[发明专利]一种白光LED用氮氧化物荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，特别涉及一种白光LED用氮氧化物荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED作为一种新型全固态照明光源，深受人们重视。由于其具有寿命长、效率高、绿色环保无污染、节能、显色性好、无频闪、无红外和紫外辐射等众多优点，被视为21世纪的绿色照明光源，具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。

目前，国际上应用比较广泛的白光LED是采用1996年首次报道的由蓝光LED和可被蓝光有效激发的黄色荧光粉组成的。多家美国、日本公司已采用此方法推出白光LED产品。当前典型的可被蓝光有效激发的黄色荧光粉是铈离子激活的稀土石榴石(Y,Gd)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺（简称YAG:Ce）。但是，利用此方法组合的白光LED稳定性较差，并且色温可调范围小，满足不了实际照明的需求。

白光LED越来越受人们关注，对荧光粉材料的要求也越来越高，现在研究的焦点包括寻找新型白光LED荧光粉材料和如何提高荧光粉的亮度等方面。

氮氧化物荧光粉因其优越的物理化学稳定性、热稳定性和发光光谱覆盖范围广等优点在白光LED的应用上得到广泛的研究和关注。最近，许多研究者积极开发氮氧化物荧光粉并逐步开始采用氮氧化物荧光粉制备白光LED产品。荧光粉材料的纯度、结晶度和形貌直接影响其性能，而助熔剂对荧光粉材料的纯度、结晶度和形貌有很大的影响。目前常用的助熔剂为硼酸，碱金属氟化物，氯化铵等，它们的缺点是容易引入杂质离子，降低荧光粉的亮度；而且由于这类助熔剂与荧光粉原材料的熔融温度相差较大，会导致荧光粉在烧结时粉体结晶不均匀，影响产品物相和形貌均匀性。此外，不同的烧结和升温制度对最终得到的荧光粉样品性能也会有很大影响。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种白光LED用氮氧化物荧光粉的制备方法，降低荧光粉的烧结温度、提高结晶度，使产品的物相和形貌均匀性得到提高且避免引入外来金属离子。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的白光LED用氮氧化物荧光粉。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种白光LED用氮氧化物荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

（1）称量原料并混匀；所述原材料由Si₃N₄、CaO或其前驱物、SiO₂、Eu₂O₃组成，摩尔比为CaO（或CaO前驱物中的CaO）：SiO₂：Si₃N₄：Eu₂O₃=(1-x)：2-3y：y：x/2，其中0.005≤x≤0.05，1/3≤y≤2/3；

（2）在原材料中加入助熔剂混匀，得到混合料；所述助熔剂为含锌化合物，重量为混合料的30～50%；

（3）将混合料放入坩埚，置于水平高温管式炉的炉管内；

（4）将水平高温管式炉内抽真空至10^-1～10^-5Pa后，再充以0.5～2个大气压的纯度大于99.99%的氮气；

（5）重复步骤（4）3～5次；

（6）将炉内抽真空至10^-1～10^-5Pa后，再将炉内充满纯度大于99.99%的还原气体；

（7）以5～12°C/min的速率将体系升温至1000～1300°C后，再以1～5°C/min的速率升温至1300～1500°C；

（8）在还原条件下，高温灼烧混合料2～5小时，得到荧光粉；

（9）待烧结好的荧光粉冷却后，研细，然后进行化学处理、洗涤、过筛、离心过滤，最后烘干荧光粉。

CaO的前驱物为碳酸钙（CaCO₃）、草酸钙（CaC₂O₄）或者氢氧化钙（Ca(OH)₂）。

所述含锌化合物为ZnO或硫酸锌（ZnSO₄）或醋酸锌（Zn(CH₃COO)₂）或碳酸锌（ZnCO₃）。

步骤（6）所述还原气体为为氨气、氢气、氮氢混合气、碳或一氧化碳。