CN105219378A - 一种白光led用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及稀土发光材料技术领域。一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉，具有如下化学表示式：Na2(Ca0.5Sr0.5-x)(SiO4)：xEu2+，其中，x为0.001～0.10。本发明的优点是烧结温度低，合成工艺简单及原料价廉易得。

Description

一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及稀土发光材料技术领域，尤其是涉及一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。
背景技术
白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后***照明光源，是未来照明市场上的主流产品。
目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是显色指数低，色温高，不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性，各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。
目前InGaN芯片的发射波长已经移至近紫外区域,能为荧光粉提供更高的激发能量，进一步提高白光LED的光强。由于紫外光不可见,紫外激发白光LED的颜色只能由荧光粉决定，因此颜色稳定，显色指数高，使用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者与三基色荧光粉组合来实现白光的方案成为目前白光LED行业发展的重点。蓝色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。
LED用蓝色荧光粉主要分为几大体系：硫化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉和硅基氮(氧)化物荧光粉。硫化物蓝色荧光粉如CaLaGa3S6O：Eu2+。铝酸盐蓝色荧光粉如BaMgAl10O17：Eu2+。硅酸盐蓝色荧光粉如：MSiO4：Eu2+(M＝Ca、Sr、Ba)、Y2SiO5：Ce3+、SrAl2Si2O8：Eu2+、M3MgSi2O8：Eu2+(M＝Ba、Sr)等。磷酸盐荧光粉如LiSrPO4：Eu2+、KSrPO4：Eu2+和SrMg2(PO4)2：Eu2+等。硅基氮(氧)化物蓝色荧光粉如BaSi2O2N2：Eu2+、Ca2Si5N8：Ce3+和Ba2Si5N8：Ce3+等。
发明内容
本发明的目的是提供一种烧结温度低，合成工艺简单的白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉，具有如下化学表示式：Na2(Ca0.5Sr0.5-x)(SiO4)：xEu2+，其中，x为0.001～0.10。本发明硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法包括如下步骤：按化学式Na2(Ca0.5Sr0.5-x)(SiO4)：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸钠、碳酸钙、碳酸锶、二氧化硅和氧化铕，其中x为0.001～0.10；研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1250～1350℃条件下烧结3～7小时，后冷却到室温得到所述硅酸盐蓝色荧光粉。
进一步地，本发明所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的荧光粉以硅酸盐为基质材料，具有化学稳定性和热稳定性良好，原料价廉、易得，烧结温度低等优点。相比硫化物蓝色荧光粉，本发明热稳定性好。相比铝酸盐蓝色荧光粉，本发明制备温度比铝酸盐低，颗粒比铝酸盐细，发光亮度高、发光效率高和物理化学性能稳定。相比磷酸盐蓝色荧光粉，本发明颗粒粒度均匀，热稳定性好。相比硅基氮(氧)化物蓝色荧光粉，本发明烧结温度低，合成工艺简单及原料价廉易得。
附图说明
图1是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体激发光谱图，监控波长470nm；
图2是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体发射光谱图，激发波长380nm；
图3是本发明提供的实施例1制备的荧光粉体XRD图谱。
具体实施方式
实施例1
按照Na2(Ca0.5Sr0.499-x)(SiO4)：0.001Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SrCO3、SiO2和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1：0.5：0.499：1：0.0005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1350℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
从图1中可以看出，本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于380nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为380nm，从图2中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。从图3中可以看出，本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Na2(Ca0.5Sr0.499)(SiO4)标准卡片(ICSD：33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
实施例2
按照Na2(Ca0.5Sr0.499-x)(SiO4)：0.005Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SrCO3、SiO2和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1：0.5：0.495：1：0.0025，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1350℃焙烧5小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于380nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于475nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Na2(Ca0.5Sr0.499)(SiO4)标准卡片(ICSD：33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
实施例3
按照Na2(Ca0.5Sr0.49-x)(SiO4)：0.01Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SrCO3、SiO2和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1：0.5：0.49：1：0.005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在1250℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于380nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于477nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Na2(Ca0.5Sr0.499)(SiO4)标准卡片(ICSD：33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
实施例4
按照Na2(Ca0.5Sr0.45-x)(SiO4)：0.05Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SrCO3、SiO2和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1：0.5：0.45：1：0.025，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1300℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于380nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于480nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Na2(Ca0.5Sr0.499)(SiO4)标准卡片(ICSD：33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。
实施例5
按照Na2(Ca0.5Sr0.4)(SiO4)：0.1Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SrCO3、SiO2和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1：0.5：0.4：1：0.05，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1250℃焙烧3小时，后冷却到室温，得到硅酸盐蓝色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于380nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为380nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于483nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱显示产物的d值和相对强度变化趋势与标准的Na2(Ca0.5Sr0.499)(SiO4)标准卡片(ICSD：33941)一致，说明本实施例合成的荧光粉纯度较高。

Claims (3)

1.一种白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉，其特征在于，该荧光粉具有如下化学表示式：Na2(Ca0.5Sr0.5-x)(SiO4)：xEu2+，其中，x为0.001～0.10。
2.一种权利要求1所述的白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：按化学式Na2(Ca0.5Sr0.5-x)(SiO4)：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸钠、碳酸钙，碳酸锶、二氧化硅和氧化铕；研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1250～1350℃条件下烧结3～7小时，后冷却到室温得到所述硅酸盐蓝色荧光粉。
3.如权利要求2所述的白光LED用硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
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