專利名稱：一種制備白光led熒光粉的助熔劑及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備白光LED熒光粉的助熔劑及制備白光LED 熒光粉的方法。
技術(shù)背景Ga(In)N基發(fā)光二極管(LED)是一種新型的發(fā)光器件，具有體 積小，壽命長，節(jié)約能源等特點，廣泛應(yīng)用于照明和顯示等領(lǐng)域。近 年來，藍色和近紫外光LED的迅速發(fā)展，使得白光發(fā)光二極管有望 取代熒光燈成為21世紀的新一代光源。目前應(yīng)用廣泛，發(fā)射白光的LED是將約460nm發(fā)射藍色的 Ga(In)N與發(fā)射黃光的Y3A15012: :Ce，YAG:Ce")熒光粉結(jié)合起來生 產(chǎn)(美國專利5,998,925和歐洲專利862,794)，其原理為YAG;Ce3+ 熒光材料吸收藍光LED發(fā)射出的約460nm的藍光,并將其轉(zhuǎn)換為 550nm左右的黃光，二者混合從而產(chǎn)生白光。但是這種方法產(chǎn)生的白 光二極管的效率比較低， 一般為60%-86%，并且色溫可調(diào)范圍小， 滿足不了實際照明要求。目前，白光LED被認為是最新一代光源，越來越受人們關(guān)注， 對它的封裝材料一熒光粉的要求也越來越高，研究的焦點有如何提高 熒光粉的亮度，還有提供寬帶激發(fā)光譜的白光LED熒光粉。通常白光LED封裝用的YAG熒光粉，由于激發(fā)光譜非常窄，對
芯片的選擇性高，這樣在封裝時就要求熒光粉與芯片要有緊密的配 合，否則封裝的白光LED難以滿足客戶要求。本發(fā)明通過適當(dāng)調(diào)整 熒光粉原料的種類和配比，合成的熒光粉具有寬帶激發(fā)光譜，能更好 的適合封裝要求。
除了原材料的純度和燒結(jié)條件對熒光粉的亮度和性能有影響外， 助熔劑也有很大的影響，助熔劑可以降低燒結(jié)溫度，提高結(jié)晶度。降 低燒結(jié)溫度可以利于后處理，也提高熒光粉的光學(xué)性能如光衰。目前 通常使用的助熔劑為硼酸，氟化鈉等，它們的缺點是除了給熒光粉帶進雜質(zhì)金屬離子，降低熒光粉的亮度；還由于這類助熔劑與熒光粉的 原材料的熔融溫度相差甚大，導(dǎo)致熒光粉在燒結(jié)時粉體結(jié)晶不均勻， 影響產(chǎn)品一致性。而且這類助熔劑燒結(jié)的溫度高，粉體非常難處理。 發(fā)明內(nèi)容為了解決上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在制備白光 LED熒光粉時能夠降低燒結(jié)溫度、提高結(jié)晶度、使燒結(jié)更均勻和所 合成的熒光粉具有寬帶光譜的助熔劑。另外一個目的在于提供一種工藝簡單、所得熒光粉亮度高，而且 具有寬帶激發(fā)光譜的白光LED熒光粉的制備方法。本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是一種制備白光LED熒光粉的助熔劑，其特征在于包括至少一種 化合物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉化合物所具有的金屬 離子相同。
其中，所述的助熔劑為熒光粉化合物中所含金屬離子的一種.或多 種化合物。進一步，熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y3.aMaAl5.bGab012 (0《a<3; 0《b < 5;M=La,Ce，Pr,Nd,Sm，Eu，Gd，Tb,Dy，Ho,Er,Tm， Yb,Lu )。進一步，作為優(yōu)選實施方式，所述的助熔劑為金屬離子氟化物或者硼酸鹽。另外，本發(fā)明的一種制備白光LED熒光粉的方法，它包括(1) .配料和混料步驟稱取并混均勻原材料及助熔劑，以得到 總混合料，原材料包括熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式中的金屬元素氧化物或者 能分解成這些氧化物的任何一種化合物；助熔劑包括至少一種化合物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉所具有的金屬離子相同-，(2) 高溫灼燒步驟高溫灼燒上述的總混料，灼燒溫度為1300 一160(TC，灼燒時間為2 — 3小時；(3) 后處理步驟灼燒好后的熒光粉經(jīng)冷卻后，破碎，研細，氣流粉碎熒光粉，然后進行酸洗，水洗漆，過篩，過慮，最后烘干得熒光粉半成品；(4) 高溫還原步驟將上述兩個或多個熒光粉半成品按照不同配比混合均勻，在還原氣氛下高溫(1300 — 160(TC)灼燒，灼燒時間為 2 — 3小時；(5) 后處理步驟還原灼燒好后的熒光粉經(jīng)冷卻后，研細，氣流粉碎熒光粉，然后進行水洗滌，過篩，過慮，最后烘干得熒光粉成品。
其中，進一步，所述的助熔劑可以為金屬離子氟化物或者硼酸鹽。進一步，熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y3.aMaAl5.bGab012 (0《a<3; 0《b < 5;M=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm, Yb,Lu )。其中，所述的還原氣氛為氫氣、氨氣、炭、 一氧化碳氣體或氮 氣氫氣混合氣。
