黃色熒光粉及其制備方法和使用該熒光粉的發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黃色熒光粉、其制備方法及由該熒光粉制成的發(fā)光器件。該熒光粉的化學(xué)式為AxZyCe3-x-yEmD5-mO12，其中A為L(zhǎng)a、Y、Lu和Tb中的一種或一種以上元素，Z為Zn、Mg、Ca、Sr和Ba中的一種或一種以上元素，E為Al、In和Ga中的一種或一種以上元素，D為Si和Ge的一種或兩種，0<x<3，0<y≤0.2，x+y<3，4.8≤m<5，y+m=5。本發(fā)明的黃色熒光粉制作成本低、工藝簡(jiǎn)單，并且發(fā)光強(qiáng)度較高。
【專利說(shuō)明】黃色熒光粉及其制備方法和使用該熒光粉的發(fā)光器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種黃色熒光粉，本發(fā)明還涉及該熒光粉的制備方法和該熒光粉制成的發(fā)光器件，為無(wú)機(jī)發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light emitting d1de)是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。由于白光LED具有高效、節(jié)能、環(huán)保、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、使用壽命長(zhǎng)及響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于指示、背光源及照明領(lǐng)域。常見的白光LED多依靠熒光粉轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)白光輸出，較為普遍的方式包括以下兩種:
[0003]①三基色熒光粉轉(zhuǎn)換LED。利用紫外光(UV) LED激發(fā)一組可被紫外光有效激發(fā)而發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種顏色的熒光粉。該白光LED的特點(diǎn)為光源器件中光譜的可見光部分完全由熒光粉產(chǎn)生。不過(guò)，此類白光LED的電光轉(zhuǎn)化效率較低；精確地混合粉體較困難；封裝材料在紫外光照射下容易老化，壽命較短；存在紫外線泄露的隱患；高效的、能發(fā)出紫外線的LED芯片不易制備。
[0004]②藍(lán)光芯片激發(fā)黃色熒光粉。該類型的白光LED中，芯片發(fā)出的藍(lán)色光激發(fā)了黃色熒光粉得到黃色光，未被吸收的藍(lán)光和黃光復(fù)合得到白光。該類型的白光LED是實(shí)用化程度最普遍的白光LED，所使用的黃色熒光粉的主要成分為YAG:Ce (Y3Al5O12 = Ce3+)。
[0005]YAGiCe的發(fā)光性質(zhì)早在1967年出版的非專利文獻(xiàn)一《彩電飛點(diǎn)陰極射線管用黃色突光粉 Y3Al5O12: Ce3+》(A new phosphor for flying spot cathode ray tubes forcolor televis1n: ye I low emitting Y3Al5O12: Ce3+, Applied Physics Letters, Volumel I,Issue2,1967) 一文里已有報(bào)道。1996年，日亞化學(xué)公司申請(qǐng)了使用YAG: Ce黃色熒光粉結(jié)合藍(lán)光芯片獲得白光的美國(guó)專利US5998925，之后日亞化學(xué)公司在美國(guó)專利US6069440專利中，公開了通過(guò)GcUSm及Lu等稀土元素部分取代Y，或使用Ga部分取代Al，可使得YAG:Ce的發(fā)射光譜在530-570nm之間變化。非專利文獻(xiàn)二《Ca和Si共摻雜對(duì)Y3Al5O12: Ce3+結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響》(Effect of the Co-substitut1n of Ca2+and Si4+on the Structureand Luminescence Properties of Y3Al5O12:Ce3+, Advanced Materials Research,Vol.233-235,2011)中報(bào)道了采用Ca與Si共摻雜可實(shí)現(xiàn)對(duì)YAG:Ce發(fā)射光譜的調(diào)控，但其發(fā)光強(qiáng)度明顯下降；非專利文獻(xiàn)三《Si取代對(duì)Y3Al5O12 = Ce3+溫度特性的影響》(Influenceof Si4+substitut1n on the temperature-dependent characteristics of Y3Al5O12:Ce3+,Chinese.Physics.B, Vol.20,2011)報(bào)道了使用Si取代Al后，可使YAG:Ce的發(fā)射光譜向藍(lán)光方向移動(dòng)，但Si單獨(dú)取代Al會(huì)造成化學(xué)式的電荷不平衡，使得熒光粉的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生大量用來(lái)平衡電荷的缺陷，最終使得YAG:Ce的發(fā)光強(qiáng)度明顯降低；非專利文獻(xiàn)四《噴霧熱解法制備的 Y3Al^2y(Mg, Si)y012:Ce3+ 