專利名稱：一種紫外光激發(fā)白光led用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料領域的熒光粉及其制備和應用方法，具體涉及一種紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應用方法。
背景技術：
白光LED(發(fā)光二極管)具有優(yōu)良的性能，因此在照明、顯示等領域有良好的應用前景。在制備白光LED的諸多方法中，在藍光LED芯片上涂敷黃色熒光粉，藍光與黃光混合得到白光的方法是制造白光LED最為廣泛的方法。但是該方法制造的白光LED具有顯色指數(shù)較低和低色溫無法實現(xiàn)的不足，而使其無法廣泛應用于室內(nèi)照明。為解決上述問題，采用近紫外芯片激發(fā)三基色熒光粉實現(xiàn)白光LED的研究成為目前國際該領域的研究熱點之一， 優(yōu)勢視覺對近紫外光不敏感，這類白光LED的顏色只由熒光粉決定，因此，顏色穩(wěn)定、高色彩還原性和高顯色指數(shù)被認為是新一代白光LED照明的主導。目前，于近紫外芯片匹配的白光熒光粉大多通過R/G/B三基色熒光粉實現(xiàn)，但是由于不同熒光粉之間的再吸收問題和不同顏色熒光粉之間衰減速率不一致問題都會一定程度上降低白光LED的流明效率和顯色效果。因此，研制出一種紫外光激發(fā)的全色單一基質(zhì)熒光粉具有重要的意義。通過過對專利檢索發(fā)現(xiàn)，部分研究者已經(jīng)開始了近紫外激發(fā)的單一基質(zhì)熒光粉的得研究工作，如專利CN 101144014A采用釩酸鹽基質(zhì)摻雜發(fā)紅光的離子實現(xiàn)白光，改熒光粉Li1+xA3_2xExDV3012在350nm紫外光激發(fā)下發(fā)出白光，并且實現(xiàn)了色度可調(diào)。該專利的不足在于高溫固相法制備的樣品團聚嚴重，粒度分布不集中，而后期的球磨又使熒光粉的表面晶型被破壞，影響其發(fā)光性能；又如專利CN 101892049A，通過共沉淀法制備了一種氯硅酸鹽基質(zhì)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，雖然可以得到形貌優(yōu)于高溫固相法的樣品，但是但是該專利采用的共摻雜Eu離子和Mn離子實現(xiàn)白光，其制備的樣品一致性相對較差，最終導致封裝的白光LED出現(xiàn)色漂移；再如專利CN 102071014A同樣制備了一種氯硅酸鹽基質(zhì)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，雖然采用高溫固相法彌補了前面采用共沉淀法工藝復雜的不足，但是共摻雜帶來色漂移的問題依然沒有辦法解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應用方法，其最佳激發(fā)波長^Onm左右。本發(fā)明采用水熱法制備紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，確保熒光粉的粒度均一，形貌規(guī)則。本發(fā)明利用 Sr2CeO4基質(zhì)本身能夠發(fā)藍光的特點，只采用了一種激活劑B離子，可以克服采用兩種激活劑離子穩(wěn)定性差的不足。本發(fā)明利用激活劑B離子和Sr2CeO4基質(zhì)在250nm-400nm紫外光激發(fā)下在藍綠光和紅光區(qū)域發(fā)出兩組不同顏色的光，通過調(diào)節(jié)激活劑B離子的添加量來改變兩組光的發(fā)射強度從而調(diào)整光譜的分布。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明所述的紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，其化學分子式為Sr2_x_yAyCe04:XB3+，A為Li、Na、Mg中的一種，B為Eu、Pr、Cr 和Sm中的一種，其中0彡χ彡0. 02，0. 01彡y彡0. 02。本發(fā)明所述的紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉是采用水熱法和后處理煅燒相結合制備，具體步驟如下(1)根據(jù)化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，B離子的硝酸鹽作為激活劑，A離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 1 lOmol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑。(2)基質(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水溶解后混合，配置成總濃度為0. 1 lOmol/L的溶液，在超聲波中攪拌5 120min之后加入(1)中配制的沉淀劑，所述的混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量與沉淀劑的物質(zhì)的量相同，繼續(xù)攪拌5 120min，得到白色沉淀，過濾之后水洗1 3次，轉入水熱反應釜進行水熱反應。(3)水熱反應溫度為180 240°C，反應時間2 Mh，填充體積比50% 80%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗1 3次，在80 120°C干燥2 Mh，最后將所得白色粉末在600 1000°C空氣爐中煅燒1 10h。本發(fā)明所述的紫外光激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉Sr2_x_yAyCe04 xB3+在 250-400nm紫外光激發(fā)下發(fā)出波長為400-680nm的光。本發(fā)明所述的單一基質(zhì)熒光粉Sr2_x_yAyCe04 xB3+，應用于封裝紫外光激發(fā)產(chǎn)生白光的LED。當改變χ時，可以改變在紅光區(qū)域(600-680nm)發(fā)射光的強度，得到白光。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果(1)本發(fā)明采用水熱法加后續(xù)熱處理工藝制備紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，既保證能夠得到粒度均一，形貌規(guī)則的熒光粉(見圖幻，有通過后續(xù)較低溫的熱處理確保了熒光粉的晶型完整(見圖幻，發(fā)光強度較高；(2)本發(fā)明制備的紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉采用的是Sr2CeO4基質(zhì)， 該基質(zhì)本身能夠發(fā)藍光(見圖1)，是一種新的單一基質(zhì)熒光粉，只采用一種激活劑離子，使工藝更加簡單，克服了色漂移的不足；(3)本發(fā)明制備的紫外激發(fā)的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉Sr2_x_yAyCe04:xB3+，可以通過調(diào)整χ的比例來改變發(fā)射光譜的顏色(見圖4)。


圖1是本發(fā)明制備Sr2_x_yAyCe04:xB3+的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜(x = 0，y = 0)，圖中 (a)激發(fā)光譜；(b)發(fā)射光譜圖2是本發(fā)明制備的Sr2_x_yAyCe04 xB3+的X射線衍射(XRD)圖，圖中(a)樣品圖譜，(b)標準卡片；圖3是本發(fā)明制備的Sr2_x_yAyCe04:xB3+的掃描電鏡(SEM)圖；圖4是本發(fā)明制備的Sr2_x_yAyCe04:XB3+的發(fā)射光譜圖(A = Li，y = 0. 5mol%, B =Sm, χ = Omol%,0. 125mol%,0. 25mol%,0. 5mol%U. Omol2. Omol% )。