作為優(yōu)選實施方式，所述助熔劑的重量占總混合料重量的0.3—3本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的助熔劑能夠降低燒結(jié)溫度，提高結(jié)晶度，燒結(jié)更均勻。利用該助熔劑來制備白光LED熒光粉，其熒 光粉后處理容易，亮度高，光衰低，通過適當(dāng)調(diào)整熒光粉原料的種類 和配比，合成的熒光粉具有寬帶激發(fā)光譜，適配芯片范圍廣，在440 一475nm都有很好的激發(fā)效果，能更好的適合封裝要求。試驗結(jié)果表 面，使用本發(fā)明制備的熒光粉，可與發(fā)射波長為440—475nm的藍光 LED芯片搭配制成制成直徑5mm， 20mA白光LED,其光效可達到 801m/w。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 圖1為本發(fā)明實施方式制備所得的白光LED熒光粉的電鏡圖； 圖2為本發(fā)明實施方式制備所得的白光LED熒光粉的XRD圖； 圖3為本發(fā)明實施方式制備所得的兩個白光LED熒光粉樣品的
圖4為本發(fā)明實施方式制備所得的白光LED熒光粉樣品在不同激發(fā)波長下的發(fā)射光譜圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一種制備白光LED熒光粉的助熔劑，包括至少一種化合 物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉化合物所具有的金屬離子 相同。其中，所述的助熔劑為熒光粉化合物中所含金屬離子的一種或多 種化合物。進一步，熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y3_aMaAl5.bGab012 (0《a<3; 0《b < 5;M=La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd,Tb,Dy,Ho，Er，Tm,Yb,Lu)。進一步，作為優(yōu)選實施方式，所述的助熔劑為金屬離子氟化物或 者硼酸鹽，比如CeF3， CeB03,YF3,YB03等。另外，本發(fā)明的一種制備白光LED熒光粉的方法，它包括(1) .配料和混料步驟稱取并混均勻原材料及助熔劑，以得到 總混合料，原材料包括權(quán)利要求1中的金屬元素氧化物或者能分解成 這些氧化物的任何一種化合物；助熔劑包括至少一種化合物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉所具有的金屬離子相同。將總混合料裝進快速混料器并混合均勻，時間為2小時；均勻后將混合料裝到剛玉坩堝。(2) 高溫灼燒步驟高溫灼燒上述的總混料，灼燒溫度為1300-1600攝氏度，灼燒時間為2 — 3小時。(3) 后處理步驟灼燒好后的熒光粉經(jīng)冷卻后，破碎，研細，氣流 粉碎熒光粉，然后進行酸洗，水洗滌，過篩，過慮，最后烘干得熒光 粉半成品。(4) 高溫還原歩驟將上述兩個或多個熒光粉半成品按照不同配比混合均勻，在還原氣氛下高溫(1300—1600°C)灼燒，灼燒時間為2 一3小時。(5) 后處理步驟還原灼燒好后的熒光粉經(jīng)冷卻后，研細，氣流粉碎熒光粉，然后進行水洗滌，過篩，過慮，最后烘干得熒光粉成品。試驗結(jié)果表面，使用本發(fā)明制備的熒光粉，搭配440—475nm 的芯片制成5mm20mA白光LED的光效達到801m/w。其中，所述的助熔劑可以為金屬離子氟化物或者硼酸鹽。 進一步兵，熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y3.aMaAl5.bGab012 (0《a< 3; 0《b<5; M=La，Ce，Pr，Nd,Sm，Eu，Gd,Tb，Dy,Ho，Er,Tm，Yb,Lu)。其中，所述的還原氣氛為氫氣、氨氣、炭、 一氧化碳氣體或氮 氣氫氣混合氣。作為優(yōu)選實施方式，所述助熔劑的重量占總混合料重量的0.3 — 30//o 。以下通過實施例來進一步說明本發(fā)明，這些實施例只是示例性 的，本發(fā)明并不局限于此。 實施例一該熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y2.945Ce,5Al4.3Gaa7012 ，YL4"GdL47Ceo.055 A15012,各稱取總混料400克，助熔劑為YB03,用量 為總混料的0.6%， 2.4克，混料均勻后在140(TC燒結(jié)3小時，后處理 完后，兩份半成品熒光粉混合均勻在130(TC還原2小時，后處理得 熒光粉產(chǎn)品。
實施例二
該熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y2.94Cea06Al4.3Ga0.7Ch2， Y"7GdL47Ceo.06Al 5012各稱取總混料400克，助熔劑為YB03與GdF3的混合物，用 量為總混料的1%， 4克?；炝暇鶆蚝笤?35(TC燒結(jié)3小時，后處理 完后，兩份半成品熒光粉混合均勻在130(TC還原2小時，后處理得 熒光粉產(chǎn)品。
