[发明专利]一种硅酸盐红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅酸盐红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管（简称白光LED）在外形尺寸、寿命、环保特性以及节能等方面较传统光源具有的显著优势，因而有望成为取代紧凑型节能灯的第四代绿色照明光源，以GaN蓝光LED和Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG:Ce）黄光发射荧光粉作为光转换材料实现的白光的技术方案已成为当前白光LED的主流，并且日益受到世界各国研究人员的关注。如美国专利US5998925和US6614179B1对Y/Gd比、Al/Ga比及微量元素掺杂及制备方法方面进行了调整和优化。

据最新的技术报道，以蓝色LED与YAG荧光粉组合的白光LED的发光效率已经超过了231lm/W，已经超过了荧光灯的发光效率。同时随着芯片等材料的价格的逐渐降低，白光LED的性价比随之提升，取代传统照明光源的速度也在逐渐加快。美国能源之星的标准已推出了适用于白光LED的全套技术标准。通过对YAG:Ce荧光粉掺杂元素的调节，可以获得565～579nm不同颜色光的发射，与GaN蓝色LED配合可以实现不同色调的白光。

但是在进入通用照明领域时，以YAG荧光粉为光转换材料的白光LED在实现高效白光发射的同时，显色指数却显著不足。如在6500K时，现有常规白光LED的显色指数仅仅在65~69之间，与通用照明的标准相差甚远。通过向YAG:Ce中添加红粉可以达到提升显色指数，降低色温的效果。目前可用于白光LED的主流红粉氮化物体系，主要有Sr₂Si₅N₈:Eu和CaAlSiN₃:Eu两种。但由于该体系红粉对黄绿光存在较强的再吸收，当其与黄色或绿色荧光粉进行混合使用时，尽管显色指数显著提升，但却导致光效显著下降，由此严重阻碍了白光LED向室内通用照明领域的拓展和应用。

以碱土硅酸盐为基质，以二价铕作为激活剂的荧光粉可实现高效橙红光发射。并且在较宽的范围内实现发射光谱的调节。在美国专利US2004/0090174A1中，采用Al、P，Ge、B等元素对荧光粉中的阴离子基团中的Si进行取代，以达到提升光效的目的。而在美国专利US2006/0028122A1中采用Ca，Mg、Zn或Cd取代Sr，用F、Cl、Br，I、P、S，N对O进行取代。但是以上所提及的公开文献制备出的硅酸盐荧光粉只能实现发射波长均小于600nm，因此尽管该荧光粉与黄绿色荧光粉混合使用时，可以实现高光效的低色温（Tk≤4000K》的暖白光，但却难以获得高显色的白光。与此同时，该体系硅酸盐荧光粉遇水会发生水解，也会导致其光效降低，影响最终的使用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅酸盐基质的红色荧光粉，使其与InGaN蓝光芯片发射光谱具有良好的匹配度，具有良好的发射效率和合理的激发光谱带宽，有利于制作出高光效和高显色的白光LED。

本发明的硅酸盐红色荧光粉，其化学结构式为：Ba_(3-a-b-d-k)Sr_aA′_bSi_(1-c)A_cO_(5-q)F_q:Eu_d，M_k，

其中，A′为Li、Na、K中的至少一种；A为Ge、P中的一种，M为Ce、Mn、Dy中的至少一种；0.01<a≤2.8；0.001≤b≤0.05；0.0001≤c≤0.2；0.003≤q≤0.2；0.03≤d≤0.5；0<k≤0.01。

本发明的硅酸盐红色荧光粉的制备方法：

（1）以Ba、Sr、Li、Na、K、P、Ge、Eu、Ce、Mn、Dy的氧化物、氟化物、氯化物、碳酸盐或硝酸盐为原料，以及Si₃N₄和含有F元素的铵盐为原料，按照上面提供的荧光粉的化学结构式中的化学计量比称取所需的原料，并混合均匀；

（2）将混合好的原料置于还原气氛中进行高温焙烧；

（3）将高温焙烧后得到的粉块经粉碎、过筛、水洗、烘干后，得到荧光粉中间体；

（4）将步骤（3）得到的荧光粉中间体用硅烷偶联剂进行表面改性后，即得。