的發(fā)光性質(zhì)》(Luminescence Characteristicsof Y3Al5-2y (Mg? Si)y012:Ce3+ Phosphor Prepared by Spray Pyrolysis, Journal of TheElectrochemical Society, Vol.157, 2010) 一文中指出，當(dāng) Mg 和 Si 同時(shí)取代 Al 時(shí)，可使得YAG = Ce的發(fā)射光譜向紅光方向移動(dòng)；非專利文獻(xiàn)五《Sr2+對(duì)白光LED用熒光粉YAG = Ce3+的增紅研究》(發(fā)光學(xué)報(bào)，2011年11期)報(bào)道了 Sr取代Y，可使得YAG:Ce的發(fā)射光譜向紅光方向移動(dòng)，但Sr單獨(dú)取代Y會(huì)造成化學(xué)式的電荷不平衡，使得熒光粉的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生大量用來(lái)平衡電荷的缺陷，最終使得YAG:Ce的發(fā)光強(qiáng)度明顯降低。
[0006]YAG: Ce通常采用一次還原燒成工藝。即依據(jù)YAG: Ce的組成進(jìn)行配料，混合均勻后在高溫爐內(nèi)、還原氣氛下燒結(jié)而成，之后將燒結(jié)好的熒光粉破碎、清洗及分級(jí)后即可使用。上述后處理工藝會(huì)使得YAG:Ce的表面缺陷較多，導(dǎo)致熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度下降。
[0007]總之，YAGiCe是一種性能優(yōu)良黃色熒光粉，但YAG = Ce的發(fā)射光譜中缺乏綠光成分，而通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄕ{(diào)控YAG:Ce的發(fā)射光譜，使得在YAG:Ce的發(fā)光強(qiáng)度降低較小的情況下、其發(fā)射光譜中能包含更多的綠光成分，同時(shí)通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高熒光粉的亮度，則用YAG = Ce制造的白光LED的光效有進(jìn)一步提升的可能性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種發(fā)光強(qiáng)度高的黃色熒光粉。
[0009]本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)光強(qiáng)度高的黃色熒光粉的制備方法。
[0010]本發(fā)明所要解決的又一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)光強(qiáng)度高的黃色熒光粉制成的發(fā)光器件。
[0011]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種黃色熒光粉，其特征在于:其化學(xué)式為AxZyCe3_x_yEmD5_m012，其中A為L(zhǎng)a、Y、Lu和Tb中的一種或一種以上元素，Z為Zn、Mg、Ca、Sr和Ba中的一種或一種以上兀素，E為Al、In和Ga中的一種或一種以上兀素，D為Si 和 Ge 的一種或兩種，0〈x〈3, x+y<3,4.8 ^ m<5, y+m=5。
[0012]所述化學(xué)式中，0〈y彡0.2。
[0013]所述化學(xué)式表示物質(zhì)由化學(xué)組成為A3Al5O12與Z3Al2D3O12兩者形成的固溶體系。
[0014]所述化學(xué)式表示物質(zhì)為Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12形成的有限固溶體，其中，Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比范圍是大于10而小于300。
[0015]所述化學(xué)式表示物質(zhì)的平均粒徑為I?100 μ m。
[0016]所述化學(xué)式表示物質(zhì)在紫外線、可見光及電子射線中的任何一種光的激發(fā)下的熒光范圍為500?600nm。
[0017]一種黃色熒光粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
[0018]根據(jù)化學(xué)式按照化學(xué)計(jì)量比稱取含有A、Z、E、D及Ce元素的氧化物、碳酸鹽、或氫氧化物作為原料，混合均勻后于1000?1600°C下燒結(jié)2?10h，選擇粉碎、分級(jí)和酸處理方法中的一種或多種方法處理燒結(jié)后的粉體，以調(diào)整粉體的平均粒徑至I?100 μ m，用蒸餾水洗滌至中性；之后于1000?1400°C下還原2?10h，即得到黃色熒光粉。
[0019]—種由黃色突光粉制成的發(fā)光器件，其特征在于:包括上述黃色突光粉及發(fā)光光源，所述發(fā)光光源為能發(fā)出300?490nm波長(zhǎng)光的發(fā)光二極管、激光二極管或有機(jī)EL發(fā)光兀件，發(fā)光器件的色溫大于6000K,顯色指數(shù)大于75。
[0020]一種由黃色熒光粉制成的發(fā)光器件，其特征在于:還包含有其他熒光粉，發(fā)光器件的色溫小于4800K，顯色指數(shù)大于85。