實施例三
該熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y"65DyL47Ce謹Al3.8Gai.20！2 ， YL2Gd!.735Ce瞎5八15012各稱取總混料400克，助熔劑為YB03,DyB03, YF3的混合物，用量為總混料的1.5%， 6克?；炝暇鶆蚝笤?40(TC燒 結(jié)3小時，后處理完后，兩份半成品熒光粉混合均勻在135(TC還原3 小時，后處理得熒光粉產(chǎn)品。通過本發(fā)明的技術(shù)所制得的白光LED熒光粉，其檢測結(jié)果如圖 1 圖4所示，具有寬帶激發(fā)光譜，亮度高、光衰低特點。當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，.只要其以基本相同 的手段達到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種制備白光LED熒光粉的助熔劑，其特征在于包括至少一種化合物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉化合物所具有的金屬離子相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備白光LED熒光粉的助熔劑，其特征在于所述的助熔劑為熒光粉化合物中所含金屬離子的一種或多種化合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備白光LED熒光粉的助熔劑，其 特征在于熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y3-aMaAl5-bGab012 (0《a<3; 0 《b < 5;M=La,Ce,Pr,Nd,Sm，Eu，Gd,Tb,Dy，Ho,Er,Tm,Yb,Lu )。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或者3所述的一種制備白光LED熒光粉的助熔 劑，其特征在于所述的助熔劑為金屬離子氟化物或者硼酸鹽。
5、 一種制備白光LED熒光粉的方法，其特征在于它包括.(1) .配料和混料步驟稱取并混均勻原材料及助熔劑，以得到總混合料，原材料包括熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式中的金屬元素氧化物或者能分解成這些氧化物的任何一種化合物；助熔劑包括至少一種化合 物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉所具有的金屬離子相同；(2) 高溫灼燒步驟高溫灼燒上述的總混料，灼燒溫度為1300 一160(TC，灼燒時間為2 — 3小時；(3) 后處理步驟灼燒好后的熒光粉經(jīng)冷卻后，破碎，研細，氣 流粉碎熒光粉，然后進行酸洗，水洗滌，過篩，過慮，最后烘干得熒 光粉半成品；(4) 高溫還原步驟將上述兩個或多個熒光粉半成品按照不同配比混合均勻，在還原氣氛下高溫(1300—160(TC)灼燒，灼燒時間為2 — 3小時；(5) 后處理步驟還原灼燒好后的熒光粉經(jīng)冷卻后，研細，氣流粉碎熒光粉，然后進行水洗滌，過篩，過慮，最后烘干得熒光粉成品。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備白光LED熒光粉的方法，其特征在于所述的助熔劑為金屬離子氟化物或者硼酸鹽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的一種制備白光LED熒光粉的方法， 其特征在于熒光粉化合物結(jié)構(gòu)式為Y3-aMaAl5-bGab012 (0《a<3; 0《b < 5;M=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm， Yb,Lu )。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備白光LED熒光粉的方法，其特征 在于所述的還原氣氛為氫氣、氨氣、炭、 一氧化碳氣體或氮氣氫氣 混合氣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備白光LED熒光粉的方法，其特征 在于所述助熔劑的重量占總混合料重量的0.3—3%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備白光LED熒光粉的助熔劑及方法，助熔劑包括至少一種化合物，該化合物中所含有的金屬離子與熒光粉化合物所具有的金屬離子相同，制備白光LED熒光粉的方法是利用所述助熔劑配合原材料進行燒制，本發(fā)明的助熔劑能夠降低燒結(jié)溫度，提高結(jié)晶度，燒結(jié)更均勻。利用該助熔劑來制備白光LED熒光粉，其熒光粉后處理容易，亮度高，光衰低，通過適當(dāng)調(diào)整熒光粉原料的種類和配比，合成的熒光粉具有寬帶激發(fā)光譜，能更好的適合封裝要求。
文檔編號C09K11/80GK101391803SQ20081021867
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者黎廣才 申請人:黎廣才