具體實施例方式以下結合實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
實施例1按照化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 Omol^的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為Omol %的Li離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0.5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過濾之后水洗3次，轉入水熱反應釜進行水熱反應。水熱反應溫度為240°C，反應時間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(a)。實施例2按照化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 0. 125m0l%的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為0. 125m0l%的Li離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過濾之后水洗3次， 轉入水熱反應釜進行水熱反應。水熱反應溫度為M0°C，反應時間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(b)。實施例3按照化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 0. 25mol%的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為0. 25mol%的Li離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑。基質(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過濾之后水洗3次，轉入水熱反應釜進行水熱反應。水熱反應溫度為對01，反應時間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒3h。樣品的發(fā)射光譜見圖4(c)。實施例4按照化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為
0.5mol%的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為0. 5mol%的Li離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過濾之后水洗3次，轉入水熱反應釜進行水熱反應。水熱反應溫度為240°C，反應時間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(d)。實施例5按照化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為
1.Omol^的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為1. Omol %的Li離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過濾之后水洗3次，轉入水熱反應釜進行水熱反應。水熱反應溫度為M0°C，反應時間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(d)。實施例6按照化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce (NO3) 3作為基質(zhì)原材料，稱取摩爾百分含量為 2. Omol^的Sm離子的硝酸鹽作為激活劑，稱取摩爾百分含量為2. Omol %的Li離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 5mol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑?；|(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用去離子水混合，配置成總濃度為0. 5mol/L的溶液，在超聲波中攪拌30min之后加入沉淀劑，繼續(xù)攪拌30min，得到白色沉淀，過濾之后水洗3次，轉入水熱反應釜進行水熱反應。水熱反應溫度為M0°C，反應時間12h，填充比75%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗3次，在120°C干燥12h，最后將所得白色粉末在1000°C空氣爐中煅燒池。樣品的發(fā)射光譜見圖4(f)。
權利要求
1.一種紫外光激發(fā)白光LED用單一基質(zhì)熒光粉，其特征在于，化學分子式為 Sr2_x_yAyCe04:xB3+，A 為 Li、Na、Mg 中的一種，B 為 Eu、Pr、Cr 和 Sm 中的一種，其中 0 彡 χ 彡 0. 02,0 ^ y ^ 0. 02。
2.權利要求1所述的紫外光激發(fā)白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于， 采用水熱法和后處理煅燒相結合制備。
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，具體步驟如下1)根據(jù)化學計量比稱取Sr(NO3)2和Ce(NO3)3作為基質(zhì)原材料，B離子的硝酸鹽作為激活劑，A離子的硝酸鹽作為電荷補償劑，配置摩爾濃度為0. 1 lOmol/L草酸銨溶液作為水熱反應的沉淀劑；2)將基質(zhì)原材料、激活劑、電荷補償劑分別用溶解后混合，配置成總濃度為0.1 10mol/L的溶液，在超聲波中攪拌5 120min之后加入步驟1)配置的沉淀劑，所述的混合溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量與沉淀劑的物質(zhì)的量相同，繼續(xù)攪拌5 120min，得到白色沉淀，過濾之后水洗1 3次；3)水洗后的產(chǎn)物轉入水熱反應釜進行水熱反應，水熱反應溫度為180 240°C，反應時間2 Mh，填充體積比50% 80%，自然冷卻之后將沉淀物過濾水洗1 3次，在80 120°C干燥2 Mh，最后將所得白色粉末在600 1000°C空氣爐中煅燒1 10h。
4.權利要求1所述的單一基質(zhì)熒光粉的應用方法，其特征在于，應用于制備紫外光激發(fā)產(chǎn)生白光的LED。
5.根據(jù)權利要求4所述的應用方法，其特征在于，所述熒光粉Sr2_x_yAyCe04:XB3+，通過改變X，改變在600-680nm紅光區(qū)域發(fā)射光的強度，得到白光。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種紫外光激發(fā)白光LED用單一基質(zhì)熒光粉及其制備和應用方法，熒光粉的化學分子式為Sr2-x-yAyCeO4:xB3+，A為Li、Na、Mg中的一種，B為Eu、Pr、Cr和Sm中的一種，其中0≤x≤0.02，0≤y≤0.02。采用水熱法和后處理煅燒相結合制備。本發(fā)明利用Sr2CeO4基質(zhì)本身可以在紫外光激發(fā)下發(fā)寬峰藍綠光，摻雜離子B發(fā)紅光，通過調(diào)整x的比例，改變紅光強度，達到復合藍綠光和紅光成白光的目的，摻雜離子A在整個結構中起電荷補充劑的作用。本發(fā)明具有發(fā)光強度高、粒度均勻、分散性好、成分簡單、化學穩(wěn)定性好等特點。
文檔編號H01L33/50GK102391864SQ20111023648
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權日2011年8月17日
發(fā)明者劉清玲, 劉素琴, 周智, 曾少波, 王鋒超, 蔣葵明, 黃可龍 申請人:中南大學