，其中0＜r≤1.0；1≤s≤12；2≤t≤32，M为Sr、Ba、Ca、Mg、Zn中的一种或几种；其制备方法是将配比量的各原料混合并研磨得到混合料，将混合料于1100-1600℃煅烧1-20小时并降至室温得到烧结产物，将所得烧结产物破碎、研磨后得到荧光材料。本发明专利技术LED红色荧光材料无论是采用420-480nm蓝光激发还是采用380-420nm近紫外光激发，都能高效发光，本发明专利技术制备过程中不会排放大量对环境有害的废气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种荧光材料及其制备方法，具体地说是一种LED红色荧光材料及其制备方法。
技术介绍
发光二极管((Light-emitting diodes, LED)被称为继白炽灯、卤钨灯和荧光灯之后的第四代绿色照明光源。相较于白炽灯和荧光灯，LED具有耗电量低、能量转换效率高 (不受白炽灯和荧光灯能量转化效率的限制)、热辐射少(降低温室效应)和对环境友好 (无汞污染)的显著优点。此外，LED体积小、抗震性好，易于实现与其它节能设备的应用组合。目前，LED已成功应用于汽车照明、交通信号指示、景观装饰、户外大屏幕显示屏、以及显示器背光源等方面，应用领域涉及现代信息、家电、照明、交通、汽车、显示、数码影像器材以及生物医疗等众多领域。其中，最成功的应用在于显示器背光源，包括液晶电视机、计算机、 手机和多媒体播放器，以及IPAD、Iphone,Mp5等各式最新高科技产品。然而在家用照明方面，现阶段白光LED在发展上仍需克服散热、亮度不足以及价格偏高等问题。预期未来白光 LED将可望取代传统照明产品，成为全球照明市场的新主流。从芯片角度，可以把白光LED制造方法分为两大类。一种是利用红、绿、蓝三色芯片混合形成白光的多芯片技术，另一种是在LED芯片上涂覆荧光粉的单芯片技术。由于多芯片技术存在绿光芯片发光效率低(所谓的绿光窗口问题)，以及红、绿、蓝三色芯片随温度升高的热猝灭不一致导致使用过程随设备温度升高而发生色偏和驱动控制电路复杂等诸多问题，可以预期在未来相当长一段时间内，单芯片技术依然是白光LED封装的主流。对于家用照明，发射光谱越宽则越容易获得较高色阶、色域、色饱和度以及显色指数；而对于背光源，LED芯片或荧光粉的发射光谱中心位置必须与红、绿、蓝滤光片的中心位置相一致。目前商业化的白光LED，大多数是采用蓝光芯片配合(Y，Gd)3(Al, Ga) 5012 Ce3+(YAG)黄色荧光粉封装而成。这种YAG基白光LED最突出的优点是发光效率高， 但显色指数低。为了提高显色性，可以向YAG基白光LED中添加红色荧光粉，但这种产品不适于背光源的应用。对于背光源应用，最好采用蓝光LED芯片配合绿色和红色荧光粉或者采用近紫外LED芯片激发红绿蓝三基色荧光粉的方式进行封装。无论是用于显示器背光源还是家用照明，都要求白光LED具有很好的显色性。特别照明新标准的实施，要求白光LED 所含光谱成分显色指数R9必须大于零，这意味着白光LED中必须使用红色荧光材料。对于应用于白光LED的红色荧光材料(简称LED红色荧光材料)，早期采用 MS Eu2+ (M = Ca，Sr, Ba)以及ReO2S Eu3+ (R = La，Y)。这些硫化物荧光粉在LED发射的蓝光或近紫外光激发下虽然尚能有效发光，但是在空气中不能稳定存在，且硫化物易与含银LED 支架发生反应，造成LED老化发黑，进而对LED发光产生致命影响。目前常用LED红色荧光材料为 M2Si5N8:Eu2+(M = Ca, Sr, Ba)和 MSiAlN3:Eu2+(M = Ca, Sr, Ba)。氮化物体系 LED 红色荧光材料发光效率高且热稳定性好，但合成条件苛刻，通常需要1700-2100°C高温以及高压氮气环境，合成设备价格高昂，工艺复杂，而且合成时所采用的Ca/Sr/Ba高纯金属或金属氮化物价格非常昂贵，由此导致氮化物体系LED红色荧光材料售价高达50-60万元/公斤，远高于黄金价格。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种发光效率高、稳定性高、价格低廉、制备方法简单的LED红色荧光材料及其制备方法。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术LED红色荧光材料的特点在于所述红色荧光材料的组成由以下通式(1)表达(MhMnr)sAltCU5t....................................... (1)其中0 < r < 1. 