[发明专利]一种磷酸盐基红色荧光粉、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料的制备方法及其应用，特别涉及一种在紫外至蓝光激发下发射红色荧光的高性能磷酸盐基荧光粉，涂敷和封装于InGaN二极管外，制备白光LED照明器件，属于无机发光材料技术领域。

背景技术

半导体发光二极管（LED）作为一种固态光源，因为其寿命长，体积小巧，无污染，响应速度快，发光效率高等优点而备受关注，并得到了快速发展。但为了满足消费者的要求，实现半导体照明在普通照明领域的广泛应用，则必须获得低生产成本、高效率、高显色的白光LED。

实现白光LED主要有三种途径：一种是将红、绿、蓝三种LED 组合产生白光。但要通过这种方法得到稳定高效的白光比较困难，需要考虑三种不同颜色芯片的驱动特性，电路设计上很复杂。第二种是用量子效应实现单芯片白光，但是成本较高，技术还不成熟。第三种是用蓝光或紫光的LED 与不同颜色荧光粉相配合来实现白光。这种方法简单易行、成本较低。1996年首次报道了用蓝光LED配合YAG:Ce³⁺黄发射荧光粉实现白光LED，在随后的发展中，发光效率已经超过了100 lm/W。但是YAG荧光粉位于红光区域的发射强度非常弱，导致同蓝光LED 芯片混合后存在红光缺乏的现象，从而影响白光LED 的相关色温及显色指数。因此，开发出一种成本低，稳定性高，能够被近紫外光/蓝光有效激发的红色荧光粉成为广泛研究的热点。

目前，商用红色荧光粉是铕离子Eu³⁺激活的氧化钇Y₂O₃:Eu³⁺，尽管其色度纯正，但在近紫外光或蓝光的激发下发光效率低，已不能满足当今LED技术发展对红色荧光粉的需求。另一方面，以硫化物、氟氧化物等为基质的荧光粉，虽然发光强度高、色纯度好，但是合成工艺较复杂，制备条件比较苛刻，易腐蚀LED芯片，且对环境不友好。

磷酸盐作为一种传统的荧光粉基质材料，其原料成本低，制备工艺简单。此外，稀土磷酸盐发光粉体性能稳定，发光效率高，被认为是最具实用价值的发光基质之一。当前使用的红色荧光粉中所用的稀土铕离子Eu³⁺都是进行等价取代态基质中的离子、或者取代晶格之中的二价阳离子，以保持价态和结构的相对稳定。

发明内容

本发明目的是为了克服现商用红色荧光粉在近紫外和蓝光区域吸收弱的不足，提供一种结晶度高、发光效率显著、制备方法简单且环保的高性能稀土磷酸盐红色荧光粉、制备方法及其应用。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是提供一种磷酸盐基红色荧光粉，它的化学式为Cs_2-xEu_xMP₃O₁₀，其中，x为Eu³⁺掺杂的摩尔百分数，0.001≤x<2.0，M为镓离子Ga³⁺或铝离子Al³⁺中的一种；所述的荧光粉在波长为250～400纳米的紫外光至蓝光激发下，发射出波长为614纳米附近的红色荧光。

 本发明技术方案包括提供一种磷酸盐基红色荧光粉的制备方法，采用高温固相法，包括以下步骤:

1、按化学式Cs_2-xEu_xMP₃O₁₀中各元素的化学计量比，其中x为Eu³⁺掺杂的摩尔百分数，0.001≤x<2.0，分别称取含有铯离子Cs⁺的化合物、含有磷离子P⁵⁺的化合物、含有铕离子Eu³⁺的化合物、含有离子M的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；所述的含有离子M的化合物为含有铝离子Al³⁺的化合物或含有镓离子Ga³⁺的化合物中的一种；

2、将混合物在空气气氛下预烧结1～2次，烧结温度为300～550℃，一次的烧结时间为2～9小时；

3、自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为550～850℃，煅烧时间为8～20小时；自然冷却后得到一种磷酸盐基红色荧光粉。

在高温固相法中，步骤2所述的烧结温度为350～500℃，烧结时间为3～8小时；步骤3所述的煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为9～15小时。

本发明技术方案包括提供一种磷酸盐基红色荧光粉的制备方法，采用化学溶液法，包括以下步骤: