CN101824319A - 红光荧光材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种红光荧光材料及其制造方法，红光荧光材料的化学式为A4(D1-xEux)B3O10，其中，0＜x≤0.6，A选自由镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)与锌(Zn)所组成的群组，D选自铕(Eu)除外的稀土元素所组成的群组。

Description

红光荧光材料及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种荧光材料，且特别是关于一种红光荧光材料及其制造方法。
背景技术
以水银辉线作为激发源的三波长域发光型的一般荧光灯与冷阴极荧光灯的荧光粉，是使用混合红色发光、绿色发光以及蓝色发光等三色荧光粉。其中，一般人皆熟知红色发光的荧光粉其发光特性会对荧光灯的光通量与演色性造成极大的影响。过去，在此种红色发光荧光粉中，相当广泛地使用氧化钇铕荧光体(Y2O3:Eu)。
目前市售的红光商品，如(Y0.95Eu0.05)2O3，其组成大部分为钇(Y)与铕(Eu)构成。由于钇(Y)与铕(Eu)为昂贵的稀土元素，使得市售商品的售价完全受制于原料的价格而无法降低材料成本。如何制造低成本的荧光材料乃为各家厂商的发展重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红光荧光材料及其制造方法，仅需使用少量稀土元素即可制造出具有高发光强度的红光荧光材料，使成本大为降低。
为实现上述目的，根据本发明的一方面，提出一种红光荧光材料，其化学式为A4(D1-xEux)B3O10，其中0＜x≤0.6，A是选自由镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)与锌(Zn)所组成的群组，D是选自由铕(Eu)除外的稀土元素所组成的群组。
根据本发明的另一方面，提出一种红光荧光材料的制造方法，包括：将一金属盐类、一氧化物、一硼酸(H3BO3)与一氧化铕(Eu2O3)根据一预定比例混合以形成一混合物，其中，该金属盐类的成分包括至少一种选自由镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)与锌(Zn)所组成的群组的元素A，该氧化物的成分包括至少一种选自铕(Eu)除外的稀土元素所组成的群组的元素D；将该混合物置入一加热炉；以及，以一预定温度以及一预定时间使该加热炉内的该混合物进行烧结，由此以产生化学式为A4(D1-xEux)B3O10的红光荧光材料，其中，0＜x≤0.6。
附图说明
图1是依照本发明较佳实施例的红光荧光材料的制造方法的流程图。
图2是所合成Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10与Ca4YB3O10的X光绕射图谱。
图3是Ca4(Y1-xEux)B3O10以254nm波长的紫外光激发时，于不同x下量测主要放射波长为609nm的发光强度图。
图4是所合成Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10的激发光谱图。
图5是所合成Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10与一般市售的红光荧光粉商品(Y0.95Eu0.05)2O3的光致发光光谱图。
具体实施方式
为让本发明的上述内容能更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图作详细说明。
本实施例提出一种新颖的红光荧光材料，是一种硼酸盐类荧光材料，只需少量昂贵的稀土元素便可发出高强度红光，无论是应用于光电或照明等产业中皆可节省大量成本。以下是针对本发明的红光荧光材料其本身构成、应用与制造方法作进一步说明。
本实施例的红光荧光材料的化学式为A4(D1-xEux)B3O10，其中0＜x≤0.6，A是选自由镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)与锌(Zn)所组成的群组，而D是选自铕(Eu)除外的稀土元素所组成的群组。
本实施例还提出一种红光荧光材料的制造方法，其流程请参照图1，包括步骤S11至S13。
首先，如步骤S11所示，将金属盐类、氧化物、硼酸(H3BO3)与氧化铕(Eu2O3)根据一预定比例混合以形成一混合物。金属盐类的成分系包括至少一种选自由镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)与锌(Zn)所组成的群组的元素A。而氧化物的成分包括至少一种选自铕(Eu)除外的稀土元素所组成的群组的元素D。本实施例的金属盐类是以碳酸钙(CaCO3)为例，而氧化物则是以氧化钇(Y2O3)为例，以进行红光荧光材料的制备。
接着，如步骤S12所示，将该混合物置入一加热炉。
然后，如步骤S13所示，以一预定温度以及一预定时间使加热炉内的混合物进行烧结，藉此以产生化学式为A4(D1-xEux)B3O10的红光荧光材料，其中，0＜x≤0.6。
本实施例主要是以固态烧结法于高温下制备红光荧光材料。在此以制备Ca4(Y1-xEux)B3O10为例，并依照上述步骤逐一说明。
先依化学剂量秤取碳酸钙(CaCO3)、氧化钇(Y2O3)、硼酸(H3BO3)与氧化铕(Eu2O3)，并均匀混合后研磨10至30分钟以形成一混合物。于此，碳酸钙(CaCO3)、氧化钇(Y2O3)、硼酸(H3BO3)与氧化铕氧化铕(Eu2O3)的重量约各为4、0.903、1.854、0.352克。
接着，将含有碳酸钙(CaCO3)、氧化钇(Y2O3)、硼酸(H3BO3)与氧化铕(Eu2O3)的混合物盛装在坩锅中，并置入加热炉中，此加热炉为一高温炉。
之后，以预定温度约为1000℃至1400℃，以及预定时间约为6小时至9小时的条件进行混合物的烧结。在此，是以预定温度约为1200℃，而预定时间约为8小时的条件进行烧结。
本实施例的红光荧光材料受激发所放射的主波长约为595nm至615nm。而于前述重量比、烧结的预定温度与预定时间的条件下，所合成的红光荧光材料为Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10，其与Ca4YB3O10的X光绕射图谱请参照图2。
并请参照图3，是Ca4(Y1-xEux)B3O10以254nm波长的紫外光激发时，于不同x下量测主要放射波长为609nm的发光强度图。如图3所示，当x＝0.2时，红光荧光材料具有良好的发光强度，Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10为本实施例红光荧光材料较佳的实施态样。
请参照图4，是所合成Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10的激发光谱图。图4主要是量测主要放射波长为609nm时，于不同波长的激发光的发光强度。如图4所示，激发光于波长范围250～300nm与375～425nm都具有较佳的发光强度。
请参照图5，是所合成Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10与一般市售的红光荧光粉商品(Y0.95Eu0.05)2O3的光致发光光谱图。图5中，是同样以254nm波长的紫外光激发本实施例所合成的Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10与一般商品(Y0.95Eu0.05)2O3。此外，请见下表1，是(Y0.95Eu0.05)2O3与本实施例的Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10的CIE色度值比较表。由图5上、下二个光谱相比较以及表1的CIE色度值可知，本实施例的Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10确实与一般商品(Y0.95Eu0.05)2O3的发光特性非常相似，并可提供高强度的红光。
表1
  红光荧光材料   CIE色度值x   CIE色度值y
  (Y0.95Eu0.05)2O3   0.64   0.35
  Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10   0.64   0.35
由于一般市售商品(Y0.95Eu0.05)2O3的组成大部分为稀土元素钇(Y)与铕(Eu)构成，所以其售价完全受制于原料的价格。由于本实施例的红光荧光材料Ca4(Y1-xEux)B3O10具有稀土元素以外的其它元素，只需使用少量的钇(Y)与铕(Eu)便可制作出可发出高强度的红光荧光材料，因此，具有低材料成本的优点，可更为广泛的为其它装置所使用。
本实施例的红光荧光材料Ca4(Y1-xEux)B3O10可应用于不同的发光装置中，并搭配一光源激发组件使用。此光源激发组件可为一紫外光源激发组件，其例如是一低压汞蒸汽放电灯，使红光荧光材料受紫外光激发所放射的主波长约为595nm至615nm。发光装置例如是紧凑型荧光灯(Compact Fluorescent Lamp，CFL)、热阴极荧光灯(Hot Cathode Fluorescent Lamp，HCFL)或冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以申请的权利要求范围所界定的内容为准。

