[发明专利]一种发光二极管用荧光粉的后处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉的后处理方法，尤其是涉及发光二极管用荧光粉的后处理方法。

背景技术

由于超高亮度及白光LED近年来在技术上不断有新的突破，而且具有突出的三大优点：节能、环保、寿命长，其应用领域不断扩展，已进入特种照明领域，因此世界上主要发达国家相关的大集团公司纷纷投入人力、物力研究开发超高亮度LED，并制定发展规划，想尽快突破技术难关，而进入照明领域。

荧光粉作为构成半导体照明用发光二极管的关键材料，对最终发光器件的综合性能起着至关重要的影响。上世纪90年代，日亚(Nichia)研制成功高效蓝光LED，并采用Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce)黄光发射荧光作为光转换材料，与GaN蓝光LED组合而成的白光LED，由于其具有小型化、长寿命、无汞以及节能等优点，因而被誉为将超越白炽灯、荧光灯和HID灯的新型无污染绿色固态照明光源。此后，为了进一步改善其使用性能，US5998925、US 6614179 B1、ZL02156048.X以及ZL03152709.4等专利从荧光粉基质元素比例、激活剂、微量元素掺杂以及合成方法等不同角度提出了一些改进措施。

为了弥补由YAG:Ce荧光粉制造的白光LED存在的红光偏弱以及难以获得低色温等问题，对此，有研究人员提出了采用CaS:Eu红色荧光粉与YAG黄色荧光粉以适当比例混合用于制造高显色或低色温白光LED。WO 01/24229A2则根据三基色原理，采用可被蓝光有效激发的SrCa₂S₄:Eu绿色荧光粉和SrS:Eu(CaS:Eu)红色荧光粉与蓝光LED获得白光，从而获得高显色和低色温度目的，但由于硫化物体系荧光粉发光效率偏低、化学稳定性较差，因而还难以实际使用要求。

此外，从制造方法角度来看，目前荧光粉的生产仍主要采用高温固相反应法，为了获得满足实际使用要求，荧光粉必须经过机械粉碎至合适当粒径指标，由此导致荧光粉的表面结晶度严重破坏，最终造成荧光粉发光性能的明显下降。而共沉淀法、溶胶-凝胶、燃烧法、喷雾热解法等湿化学法由于不同程度地存在工序繁琐、控制复杂，因而也难以保障最终产品性能的稳定性和一致性。

发明内容

针对现有发光二极管用荧光粉发光亮度和功效较低，难以很好地满足半导体照明应用，本发明提供了一种发光二极管用荧光粉的后处理方法，以有效改善荧光粉的发光性能及其使用特性。

本发明提出的发光二极管用荧光粉后处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)一次酸洗处理采用HF配制成浓度为0.1～5M的酸溶液，取荧光粉均匀分散于HF溶液中配制成浓度为10～50％的荧光粉悬浮液，常温搅拌后离心分离，再将分离出的荧光粉洗至pH值中性；

2)二次酸洗处理采用HNO₃、HCl或它们任意比例的混合物配制成浓度为0.05～5M的酸溶液，将经一次酸洗处理的荧光粉分散于前述酸溶液中配制成浓度为10～50％的荧光粉悬浮液，在25～60℃下搅拌后离心分离，然后将分离出的荧光粉洗至pH值中性，再用无水乙醇洗涤后烘干；

3)高温回复处理  将烘干的荧光粉置于坩埚内，在N₂-H₂还原气氛保护下或空气中，加热至900～1600℃，保温2～10h后，随炉冷却至室温出炉，粉碎后过300～450目筛；

4)硅烷化处理用无水乙醇、甲醇、丙酮中至少一种溶剂、荧光粉和占荧光粉重量的0.1～5％的硅烷配制成固含量为10～60％的悬浮液；一边搅拌，一边向荧光粉悬浮液中滴入占荧光粉重量0.05～10％的去离子水，滴加结束后，继续搅拌，离心分离，再用无水乙醇洗涤；

5)将洗涤后的荧光粉粉饼于室温下凉置至干燥后烘干，冷却至室温即得目标产品。

步骤1)所述一次酸洗处理所用的HF酸水溶液浓度优选为0.5～2M，常温搅拌的时间为30～120min，分离出的荧光粉洗至pH值中性是通过采用去离子水洗涤2～4次来实现。

步骤2)所述酸溶液的优选浓度为0.25～1M，优选HNO₃作为二次酸洗处理用酸，酸洗时的搅拌时间为30～180min，分离出的荧光粉洗至pH值中性是采用去离子水洗涤2～4次来实现，洗至pH值中性用无水乙醇的洗涤次数为2～3次，洗涤后的烘干80～120℃下进行。

步骤3)所述高温回复温度优选为1450～1550℃，保温时间优选为4～8h。