[0021]—種由黃色突光粉制成的發(fā)光器件,其特征在于所述其他突光粉為下列突光粉中的一種或一種以上:(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu、(Ca, Sr)AlSiN3:Eu、β -SiA10N:Eu, (Ba, Sr)Y2Si2Al2O2N5:Eu、Ca2AlSi3O2N5:Eu、Ba3Si6O12N2:Eu、(Ca, Sr, Ba) Si2O2N2: Eu> Li2Ca2Si2O7:Eu、Cs2MgSi5O12:Eu、(Ca, Sr, Ba)2Si04:Eu> (Ca, Sr, Ba)2MgSi207:Eu> (Ca, Sr, Ba)3MgSi208:Eu>BaSi2O5:Eu> Ba2Zn3Si3O11:Eu、(Ca, Sr, Ba) 2Al2Si07:Eu> CaZrSi2O7:Eu> (Ca, Sr, Ba) Al2O4:Eu、Sr4Al14O25:Eu、Lu3Al5O12: Ce、Ca3Sc2Si3O12: Ce、SrAl2B2O7: Eu、Sr2B2O5:Eu> Ca2Al3O6F: Eu、Na2SiF6: Mn。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:黃色熒光粉所用稀土用量明顯減少，可降低制作成本；本黃色熒光粉為固溶體熒光粉，其結(jié)構(gòu)克服了因非平衡取代而引起的缺陷，使得本黃色熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度較高；最后，通過(guò)改進(jìn)黃色熒光粉的合成工藝，進(jìn)一步提高了其發(fā)光強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為比較例I黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0024]圖2為比較例I黃色熒光粉的X射線衍射光譜；
[0025]圖3為比較例2黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0026]圖4為實(shí)施例1黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0027]圖5為實(shí)施例2黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0028]圖6為實(shí)施例3黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0029]圖7為實(shí)施例3黃色熒光粉的X射線衍射光譜；
[0030]圖8為實(shí)施例4黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0031]圖9為實(shí)施例5黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0032]圖10為實(shí)施例5黃色熒光粉的X射線衍射光譜；
[0033]圖11為實(shí)施例6黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0034]圖12為實(shí)施例7黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0035]圖13為實(shí)施例8黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0036]圖14為實(shí)施例9黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；
[0037]圖15為實(shí)施例9黃色熒光粉的X射線衍射光譜；
[0038]圖16為實(shí)施例14發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖17為實(shí)施例14發(fā)光器件的光譜圖；
[0040]圖18為實(shí)施例15發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖19為實(shí)施例15發(fā)光器件的光譜圖；
[0042]圖20為實(shí)施例21黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0044]比較例I熒光粉的化學(xué)式為Y2.91CeQ.Q9Al5012
[0045]原料為Y2O3 (分析純)、CeO2 (分析純)和Al2O3 (分析純)。摩爾比是1.455:0.09:2.5，將原料研磨混勻后置于氧化鋁(也可為氧化鋯或氮化硼)容器中，在1550°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?也可以為氫氣、氨氣和一氧化碳中的一種或多種)，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸(也可選用硫酸、硝酸、磷酸、氫氟酸和有機(jī)酸的純凈物或混合物)處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1400°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣(也可為氫氣氮?dú)饣旌蠚?、氨氣和一氧化碳中的一種或多種)，即可得到所需的熒光粉。圖1為制得的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；圖2為黃色熒光粉的X射線衍射光譜。
[0046]比較例2 熒光粉的化學(xué)式為 Y2.89Ce0.09Sr0.02Al4.98Si0.02O12
