[发明专利]一种硅基氮化物红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可被紫外、紫光或蓝光有效激发的硅基氮化物红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

近年来，随着发光二极管(LED)的发光效率的逐渐提高以及成本的逐渐下降，半导体照明逐渐成为现代照明的发展趋势，被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，被称为“21世纪绿色光源”。

要想实现半导体照明进入普通照明领域，则必须获得高效的白光LED。目前实现白光LED有多种方式，如在LED芯片上涂敷黄色荧光粉而实现白光发射；此外，还有蓝光LED混合红、绿色荧光粉，紫外或紫光LED混合红、绿、蓝三色荧光粉等方式。在这些方式中，荧光粉的性能直接关系到白光LED的效率、亮度、显色指数、相关色温及寿命等各项参数。

目前其它颜色的荧光粉已经能满足使用的要求，然而红色荧光粉一直是阻碍白光LED用荧光粉发展的瓶颈。当前使用的红色荧光粉不是存在着光衰大、化学稳定性差等缺陷，就是因为激发范围窄，无法与LED芯片达到完美的匹配。硅基氮化物荧光粉无论是稳定性还是发光效率，均能很好的满足LED的要求，因而受到了业界的广泛青睐。但是目前国内已知的硅基氮化物荧光粉的制备方法上还不太成熟，存在着对设备要求高、成本高、工艺复杂以及制备所得荧光粉性能无法满足应用要求等问题。

如，蔺向阳等申请的专利(CN101117576A)报导的制备方法需要1-200个大气压，对设备提出了极高的要求；王大伟等申请的专利(CN101565612A)报导的制备方法需要进行二次烧结，这不仅制备周期长，而且成本也较高；金泳植等申请的专利(CN101434839)报导的制备方法所制得的荧光粉发光性能较低，无法满足需求。此外，现有专利对此类荧光粉的老化性能没有任何报导。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种化学稳定性好、发光效率高的硅基氮化物红色荧光粉及其制备方法，该荧光粉能更好的满足白光LED的应用要求。

本发明所述硅基氮化物红色荧光粉化学式结构如下：

L_xM_yN_z:R    (1)

式中L为Ca、Sr和Ba中的至少一种，M为C、Si和Ge中的至少一种，其中Si是必须的；R为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的至少一种，其中Eu是必须的；z＝2/3x+4/3y。

本发明所述硅基氮化物红色荧光粉的制备方法包括如下步骤：

本发明还公开了所述硅基氮化物红色荧光粉的制备方法，其步骤如下：

1)以碱土金属的氮化物，以及氮化硅为原料，并按上述化学式结构(1)的组成及化学计量比称取上述原料；

2)在上述原料中添加激活剂，并将原料与激活剂在手套箱中进行充分混合；

3)将上述混合物原料在氮化气氛中进行分段焙烧；

4)再经常规后处理过程，即可制成一种氮化物荧光粉；

在步骤2)中，激活剂的用量为合成材料摩尔数的0.05％-10％；

在步骤3)中，氮化气氛可以是纯氮气气氛，也可以氮氢混合气气氛，如采用氮氢混合气气氛，其中氢气与氮气的比例可以从5∶95到75∶25，气氛压力为常压。

在步骤3)中，分两段进行焙烧，第一段的焙烧温度为600-1000℃，焙烧的时间是1-8小时，第二段的焙烧温度为1200-1800℃，焙烧的时间是3-15小时；

在步骤4)中的后处理过程就是将氮化焙烧所制得的产物进行磨细、过筛、酸洗、水洗、烘干的过程，其中酸可以是盐酸、硝酸或磷酸，酸的浓度为1％-20wt％。

将步骤4)LED氮化物荧光粉进行封装，即将荧光粉和YAG以及蓝光芯片组合即可制成白光LED。

本发明的特点是：

1、化学稳定性好、发光效率高、老化性能好，能很好的满足白光LED中红色荧光粉的使用，能够很好的与LED芯片匹配；

2、激发光谱非常宽，在紫光、紫外和蓝光范围内的激发效果都非常好；

3、可以进一步做成发光器件，可广泛用于道路标示、车站的停靠点、通道指示照明、非常口照明等需要较大可视度的地方，在指示灯、数字和文字显示，以及宇航、飞机、汽车、通讯等方面都有广阔的应用前景；

4、制备方法简单，易于操作，无污染；

5、所需原料均为自制，因而具有成本低的特点。

附图说明

图1为实施例1的激发光谱图

图2为实施例1的发射光谱图

图3为实施例1的XRD图谱

图4为实施例1、2和比较例1的发射光谱比较