[发明专利]一种白光LED用氮化物/氧氮化物荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，尤其涉及一种白光LED用氮化物/氧氮化物荧光粉的制备方法。

背景技术

目前，全球照明总用电量约占全球总用电量的百分之四十，寻求兼具省电和环保概念的新照明光源成为各国政府及科研界亟需解决的问题。与传统的白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯相比，通过半导体发光二极管实现光电转换的白光LED不仅具有发光效率高、寿命长、低能耗以及对环境无污染等特点，还具有亮度高、体积小、响应快、发热少和可靠性高等优点，被公认为是21世纪最具发展潜力和市场前景的高新技术产品之一，可望取代钨丝灯和水银灯成为兼具省电和环保的新照明光源。

荧光粉在白光LED技术中起着决定性作用，其性能决定了白光LED的发光光谱、发光效率、显色指数、色温以及使用寿命等关键技术参数。传统LED用荧光粉材料主要包括铝酸盐、硅酸盐和硫化物，但是这些材料在应用过程中均存在一些无法克服的缺陷。铝酸盐体系材料适合应用在高色温的白光LED中，但是其热稳定性较差；硅酸盐体系材料虽然能增加红光区域的发光强度，提高显色指数并降低色温，但是热稳定性仍然是其需要解决的难题之一；硫化物体系材料易潮解，因而导致产品使用过程中受环境影响较大。目前，氮化物/氧氮化物荧光材料由于具有抗热淬灭、优异的化学稳定性和高量子效率等特征，逐步成为白光LED用荧光粉材料的优选。

目前，氮化物/氧氮化物荧光粉的制备仍然采用传统的高温固相法，其反应原理为反应物在高温下通过界面离子的自扩散和互扩散，使原有化学键发生断裂并形成新键，这种变化向固体原料内部或深度扩散，从而生成新的物质。高温固相法一般采用传统燃气或电炉加热，其原理是热源通过热传导、辐射或对流的方式，使物料由表及里逐步加热到所需温度。这种加热方法所需合成温度高、时间长，且受热不均匀，制得的荧光粉比较容易结块，颗粒的粒径比较大。尤其是当合成氮化物/氧氮化物荧光材料时，由于所使用的氮化物原料具有很强的共价键，扩散系数低，因此需要在较高的合成温度及压力下反应合成，以提高原料的反应活性。这一苛刻的反应条件，需要设计耐高温高压的特殊装置，且合成所需能耗较大，增加了生产成本。另一方面，正是由于使用高温高压的合成条件，使制备的粉体团聚严重，通常还需要进行后处理如粉碎等工艺，而对于硬度高，团聚严重的荧光粉而言，粉碎必然会造成颗粒表面的破坏，导致大量表面缺陷的产生，直接影响发光性能。另外，颗粒大小的分布也不均匀，使得粉体的堆积密度小，散射系数增大而降低了发光效率。

为了降低合成温度，公开号为CN101818063A的中国发明专利申请《制备硅基氧氮化物荧光粉的方法》公开了一种二次加热的方法制备得到了硅基氧氮化物荧光粉，降低了合成温度，从而减少了生产成本、降低粉体团聚程度。但是该方法为二次加热，工艺较复杂。

此外，国内外一些文献也报道了采用软化学方法，例如溶胶～凝胶法、均相沉淀法、低温燃烧合成法、水热合成法等方法合成白光LED用氮化物/氧氮化物荧光粉，虽然此类方法具有合成温度低、反应较均匀、制备粉体的粒径较小等优点，但是其合成粉体的效率和产量较低，不适合大规模的工业化生产需要。

微波加热是通过物料与微波电场或磁场的耦合，将微波能转变为热能的一种加热方法，具有加热速度快、热能利用率高、环保等优点。目前，已有文献报道了微波加热法在一些荧光粉体系中的应用，例如申请号为200810120381.1的中国专利申请公开了用高温微波法制备PDP用蓝色荧光粉的方法，申请号为201010030805.2的中国专利申请公开了用微波法制备硅酸盐黄色荧光粉的方法，申请号为200910100430.x的中国专利申请公开了用微波法制备稀土磷酸盐绿色荧光粉的方法，公开号为CN1702143A的中国专利申请公开了用微波法制备硫化物荧光粉的方法，公开号为US2003/0230740A1的美国专利申请公开了用微波法制备硼酸盐荧光粉的方法，公开号为KR2005088793A的韩国专利申请公开了用微波法制备真空紫外激发的绿色荧光粉。

但是，对于氮化物/氧氮化物荧光粉，由于受到高温高压的合成条件限制，目前仍然采用传统的高温气压合成法，还没有使用微波加热法制备的相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有氮化物/氧氮化物荧光粉的制备方法存在的不足，提供一种白光LED用氮化物/氧氮化物荧光粉的制备方法，该方法能够降低氮化物/氧氮化物荧光粉的合成温度以及合成压力，得到具有粒径细、粒度分布范围窄、结晶性好、形貌规整等优点的氮化物/氧氮化物荧光粉。