[0047]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.445:0.09:0.02:2.49:0.02，將原料研磨混勻后置于氧化鋁容器中，在1550°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為144.5，圖3為比較例2黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。
[0048]實(shí)施例1 突光粉的化學(xué)式為 Y2^Ceaci9SracilAl499SiatllO12
[0049]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.45:0.09:0.01:2.495:0.01，將原料研磨混勻后置于氧化鋁容器中，在1550°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1400°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為290，圖4為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。
[0050]實(shí)施例2 突光粉的化學(xué)式為 Y2.SgCe0.09Sr0.02Al4.98Si0.02012
[0051]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.445:0.09:0.02:2.49:0.02，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1550°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為144.5，圖5為黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。由該圖可看出，在化學(xué)成分與比較例2相同的情況下，通過(guò)二次還原的工藝，使得熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度有明顯提高。
[0052]實(shí)施例3 熒光粉的化學(xué)式為 Y2.88Ce0.09Sr0.03Al4.97Si0.03O12
[0053]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.44:0.09:0.03:2.485:0.03，將原料研磨混勻后置于氧化鋁容器中，在1500°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1400°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為96，圖6為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；圖7為黃色熒光粉的X射線衍射光譜。
[0054]實(shí)施例4 熒光粉的化學(xué)式為 Y2.86Ce0.09Sr0.05Al4.95Si0.05012
[0055]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.43:0.09:0.05:2.475:0.05，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1490°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1400°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為57.2，圖8為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。
[0056]實(shí)施例5 突光粉的化學(xué)式為 Y2.84Ce0.09Sr0.07Al4.93Si0.07012
[0057]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.42:0.09:0.07:2.465:0.07，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1480°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15μπι，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為41，圖9為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；圖10為得到的黃色熒光粉的X射線衍射光譜。
[0058]實(shí)施例6 突光粉的化學(xué)式為 Y2JCe0.09Sr0.09Al4.91Si0.09012
[0059]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.41:0.09:0.09:2.455:0.09，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1480°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚猓褵Y(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為31，圖11為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。
