[发明专利]一种白光发光二极管用荧光粉及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉及其制造方法，尤其是涉及一种白光发光二极管荧光粉及其制造方法。

背景技术

二十世纪九十年代，日本日亚公司研制成功高效蓝光LED，并报道了以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。

钇铝石榴石Y₃Al₅O₁₂：Ce(YAG)作为一种重要的荧光粉，它具有量子效率高、化学稳定性好及耐辐射等优点。在460nm左右蓝光激发下，能发射波长在540～560nm左右黄绿光。为了进一步提高该荧光粉的各项性能指标，各国研究人员从不同的角度对其进行了优化和改进。美国专利5998925和6614179B1针对YAG：Ce荧光粉中各元素的比例，尤其是Y/Gd比、Al/Ga比进行了调整和优化。中国专利ZL02156048.X则从共激活角度，提出了Ce、Tb共激活的YAG荧光粉。而专利ZL03152709.4和ZL200510071958.0都针对该荧光粉提出了新的制造方法。申请号为CN02130949的专利申请在其合成工艺中对后处理进行机械粉碎、气流磨以达到控制粉体的粒径。但是该处理工艺必然会对荧光粉表面的结晶度造成损伤，影响其发光性能。

尽管目前以蓝色LED与YAG荧光粉配合的白光LED，已经获得了广泛的应用。但是在用于照明领域时仍存在一些不足，如发光亮度偏低，热稳定性较差等问题。尤其是对于大功率白光LED，在正常工作条件下，LED中的结温最高可达到150℃，甚至更高。而YAG：Ce荧光粉在这种情况下，发光效率会发生明显下降，从而导致白光LED的光通和光效随之发生衰减，同时由于白光中的黄光比例下降，蓝光比例增加，造成白光的色温急剧上升，导致白光LED的性能严重下降，严重的话，将会导致失效。

由此可见，开发出发光亮度高，热稳定性好的荧光粉对于当前半导体固态照明的发展意义重大。

发明内容

针对现有白光发光二极管用YAG：Ce荧光粉发光亮度偏低、热稳定性较差的现状，本发明提供了一种高效白光发光二极管用荧光粉及其制造方法。

申请人研究了浸泡法工艺对荧光粉的反应机制、微观形貌及发光亮度的影响。并通过对助熔剂的种类、掺量、组合以及激活剂稀土元素的掺量的调节，可获得发光强度高，激发波长宽，且发射主峰可以在一定范围移动的荧光粉。

本发明所述白光发光二极管用荧光粉，其化学结构式为：

(Lu_1-s-(x+y)/3R_s)₃Al₅O₁₂：Ce_x，M_y，其中，R为La，Y，Gd，Tb，Yb中的至少一种；M为Pr，Dy，Sm，Cr中的至少一种；0.0005≤s<0.5；0.005≤x≤0.15；0.001≤y≤0.08。

前述s、x、y所代表的数值为摩尔数。

本发明的制造方法包括以下步骤：

1)以目标产品的化学结构式：(Lu_1-s-(x+y)/3R_s)₃Al₅O₁₂：Ce_x，M_y为计量依据，取相应重量的包含Lu、La、Y，Gd，Tb，Yb、Ce、Pr，Dy，Sm，Cr的氧化物、硝酸盐、有机金属化合物或金属盐；

2)将反应原料配制成固含量为5～20％的悬浮液，调节悬浮液pH值为1～5，超声振荡后，静置、蒸干，得到反应前驱体；

3)向反应前驱体中添加反应助剂，添加量为反应前驱体重量的1～5％，反应助剂选自BaF₂、H₃BO₃、NH₄F、Na₂CO₃中一种或一种以上任意比例的组合物；

4)将添加有助剂的反应前驱体在N₂-H₂混合气体保护下，升温至1400～1575℃，保温2～12h，随炉冷却至室温。