一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉制造技术

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光材料
，具体涉及应用于半导体照明的荧光粉，尤其是涉及一种可被近紫外光LED芯片有效激发而发白光的发射光谱范围宽、显色指数高、制作工艺简单的白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉及其制备方法。
技术介绍
目前WLED的实现方式主要通过蓝光LED激发荧光粉(YAG=Ce3+)发射黄光，剩余的蓝光透射出来与荧光粉发射的黄光互补混合产生白光。但是由于白光是由荧光粉的黄色荧光与LED芯片的蓝光混合而成，缺乏红光成分，导致色彩还原性差，显色指数低(Ra ( 85)。同时，器件的发光颜色会随驱动电压和荧光粉涂层厚度的变化而变化。为了克服蓝光芯片型白光LED的不足，以近紫外光芯片激发蓝绿红三基色的单一相荧光粉实现白光LED成为国内外学者研究的热点。为获得红、绿和蓝光发射而混合成白光的荧光粉，寻找合适的发光离子和荧光粉基质是关键。对于Ba2Ca(BO3)2荧光粉基质，单掺杂的报道已经很多了，双掺的有郭崇峰课题组报道的Ba2Ca(BO3)2:Ce3+, Mn2+荧光粉，它的发射峰在420nm，480nm和625nm (ex=345nm);宋恩海等人制备的红绿双色荧光粉Ba2Ca(BO3)2 =Eu2+, Mn2+的发射峰分别在 514 nm 和 613 nm(ex = 360 nm);还有潘再法课题组研制的 Ba2Ca (BO3) 2:Ce3+, Eu2+, Na+蓝绿双色荧光粉，它在345 nm紫外光激发下发射出410 nm和525 nm两个宽带发射峰。但Ba2Ca(BO3)2基质在近紫外光LED芯片有效激发下同时发出红、绿和蓝三色光而混合成白光还未见报道。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新型的发射光谱范围宽、显色指数高、制作工艺简单的白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉及其制备方法。 所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于所述荧光粉的化学表达式为: (BO3) 2:xCe3+, yEu2+, zMn2+, wM+ 式中:M为Li+、Na+、K+中的一种或一种以上的混合离子；x、y、z、w为相应掺杂离子的摩尔分数，X、y、z、w 取值范围分别为:0.001〈 X < 0.2,0.001< y < 0.2,0.001< z< 0.2，0.001< W〈 0.2。所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于x、y、z、w取值范围分别为:0.02 彡 X 彡 0.15,0.01 ^ y ^ 0.1,0.002 ( ζ〈0.12,0.02 ^ w ^ 0.15。所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于x、y、z、w取值范围分别为:0.04 ^ X ^ 0.1,0.02 ^ y ^ 0.06,0.004 ( ζ〈0.08,0.04 彡 w 彡 0.1。所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于x、y、z、w取值范围分别为:0.05 彡 X 彡 0.06，0.03 ^ y ^ 0.04，0.006 ( ζ〈0.007，0.06 ^ w ^ 0.08。所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于荧光粉的原料为含Ba、Ca、B、Eu、Ce、Mn和M的化合物。所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于含Ba、Ca、Eu、Ce、Mn和M的化合物为含Ba、Ca、Eu、Ce、Mn和M各自对应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐或有机酸盐，含B的化合物为氧化硼、硼酸或硼酸盐中的任意一种。所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于含Ba、Ca、Eu、Ce或Mn化合物为含Ba、Ca、Eu、Ce或Mn各自对应的氧化物或碳酸盐，含M的化合物为M 2C03，含B的化合物为硼酸。本专利技术的白光LED用硼酸盐荧光粉通过传统的高温固相法来制备，具体的，所述方法为: 以各自含Ba、Ca、B、Eu、Ce、Mn和M的化合物为原料，按照所述白光LED用硼酸盐荧光粉的化学表达式中各元素的摩尔比例称取相应的所述原料，直接以固体粉末研磨混匀得混合物，将混合物在还原性气氛中，升温至900 1100°C温度下进行焙烧，所述升温速率通常为50C /min 20°C /min，得到最终焙烧产物。