[0060]實(shí)施例7 突光粉的化學(xué)式為 Y2.79CeQ.09Sr0.12A14.88SiQ.12012
[0061]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.395:0.09:0.12:2.44:0.12，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1470°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚猓褵Y(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為23，圖12為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。
[0062]實(shí)施例8 熒光粉的化學(xué)式為 Y2.76Ce0.09Sr0.15A14.85Si0.15012
[0063]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.38:0.09:0.15:2.425:0.15，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1460°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為18.4，圖13為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。
[0064]實(shí)施例9突光粉的化學(xué)式為Y2^iCeaci9Sra2Al48Sia2O12
[0065]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.355:0.09:0.2:2.4:0.2，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1450°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為14，圖14為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜；圖15為黃色熒光粉的X射線衍射光譜。
[0066]實(shí)施例10 突光粉的化學(xué)式為 Y2.71Ce0.09Sr0.!Ba0.!Al4.8Si0.2012
[0067]原料為Y2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrC03 (分析純)、BaC03 (分析純)、A1203 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.355:0.09:0.1:0.1:2.4:0.2，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1480°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12 (Ba以Sr計(jì)算)的摩爾比大約為14。
[0068]實(shí)施例11 熒光粉的化學(xué)式為 Y2.46Lu0.4Ce0.09Sr0.05Al4.95Si0.05012
[0069]原料為Y2O3 (分析純)、Lu2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.23:0.2:0.09:0.05:2.475:0.05，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1450°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3A15012(Lu以Y計(jì)算)與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為57.2。
[0070]實(shí)施例12 熒光粉的化學(xué)式為 Y2J1Ceatl9Sra2Al44Gaa4Sia2O12
[0071]原料為Y2O3(分析純)、Ce02(分析純)、SrC03(分析純)、A1203 (分析純)、Ga203(分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.355:0.09:0.2:2.2:0.2:0.2，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1500°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚猓褵Y(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1380°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12 (Ga以Al計(jì)算)的摩爾比大約為14。
[0072]實(shí)施例13 熒光粉的化學(xué)式為 Y2^GdaiCeaci9BaaiSraiAl46Gaa2Sia2O12
