[发明专利]一种LED用红色荧光粉及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于一种发光材料，特别涉及一种可被紫外光和蓝光LED有 效激发而发红光的荧光粉及其制备方法。

(二)背景技术

白光LED是一种新型固态照明光源，具有光效高、节能、寿命长、 无污染等优点，其最大的吸引力和期望是作为第四代照明光源。因为白 光LED的发展涉及人类关注的节能战略问题，拥有巨大的商业价值，已 深深地引起了许多国家政府及科技界和产业界的重视并制定发展规划， 注入重金发展。目前白光LED的实现方式主要有芯片组合型和荧光体光 转换型。芯片组合型是指通过红、绿、蓝三色LED芯片混色实现白光。 由于红光LED的光转化效率明显高于绿光LED和蓝光LED，必须通过复 杂的控制电路才能实现混色平衡，因此该方法的成本较高、工艺性较差。 荧光体光转换型是指通过蓝光LED激发荧光材料发射黄光，剩余的蓝光 透射出来与黄光互补混合产生白光；或者利用涂敷在紫外或近紫外LED 芯片上的荧光材料完全吸收LED的发射产生红、绿、蓝光，进而混合形 成白光。当今LED固体光源的主流方案是荧光体光转换白光LED，其核 心问题在于研制高效荧光体。因为荧光体决定白光LED的光转换效率、 流明效率、光通、相关色温、色品坐标值及显色指数等重要特性和参数。 所以，发展白光LED用的高效发光材料是关键性步骤。1993年日亚化 学公司率先在蓝色GaN LED技术上突破并很快产业化，进而于1996利 用蓝光管芯泵浦稀土掺杂的YAG:Ce³⁺黄光荧光体，研发出白光LED，并 很快投入市场。但是由于白光是由荧光体的黄色荧光与LED的蓝光混合 而成，器件的发光颜色随驱动电压和荧光体涂层厚度的变化而变化，色 彩还原性差，显色指数低。为解决上述问题，采用近紫外光InGaN管芯 激发三基色荧光体实现白光LED已成为目前国际上该领域研发的热点之 一。目前可应用于LED的红色荧光粉有的由于吸收波长范围窄而转换效 率低，有的由于稳定性差而无法满足高性能器件的需要。因此开发新型 的LED用的红色荧光粉具有广阔的经济应用价值。

(三)发明内容

为了解决LED用的红色荧光粉由于吸收波长范围窄而转换效率低或 者由于稳定性差而无法满足高性能器件的需要等问题，本发明的目的是 提供一种化学性质稳定、可被紫外光和蓝光LED有效激发而发红光的荧 光粉及其制备方法，该荧光粉制造工艺简单、易于操作、无污染、成本 低。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：所述荧光粉的化 学表达式为M₂NRO₆:cX，c表示X与M₂NRO₆的物质的量比为c∶1，c 的取值为0.0001～0.2，X为Cr或Mn中一种或两种合适比例的混合物， M为下列一种或两种以上合适比例的组合：Ba，Ca或Sr；N为下列一 种或两种以上合适比例的组合：La，Y或Gd；R为Ta或Nb，O代表氧。

本发明中所述M首选为Ba，所述N首选为La，所述R为首选Nb； 其中系数c较优取值范围为0.001～0.05；所得荧光粉的表达式为 Ba₂LaNbO₆:cX，c取值为0.001～0.05，X为Cr或Mn中一种或Cr与 Mn以物质的量比为1∶5～5∶1的混合物。

制备所述的LED荧光粉的方法是：按所述荧光粉组合物表达式中各 元素的比例，将含M的氧化物或碳酸盐，含N的氧化物或碳酸盐，含R 的氧化物或碳酸盐，含X的氧化物或碳酸盐和反应助熔剂研细，混和均 匀，在空气中于500～1500℃进行焙烧；最终的焙烧产物再经破碎、磨 细、洗涤除杂质、烘干，得到所述LED用荧光粉，所述的反应助熔剂为 下列一种或两种以上任意比例的组合：含M的卤化物、含N的卤化物或 硼酸，所述助熔剂的含量为所要制成的荧光粉理论总重量的0.005wt ％～5wt％。本发明经焙烧后的最终的焙烧产物的磨细操作是采用手工 破碎后以球磨方式使烧结体的颗粒尺寸磨至5～10微米。

具体的优选制备所述的LED用荧光粉的方法包括如下步骤：

(1)、以含M的氧化物或碳酸盐，含N的氧化物或碳酸盐，含R的 氧化物或碳酸盐，含X的氧化物或碳酸盐为原料，且按照化学表达式要 求的摩尔比称取相应的所述原料，并添加反应助熔剂，于玛瑙研钵中研 细，混和均匀。