每次焙烧时间为5 24小时，焙烧I 5次，优选Γ2次，每两次焙烧之间冷却到室温进行研磨处理，最后一次焙烧在还原性气氛下进行，所述还原性气氛为含5-10v%氢气的氮气混合气或含5-10v% —氧化碳的氮气混合气，最终焙烧产物经破碎、磨细、粒径分级，并经洗涤除杂、烘干即制得所述的白光LED用硼酸盐荧光粉。本专利技术所述研磨可在玛瑙研钵或球磨机中进行；所述粒径分级的方法为沉降法、筛分法或气流法中的一种或几种，最终焙烧产物经破碎、磨细、粒径分级，是指采用手工破碎后再以球磨方式使烧结体的颗粒尺寸磨细，经沉降法、筛分法或气流法分级，取粒度为:TlO微米的固体粉末；所述洗涤除杂、烘干是依次用水、甲醇洗涤，过滤分离出固相，于10(T115°C烘干。通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下: 1)本专利技术通过Ce3+和Eu2+取代Ba2+的晶格，Mn2+取代Ca2+的晶格，由于Ce3+为3价离子，Ba2+属于二价离子， 因此本专利技术还选用M+作为电荷补偿剂，其中Ce3+发蓝光，同时可以作为敏化剂，来敏化激活剂Eu2+和Mn2+，由此通过Ce3+将部分能量传递给Eu2+和Mn2+，来增强Eu2+的绿光和Mn2+的红光发射部分，同时复合Ce3+本身的蓝光发射混合而得到白光，其中M+作为电荷补偿剂，得到的荧光粉可被从330 nm到360 nm的近紫外激发，可稳定的发射出从380 nm到750 nm的覆盖了整个可见光范围的白光，更具体的，本专利技术在波长为345 nm紫外光激发下，所述硼酸盐荧光粉的发射波长范围为380-750 nm，其中包括380-450 nm的蓝光区域、480-540 nm左右的绿光和550-750 nm的黄光、红光区域，发射主波长分别为410nm、530 nm 和 620 nm ； 2)本专利技术的x、y、z、w为相应掺杂离子的摩尔分数,x、y、z、w取值范围分别为:0.001<X < 0.2 ；0.001< y < 0.2,0.001< z < 0.2,0.001< w < 0.2，通过将该四个参数限定在一定的范围内，选择不同的比例，得到蓝光、绿光和红光的不同发光强度，即可以按需要而发射出蓝光、绿光和红光而混合成白光； 3)本专利技术通过采用上述技术方案，加入Ce3\Eu2+和Mn2+三种激活剂，并用M+作为电荷补偿剂，得到的硼酸盐荧光粉是一种适合于近紫外光LED芯片激发的白光LED应用的新型材料，具有高显色指数(Ra ^ 85)，其制造方法简单、无污染，激发和发射光谱范围宽、显色指数高、而且成本低、化学和热稳定性好，制备过程简单，易于操作。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的三掺Ce3+、Eu2+和Mn2+的硼酸盐荧光粉的激发光谱和发射光谱谱图。图中:a所指的虚线部分是激发光谱谱图，b所指的实线部分是发射光谱谱图。具体实施例方式下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于所述荧光粉的化学表达式为：Ba2?x?y?wCa1?z(BO3)2：xCe3+,?yEu2+,?zMn2+,?wM+式中：M为Li+、Na+、K+中的一种或一种以上的混合离子；x、?y、z、w为相应掺杂离子的摩尔分数，x、y、z、w取值范围分别为：0.001

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于所述荧光粉的化学表达式为:2.根据权利要求1所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于 X、y、z、w 取值范围分别为:0.02 彡 X 彡 0.15，0.01 ^ y ^ 0.1,0.002 彡 ζ〈0.12，0.02 彡 w 彡 0.15。3.根据权利要求1所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于X、y、z、w取值范围分别为:0.04彡X彡0.1，0.02彡y彡0.06，0.004彡ζ〈0.08，0.04 彡 w 彡 0.1。4.根据权利要求1所述的一种白光LED用三激活剂碱土硼酸盐荧光粉，其特征在于 X、y、z、w 取值范围分别为:0.05 彡 X 彡 0.06，0.03 ^ y ^...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘再法，胡青松，徐娟，陈娇瑜，方朝杰，王丽丽，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：