[发明专利]一种用于白光LED的硫化物红色荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土发光材料技术领域，特别涉及暖白光LED用用于白光LED的硫化物红色荧光材料及其制备方法。

 

背景技术

白光LED具有耗电量小、发光效率高、使用寿命长、节能环保等优点，因此其不仅在日常照明领域得到广泛的应用，而且进入显示设备领域。获取白光LED的技术可以分为两大类， 即：（1）采用发射红、绿、蓝色光线的三种LED芯片混合；（2）采用单色（蓝光或紫外）LED芯片激发适当的荧光材料。

目前白光LED主要是利用蓝光LED芯片发出的蓝光激发YAG：Ce³⁺（涂覆Ce³⁺激活的钇铝石榴石， Y₃Al₅O₁₂，简称YAG：Ce³⁺）黄色荧光粉，再利用透镜原理将互补的黄光和蓝光予以混合，从而得到白光。制约白光LED发展的主要因素大致有两个，一个是蓝光半导体芯片，另一个是适用于LED可被蓝光半导体芯片有效激发且性能稳定的高效荧光粉，因此同发光半导体芯片材料同样重要，荧光粉材料也直接影响白光LED的光效、光衰及色品质指标。

目前白光LED发出的白光均为冷白光，同时对掺杂离子的溶度要求也非常严格，为了使这种冷白光转换为暖白光，现有技术多采用两种或多种荧光粉混合使用来实现，但是，由于不同荧光粉本身的衰减程度不同，便造成色温度持续变化，通常色温会升高，从而使得这种暖白光LED不具备优良光源的条件。

目前使用的硫化物红色荧光粉的基质阳离子以碱土金属为主，其是一种重要的无机发光基质材料，应用最广泛的是CaS:Eu²⁺发光材料，其具有原料易得、制备工艺简单、价格低廉等优点，但其同时也具有如下缺点：1、硫化物红色荧光粉对大气中的CO₂、H₂O等成分比较敏感，能够发生缓慢的化学反应而逐渐减弱甚至失去原有上的转换发光特性；2、其制备需在H₂S或H₂S和H₂的混合气体的气氛下进行，此工艺过程较复杂，生产成本高，且H₂S对人体毒害大。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的之一是提供一种具有激发波长范围广，发光亮度高，耐高温的硫化物红色荧光材料。

本发明的另一个目的是提供一种原料易得、操作简单、节能环保，便于工业化推广的硫化物红色荧光材料新的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于白光LED的硫化物红色荧光材料，其特征在于，所述荧光材料的通式为：Ca_1-x-yA_xB_y S：0.05Eu²⁺，其中，0＜x≤0.05，0＜y≤0.5，A为Mg、Sr或Ba中的一种或多种；B为Al、Ga或In中的一种或多种。

进一步地，所述Ca、A、和B通过氧化物、碳酸盐或者硝酸盐引入体系；所述Eu通过金属氧化物或硝酸盐引入体系；所述S元素通过硫粉引入体系。

一种制备用于白光LED的硫化物红色荧光材料的方法，该制备方法具体步骤如下：

步骤1，以含Ca化合物、含A化合物、含B化合物、含Eu化合物和硫粉为原料，按照上述化学通式各元素的化学计量比计算，并准确称取，并充分混合形成混合料，然后再称取占混合料0.001~1wt%的助溶剂；将以上称取料充分混合，加入球磨介质并用球磨机研磨，烘干，形成混合料；

步骤2，将步骤1得到的混合料置于气氛炉中，在保护气氛下烧结，焙烧温度为850～1250℃，焙烧时间为4～12小时，冷却后取出研磨并用100目标准检验筛过筛即得红色荧光材料。

进一步地，所述步骤1中含Ca化合物、含A化合物和含B化合物为氧化物、碳酸盐或，含Eu化合物为金属氧化物或硝酸盐。

所述步骤2中的保护气氛中使用的保护气体是：N₂/C粉、Ar/H₂、N₂/H₂、NH₃、NH₃-CH₄中的一种或多种。保护气体的目的是提供一种还原气体，同时排除炉子内多余的气体防止样品的氧化。

所述球磨机为行星式球磨机、滚筒式球磨机、湿式格子型球磨机、振动式球磨机或间歇式球磨机。