[发明专利]一种用于白光LED的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氮化物红色荧光粉及其制备方法，用于白光发光二极管、红光发光二极管等照明领域。

背景技术

在照明技术领域中，固体照明，特别是使用半导体发光二极管（LED）的白光照明备受期待，一直在进行广泛的研究开发。半导体照明作为新兴的发光体，具有电光效率高、体积小、寿命长、电压低、节能和环保等优点，是下一代照明的不二之选。目前，主要以铈激活的钇铝石榴石（YAG）荧光材料和环氧树脂的混合物涂敷在蓝光LED上通过补色原理产生白光。但是，由于YAG发出的光偏黄绿，只能得到色温较高的冷色调白光，缺少红色部分使其显色指数不高。因此，为了获得不同色温的白光以及达到更高的显色指数，需要添加红色荧光粉。

目前，采用蓝光、紫光或紫外光LED配合荧光粉产生白光的技术己经相对成熟，但应用于LED的红色荧光粉，普遍存在转换效率低﹑性质不稳定、光衰大等问题。因此，高效低光衰的LED用红色荧光粉的研制正在成为国内外大公司和研究机构研发的热点。

在美国专利US 6649946 中Bogner等人报道了用纯的金属氮化物例如氮化锶﹑氮化钙﹑氮化铕和氮化硅为原料，然后置于水平管式炉中1300~1400℃焙烧得到化学式M_xSi_yN_z:Eu橙红色荧光粉。荧光粉的平均粒径是0.5~5nm，激发光谱420~470nm，显色指数CRI至少85以上。但金属氮化物在空气中非常活泼，并且难于购买，需要自己合成，原料的混合都需要在手套箱中进行，因此制备工艺复杂，不易量产。

在美国专利US 20100108946 中Sakata等人报道了用二亚氨基硅作为氮硅来源合成M₂Si₅N₈:Eu氮化物红色荧光粉，此法可以降低合成温度但仍然需要用到性质活泼的金属氮化物作为原料，并且需要在手套箱中操作，因此不是一个经济实用的方法。

在美国专利US 7713443和US 7556744中Hirosaki和Tamaki等人都报道了用碱土金属的氧化物或碳酸盐，氮化硅和氧化铕来合成化学式MSi_xO_yN_z:A橙色荧光粉，但他们都没有提到如何脱除原料中氧的问题，因此合成的产物将会含有大量的氧元素，恶化产品的光学性质。

在美国专利US 7671529中Mueller等人用BaCO₃，SrCO₃，Eu₂O₃，炭粉，Si₃N₄为原料合成化学式为(Ba_1-xSr_x)_2-y-0.5zSi₅N_8-zO_z:Eu²⁺氮化物红色荧光粉，炭粉的加入量和氧元素等摩尔量，这种方法避开了手套箱的操作，通过添加炭粉来脱除原料中氧元素，但实际生产中此法有一个无法避免的问题：产品中会有许多残留炭粉无法去掉，严重影响荧光粉的光学性能。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种发光效率更好，亮度更高，所含杂质氧、碳更低的用于白光LED的氮化物红色荧光粉，其能在300~500nm之间有效激发，放光波长在550~650nm之间，能够更好的满足白光LED的应用要求。

本发明所提供的用于白光LED的氮化物红色荧光粉，其化学结构式如下：

L_2-xM₅N_8-zO_z:xR，

其中L为Ⅱ族碱土金属元素Ca、Sr、Ba中的至少一种，M为硅元素，N为氮元素，O为氧元素，R为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Eu、Mn中的一种或者几种，其中Eu是必须的；0.001≤x≤0.5，0≤z≤0.05。

本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种上述用于白光LED的氮化物红色荧光粉的制备方法。为此，本发明采用以下技术方案：

本发明所述氮化物荧光粉的制备方法包括如下步骤：

1）.以含L的硝酸盐﹑碳酸盐﹑硅酸盐或氧化物，氮化硅，R的氧化物为原料，按照权利要求1所述的化学结构式组成及化学计量比称取上述原料；

2）.在上述原料中添加共熔剂，将上述原料和共熔剂在空气中充分混合；