[0073]原料為Y2O3 (分析純)、Gd2O3 (分析純)、Ce02 (分析純)、BaCO3 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)、Ga2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.305:0.05:0.09:0.1:0.1:2.3:0.1:0.2，將原料研磨混勻后置于氧化鋯容器中，在1450°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到20 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1350°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12(Gd以Y計(jì)算)與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12 (Ba以Sr計(jì)算，Ga以Al計(jì)算)的摩爾比大約為14。
[0074]實(shí)施例14
[0075]制作了圖16所示的白光LED發(fā)光器件I。有兩條引線，在第一引線2上的凹槽部位放置了發(fā)藍(lán)光的芯片4，芯片4的下部電極和凹槽的底面用導(dǎo)電膠連接，上部電極和第二引線3用細(xì)金線5連接。
[0076]將實(shí)施例6中的熒光粉與Sr2Si具:Eu熒光粉按照6:1的比例混合，將混合好的粉末以15%質(zhì)量濃度混合到環(huán)氧樹脂中，用點(diǎn)膠機(jī)將混合好的熒光粉7與環(huán)氧樹脂6涂覆于第一引線2上方的凹槽部位。本實(shí)施例中的發(fā)光光源可選擇能發(fā)出300?490nm波長(zhǎng)光的發(fā)光二極管、激光二極管或有機(jī)EL發(fā)光元件。圖17為發(fā)光器件的光譜圖，照明器件的顯色指數(shù)為78，色溫為3008K。
[0077]實(shí)施例15
[0078]制作了圖18所示的白光LED發(fā)光器件11。EMC基板19上固定有兩條引線，這些引線的一端位于基板的中央部位，另一端引出到外部做安裝到電路板時(shí)的焊接電極。在第三引線12的一端放置了發(fā)藍(lán)光的芯片14，芯片14的下部電極和下方引線的底面用導(dǎo)電膠連接，上部電極和第四引線13用細(xì)金線15連接。
[0079]將實(shí)施例6中的熒光粉與Sr2Si具:Eu熒光粉按照6:1的比例混合，將混合好的粉末以15%質(zhì)量濃度混合到硅膠或環(huán)氧樹脂中，用點(diǎn)膠機(jī)將混合好的熒光粉17與硅膠或環(huán)氧樹脂16涂覆于芯片14的上方，硅膠或環(huán)氧樹脂18用來(lái)固定芯片14和熒光粉17，部件20的作用是將芯片14和熒光粉17發(fā)出的光反射出去。本實(shí)施例發(fā)光器件11所用發(fā)光光源為發(fā)出390?490nm波長(zhǎng)光的LED，通和根據(jù)390?490nm的激發(fā)光激發(fā)發(fā)出的530?590nm之間波長(zhǎng)光的黃色熒光粉及其他發(fā)光材料，從而發(fā)出白光。圖19為發(fā)光器件的光譜圖，照明器件的顯色指數(shù)為79，色溫為2988K。
[0080]實(shí)施例16
[0081]將實(shí)施例3中的熒光粉以10%質(zhì)量濃度混合到環(huán)氧樹脂中，然后封裝到圖16所示的照明器件中。所得器件的色坐標(biāo)為(0.3206，0.3265)，色溫為6089K，顯色指數(shù)為76.1。
[0082]實(shí)施例17
[0083]將實(shí)施例6中的熒光粉與SrSi2O2N2: Eu熒光粉按照1:2的比例混合，將混合好的粉末以10%質(zhì)量濃度混合到硅膠或環(huán)氧樹脂中，用點(diǎn)膠機(jī)將混合好的熒光粉封裝到圖18所示的照明器件中。所得器件的色坐標(biāo)為(0.3112,0.3356)，色溫為6546K，顯色指數(shù)為75.1。
[0084]實(shí)施例18
[0085]將實(shí)施例12中的熒光粉與SrSi2O2N2: Eu熒光粉按照1:2的比例混合，將混合好的粉末以8%質(zhì)量濃度混合到硅膠或環(huán)氧樹脂中，用點(diǎn)膠機(jī)將混合好的熒光粉封裝到圖18所示的照明器件中。所得器件的色坐標(biāo)為(0.3101，0.3391)，色溫為6581K，顯色指數(shù)為76.9。
[0086]實(shí)施例19
[0087]將實(shí)施例11中的熒光粉與Sr2Si5N8 = Eu熒光粉按照6:1的比例混合，將混合好的粉末以15%質(zhì)量濃度混合到硅膠或環(huán)氧樹脂中，用點(diǎn)膠機(jī)將混合好的熒光粉封裝到圖18所示的照明器件中。所得器件的色坐標(biāo)為(0.4322，0.395)，色溫為2928K，顯色指數(shù)為90.3。
[0088]實(shí)施例20
[0089]將實(shí)施例12中的熒光粉與SrSi2O2N2IEu及Sr2Si5N8 = Eu熒光粉按照7:1:2的比例混合，將混合好的粉末以12%質(zhì)量濃度混合到硅膠或環(huán)氧樹脂中，用點(diǎn)膠機(jī)將混合好的熒光粉封裝到圖18所示的照明器件中。所得器件的色坐標(biāo)為(0.3633，0.3302)，色溫為4148K，顯色指數(shù)為93.8。
[0090]實(shí)施例21熒光粉的化學(xué)式為UeaiSra5Al45Sia5O12
