[发明专利]一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法。该荧光粉能够有效 被蓝光激发发射出峰值位于620nm左右的红光，与绿色荧光粉配合使用可以制 作基于蓝光芯片的低色温、高显色指数的白光LED。

背景技术

近年来，随着发光二极管(LED)的半导体照明事业的全球兴起，白光LED 作为新一代光源引起了人们极大的关注。相比传统的照明光源，LED芯片是基于 半导体中载流子的复合而发光的，光谱几乎全部集中于特定的可见光频率，可 以直接获得各种颜色的光而不需要加入滤光片，大大提高了电能的利用率。LED 具有很多优点：节能(同样的发光亮度的白炽灯的20％，日光灯的50％)、环保 (耐震耐冲击不易破废物可回收)、体积小、全固态、发热量低(没有热辐射、 耗电量小)、低电压低电流启动寿命长(1000小时以上)、反应速度快(可在高 频操作)、可平面封装容易开发成轻薄产品等优点。目前已经用作液晶显示器的 背光源、指示灯、普通照明等领域。

能够产生白光LED的方式中，蓝色LED芯片结合可被蓝光激发黄色荧光粉 或者红色+绿色荧光粉、红绿蓝三基LED芯片合成两种方式较为成熟，基于蓝光 技术的蓝光LED激发黄色荧光粉仍然是目前最为成熟、应用最广的LED产生白 光的方式，基于蓝光LED激发红色+绿色荧光粉实现白光发射的模式正在发展中， 其中关键是能够有效被蓝光激发的高效红色荧光粉的开发。

此前，红色荧光粉一般通过在硫化物中加入稀土激活剂制作，如Y₂O₂S:Eu， CaS:Eu等，该类荧光粉最大的缺陷是不够稳定，在加热或者紫外线照射的条件 下容易分解。在这种背景下，研究者努力寻求更加稳定的基质材料，氮化物和 氮氧化物是一种非常稳定的材料，所以被优选为荧光粉基质材料，目前各类 氮化物、氮氧化物荧光粉不断被开发出来，其中以红色荧光粉为重点研究对象， 相关专利技术也不断涌现。三星电机株式会社中请了一种氮氧化物红色荧光粉 专利，专利号200810188708.4，该种荧光粉组成为(M_1-xEu_x)_aSi_bO_cN_d，其中0＜x＜1， 1.8＜a＜2.2，4.5＜b＜5.5，0≤c＜8，0＜d≤8，0＜c+d≤8，该种荧光粉能够有效被蓝光 激发发射出峰值位于620nm附件的红光。

本发明可以制作Sr₂Si₅N₈纯相，其中不含有氧，并且在结构中引入碱金属和 钇、钆、铝、氟及碱金属等元素，其中Y和碱金属Li同时取代Sr占据Sr格位， Al取代Si占据Si格位，同时引入F离子占据O格位以达到电荷平衡。这些离 子的引入改变了Sr₂Si₅N₈晶体结构的晶格常数和晶体势场，使其光致发光的量子 效率明显提高，并且可以调节Y、Li和Al、Si的比例，调整辐射峰的位置，使 其发射不同波长的光，这和上述的专利不同。

发明内容

本发明目的是提供一种蓝光激发的白光LED用红色荧光粉，在Sr₂Si₅N₈结构 中引入碱金属锂、钇、铝、氟等元素，其中Y、Gd和碱金属同时取代Sr占据Sr 格位，Al取代Si占据Si格位，同时引入F离子占据O格位以达到电荷平衡。 可以通过调整Y、Gd、碱金属、铝、硅以及氟的比例来调整荧光粉发射峰的位置 及其光学参数，制备满足不同应用要求的高亮度荧光粉。

本发明的另一目的是提供一种荧光粉的制作方法，采用两步法合成目标产 物。第一步制备氮化物前驱体，采用纯金属作为原料，在管式电阻炉中进行加 压氮化处理；第二步将各种氮化物按照比例混合，经过充分研磨混合后，使用 管式电阻炉高温合成，同时采用氨气作为还原、保护及氮化气体。

本发明涉及一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法。