[发明专利]一种高亮度氮化物红色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，具体涉及一种可被紫外、紫光或蓝光有效激发的高亮度氮化物红色荧光粉及其制造方法。

背景技术

作为“21世纪绿色光源”，白光LED具有耗电量小、寿命长、环保等许多其它光源无可比拟的特殊优点。随着发光效率的提高和生产成本的降低，半导体照明将成为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源。

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。由于成本低、制作简单、研究比较成熟等优点，目前蓝光芯片和Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)荧光粉组合成为实现白光LED的首选。但是由于这种方式存在着显色性偏低、色温偏高等缺点，其应用受到了一定程度的限制。在该组合中添加红色荧光粉，可以有效改善上述缺陷。但是目前传统的红色荧光粉主要以硫化物和氧化物为主，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。氮化物荧光粉具有优良的化学稳定性和热稳定性，而且激发光谱是宽带发射，能很好的满足LED的要求，因而受到了业界的广泛青睐。但目前氮化物荧光粉的制备方法比较复杂，而且相对亮度以及光效都还无法满足普通照明的需求，性能还有待进一步提升。

发明内容

本发明在于提供一种化学稳定性好、相对亮度高、能够很好的与LED芯片相匹配的高亮度氮化物红色荧光粉。

本发明的具体技术方案如下：

一种高亮度氮化物红色荧光粉，其化学结构式如下：

M_2-x-aA_aSi_yN_z:xR    （1）

式中，0.001≤x≤1，0.001≤a≤0.5，3≤y≤6，z=2×(2-x-a)/3+4/3y，M选自Ca、Sr、Ba中的一种或两种以上任意混合，A为Y、Sc中的至少一种，R选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或两种以上任意混合，其中Eu是必须的。

上述的高亮度氮化物红色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

1）以Ca、Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的氮化物或氧化物，Y和Sc的氧化物，Si的氮化物为原料，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）将上述原料与助熔剂在氮气或者氩气的气氛中进行充分混合；

3）将上述混合物在保护气氛中进行分段焙烧；

4）再经后处理，即可制成一种高亮度氮化物红色荧光粉。

步骤2）中，所述助熔剂选自Li₃N、Li₃P、Na₃N、Na₃P中的一种或两种以上任意混合，其加入量占原料总重量的0.01%-10%。

步骤2）是在手套箱中进行混合。

步骤3）中的分段焙烧是在管式炉进行。

步骤3）中的保护气氛为氮气气氛，气氛压力为常压。

步骤3）中的保护气氛为氢气和氮气的混合气气氛，其中氢气与氮气的体积比为5:95~75:25，气氛压力为常压。

步骤3）中的分段焙烧，第一段焙烧温度为600-1000℃，时间为1-8小时，第二段的焙烧温度为1200-1800℃，时间是3-15小时。

步骤4）中的后处理包括研磨、过筛、酸洗、水洗和烘干。

上述酸洗过程所采用的酸为硝酸或者磷酸，其质量浓度为1%-20%。

本发明具有如下优点：

1、相对亮度高、形貌规则：Y取代碱土金属使得Eu²⁺的5d轨道产生的劈裂变小，导致无辐射跃迁的几率减小，从而提高了荧光粉的发光性能；助熔剂的引入提供了半流动的动态环境，促进离子间的相互扩散，促使结晶成核和晶粒生长，从而明显提高荧光粉的发光强度；分段焙烧使得原料在熔融状态下更好的混合，并起到除氧的作用，再经过高温焙烧有利于反应的充分进行，得到纯净的单一相，从而提高荧光粉的发光强度；

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；