Claims (10)

1.一种红光荧光材料，化学式为A4(D1-xEux)B3O10，其中0＜x≤0.6，A是选自由镁、钙、锶、钡与锌所组成的群组，D是选自铕除外的稀土元素所组成的群组。
2.如权利要求1所述的红光荧光材料，其中，受激发所放射的主波长约为595nm至615nm。
3.如权利要求1所述的红光荧光材料，为Ca4(Y0.80Eu0.20)B3O10，其中，以一254nm波长的紫外光激发时，该红光荧光材料的主波长约为609nm。
4.如权利要求1所述的红光荧光材料，其中，元素A选自由镁、钙、锶、钡与锌所组成的群组中的至少一种元素。
5.如权利要求1所述的红光荧光材料，其中，元素D选自由铕除外的稀土元素所组成的群组中的至少一种元素。
6.一种红光荧光材料的制造方法，包括：
将一金属盐类、一氧化物、一硼酸与一氧化铕根据一预定比例混合以形成一混合物，其中，该金属盐类的成分包括选自由镁、钙、锶、钡与锌所组成的群组的元素A，该氧化物的成分包括选自铕除外的稀土元素所组成的群组的元素D；
将该混合物置入一加热炉；以及
以一预定温度以及一预定时间使该加热炉内的该混合物进行烧结，由此以产生化学式为A4(D1-xEux)B3O10的红光荧光材料，其中，0＜x≤0.6。
7.如权利要求6所述的制造方法，其中，元素A选自由镁、钙、锶、钡与锌所组成的群组中的至少一种元素。
8.如权利要求6所述的制造方法，其中，元素D选自由铕除外的稀土元素所组成的群组中的至少一种元素。
9.如权利要求6所述的制造方法，其中，该预定温度约为1000℃至1400℃。
10.如权利要求6所述的制造方法，其中，该预定时间约为6小时至9小时。
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