0 s < 12 ;2 < t < 32 ；通式(1)中的M为Sr、Ba、Ca、Mg、Si中的一种或几种；当通式⑴中s = 1时，通式(1)简化为通式O)(MhMnr)O δ Al2O3.................................... (2)其中0 < δ 彡 16。本专利技术LED红色荧光材料的特点也在于Μ为Sr，t 2s = 1-1. 75 1，r = 0. 0001-0. 01。本专利技术LED红色荧光材料的特点也在于M为Sr，δ = 1. 33，r = 0. 0005。本专利技术LED红色荧光材料的制备方法，包括混料、烧结和后处理，其特征在于所述混料是将配比量的各原料混合并研磨得到混合料；所述烧结是将混合料于1100-1600°C 煅烧1-20小时并降至室温得到烧结产物；所述后处理是将所得烧结产物破碎、研磨后得到荧光材料。本专利技术LED红色荧光材料的制备方法的特点也在于在混料过程中加入原料总质量1-5%的助熔剂；所述助熔剂选自氟化铝(A1F3)、氟化钡(BaF2)、氯化铵(NH4C1)、硼酸 (H3BO3)、氯化钠(NaCl)或溴化钾(KBr)中的一种或几种。本专利技术LED红色荧光材料的制备方法的特点也在于所述助熔剂的添加量为原料总质量的1. 5-2. 5%，所述助熔剂为A1F3。本专利技术LED红色荧光材料的制备方法的特点也在于在混料过程中加入酒精、异丙醇或丙酮湿磨。本专利技术LED红色荧光材料的制备方法的特点也在于烧结过程中的升温速率和降温速率为2-15°C /min。本专利技术LED红色荧光材料的制备方法的特点也在于烧结温度为1300°C，煅烧时间为9-20小时。所述的配比量是指按通式(1)或( 所示的组成及其限定的比例计量后称取的量。所述各原料选自通式中金属的含氧化合物，包括金属氧化物如Sr0，Ba0，Ca0，Mg0， ZnO, Al2O3'MnO, Mn2O3, MnO2,金属碳酸盐如 SrCO3, BaCO3, CaCO3, MgCO3, ZnCO3, Al2 (CO3) 3，MnCO3, 金属硝酸盐如 Sr (NO3)2, Ba (NO3)2，Ca (NO3)2，Mg(NO3)2, Zn (NO3)2，Al(NO3)3 · 9H20，Mn(NO3)2, 金属草酸盐或金属硫酸盐如 SrSO4, BaSO4, CaSO4, MgSO4, ZnSO4, Al2(SO4)3, MnSO4 · H2O0荧光材料的基质为二价金属Sr、Ba、Ca、Mg、Zn的铝酸盐化合物，金属氧化物与氧化铝的摩尔比在1 1-4 7范围内能够有效发光，其中锶作为基质阳离子发光效果最佳， 且SrO与Al2O3的摩尔比为1 1.33发光最强；荧光材料的发光中心为锰，锰发光的有效掺杂浓度范围为0. 0001-0. 01，其中当Mn掺杂浓度为0. 0005时发光最强，超越此浓度范围发光效率急剧降低。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在1、本专利技术LED红色荧光材料的原料广泛、成本低廉，相比较而言，合成氮化物LED 红色荧光材料所使用的金属氮化物原料十分昂贵。2、本专利技术LED红色荧光材料在环境中能够稳定存在，而硫化物LED红色荧光粉遇到水汽会分解为其它化合物。3、本专利技术LED红色荧光材料无论是采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＬＥＤ红色荧光材料，其特征在于所述ＬＥＤ红色荧光材料的组成由以下通式（１）表达：（Ｍ１－ｒＭｎｒ）ｓＡｌｔＯｓ＋１．５ｔ…………………………………（１）其中０＜ｒ≤１．０；１≤ｓ≤１２；２≤ｔ≤３２；通式（１）中的Ｍ为Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ中的一种或几种；当通式（１）中ｓ＝１时，通式（１）简化为通式（２）：（Ｍ１－ｒＭｎｒ）Ｏ　δＡｌ２Ｏ３………………………………（２）其中０＜δ≤１６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，张耀，罗安琪，蒋阳，李俊巍，李山鹰，王彬彬，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34