[发明专利]一种白光LED用氮化物/氮氧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LED有效激发的氮化物/氮氧化物红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

发光二极管LED是一种可将电能转换为光能的能量转换器件，具有工作电压低，耗电量少，性能稳定，寿命长，抗冲击，耐震动性强，重量轻，体积小，成本低，发光响应快等优点。因此在显示器件和短距离、低速率的光纤通信用光源等方面有广泛的应用，特别是近年来蓝色、紫色及紫外LED的迅速发展，使LED在照明领域取代白炽灯和荧光灯成为可能。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，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。因此开发一种新型简便的LED用红色荧光粉成为国内外研究的热点。氮化物/氮氧化物荧光粉材料具有高发光效率、被可见光有效激发、荧光特性可设计性强、热稳定性高和环境友好等诸多优点，因此，开发这种红色荧光粉具有广泛的意义。

在美国专利US 6649946报道了用纯的金属氮化物如氮化锶、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℃焙烧得到化学式为M_xSi_yN_z：Eu的橙红色荧光粉。荧光粉的平均粒径0.5～5nm，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 7671529中报道了用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⁺的氮氧化物红色荧光粉。这种方法避开了手套箱的操作，通过添加炭粉来除掉原料中的氧元素，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

本发明的目的是提供一种能在250nm～400nm之间有效激发，有良好发光特性和物化性能，制造工艺简单，无污染，成本低的LED用红色荧光粉及其制备方法，能够更好地满足白光LED的应用要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种白光LED用氮化物/氮氧化物红色荧光粉，其特征是：其化学表达式为L₂A₂Si₁₀N₁₄O₄:R，其中L为Ⅱ族碱金属元素钙Ca，锶Sr，钡Ba中的一种或几种；A为Ⅲ族金属元素硼B，铝Al，镓Ga中的一种或几种；R为镧La，铈Ce，镨Pr，钕Nd，钐Sm，钆Gd，铽Tb，镝Dy，钬Ho，铕Eu，锰Mn，镥Lu中的一种或者几种，其中Eu是必须的。

根据所述的白光LED用氮化物/氮氧化物红色荧光粉，其特征是：分别称取分析纯0.05mol Eu₂O₃ , 1.9molBaCO₃ ，2mol BN ，3mol Si₃N₄ ，1.2mol SiO₂ 作为原料，0.001mol NH₄Cl作为助熔剂，在混料器中混合均匀后，经200目筛网过筛后得到混合粉体，混合均匀的粉体用刚玉坩埚盛装，放入石墨电极形成的真空箱式炉里，先将炉体通过机械泵和扩散泵抽真空到6.0*10^-3Pa，并保持一段时间，除去箱式炉体内的氧气，在充入保护保护气氛后保持保护气体流量为300ml/min，当压力低于0.1MPa自动补气，当高于0.8MPa自动放气；8℃/min的加热速率加热至1400℃，然后保温4小时，再自然降至室温，再依次经过破碎，对辊，筛选，清洗，烘干得到荧光粉Ba_1.9B₂Si₁₀N₁₄O₄:0.1Eu²⁺ 。