[0091 ] 原料為Y2O3 (分析純)、CeO2 (分析純)、SrCO3 (分析純)、Al2O3 (分析純)和S12 (分析純)。摩爾比是1.2:0.1:0.5:2.25:0.5，將原料研磨混勻后置于氧化鋁容器中，在1550°C的溫度下燒結(jié)4小時(shí)，燒結(jié)氣氛為氮?dú)鈿錃饣旌蠚?，把燒結(jié)后的粉體從容器中取出，選擇粉碎、分級(jí)并用摩爾濃度為3摩爾每升的鹽酸處理，將所合成熒光粉的平均粒徑調(diào)整到15 μ m，之后將熒光粉用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，然后再將熒光粉放到氧化鋁容器中，1400°C的溫度下還原4小時(shí)，還原氣氛為氫氣，即可得到所需的熒光粉。此實(shí)施例中Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比大約為5，圖20為得到的黃色熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜。由該圖可看出，相對(duì)于其他滿足Ce3+激活的Y3Al5O12與Ce3+激活的Sr3Al2Si3O12的摩爾比范圍是大于14而小于300實(shí)施例，本實(shí)施例中熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度明顯降低。
【權(quán)利要求】
1.一種黃色熒光粉，其特征在于:其化學(xué)式為AxZyCe3_x_yEmD5_m012，其中A為L(zhǎng)a、Y、Lu和Tb中的一種或一種以上兀素，Z為Zn、Mg、Ca、Sr和Ba中的一種或一種以上兀素，E為A1、In和Ga中的一種或一種以上兀素，D為Si和Ge的一種或兩種,0〈x〈3, x+y<3,4.8 ^ m<5,y+m=5ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃色熒光粉，其特征在于:所述化學(xué)式中，0〈y( 0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃色熒光粉，其特征在于:所述化學(xué)式表示物質(zhì)由化學(xué)組成為A3A15012與Z3A12D3012兩者形成的固溶體系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的黃色熒光粉，其特征在于:所述化學(xué)式表示物質(zhì)為Ce3+激活的Y3A15012與Ce3+激活的Sr3Al2Si3012形成的有限固溶體，其中，Ce3+激活的Y3A15012與Ce3+激活的Sr3Al2Si3012的摩爾比范圍是大于10而小于300。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的黃色熒光粉，其特征在于:所述化學(xué)式表示物質(zhì)的平均粒徑為1?100 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的黃色熒光粉，其特征在于:所述化學(xué)式表示物質(zhì)在紫外線、可見光及電子射線中的任何一種光的激發(fā)下的熒光范圍為500?600nm。
7.—種權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的黃色突光粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 根據(jù)化學(xué)式按照化學(xué)計(jì)量比稱取含有A、Z、E、D及Ce元素的氧化物、碳酸鹽、或氫氧化物作為原料，混合均勻后于1000?1600°C下燒結(jié)2?10h，選擇粉碎、分級(jí)和酸處理方法中的一種或多種方法處理燒結(jié)后的粉體，以調(diào)整粉體的平均粒徑至1?100 μ m，用蒸餾水洗滌至中性；之后于1000?1400°C下還原2?10h，即得到黃色熒光粉。
8.一種由權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的黃色突光粉制成的發(fā)光器件，其特征在于:包括上述黃色突光粉及發(fā)光光源，所述發(fā)光光源為能發(fā)出300?490nm波長(zhǎng)光的發(fā)光二極管、激光二極管或有機(jī)EL發(fā)光兀件,發(fā)光器件的色溫大于6000K,顯色指數(shù)大于75。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其特征在于:還包含有其他熒光粉，發(fā)光器件的色溫小于4800K，顯色指數(shù)大于85。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光器件，其特征在于所述其他熒光粉為下列熒光粉中的一種或一種以上:(Ca, Sr，Ba)2Si5N8:Eu、(Ca, Sr)AlSiN3:Eu、β -SiA10N:Eu, (Ba, Sr)Y2Si2Al202N5:Eu、Ca2AlSi302N5:Eu、Ba3Si6012N2:Eu、(Ca, Sr, Ba) Si202N2:Eu> Li2Ca2Si207:Eu、Cs2MgSi5012: Eu、(Ca, Sr, Ba)2Si04:Eu> (Ca, Sr, Ba)2MgSi207:Eu> (Ca, Sr, Ba)3MgSi208:Eu>BaSi205:Eu、Ba2Zn3Si30n:Eu、(Ca, Sr, Ba)2Al2Si07:Eu> CaZrSi207:Eu、(Ca, Sr, Ba)Al204:Eu、Sr4Al14025:Eu> Lu3A15012: Ce、Ca3Sc2Si3012: Ce、SrAl2B207: Eu> Sr2B205:Eu> Ca2Al306F: Eu、Na2SiF6:Mn。
【文檔編號(hào)】C09K11/80GK104250555SQ201310262528
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】張日光, 周天亮, 朱小清, 林勝, 王義飛 申請(qǐng)人:寧波升譜光電半導(dǎo)體有限公司