单基质单掺杂铝酸镧全色可调荧光体及制作方法

专利名称：单基质单掺杂铝酸镧全色可调荧光体及制作方法
单基质单^^,鲍可调荧光体及制肪法fe^领域本发明属 1电材料和器#^术领域，特别涉及一种由近紫外光、激发单基质单掺杂^fe可调荧光体，以i^a3i改变制备工艺和^^离子实m^色调控的方法。背景絲l广义的"鲍"白光的含义应该具有可见光的连续光谱，不仅色坐标要縱白光区域，而且要誕黑# 线，这样就具有很高的显色性，如曰光，而A^"白光'拔照三基色配 色原理，也會辦3ffii高度不纖的特定鹏波长的光，如双光、三光或多光谱，按比例混合成高 显色白光，实际上，现有的GaN/YAG:Ce3+和三基色荧光灯正是按此设计的。高效率的节能突光灯和以白光二极管固态照明技术瞎同时存在，传统的，生白炽灯即将被替代。在这两种白光器4牛中，基本原理都^用光 混合荧光#$1换合成白光。例如，在用于 固态照明的GaN基单芯片白光二极管技术中，460 nm的蓝光織YAG:Ce3+ff SrS:Eu2+红粉转换 形成白光，或者用蓝紫光、M:红、蓝、1基色粉形成白光。再如，对紧凑型或细管型荧光灯， 我国以及欧、美国家采用铝麟体系，日本采用磷麟体系的三基色混糊调制白光。显然，这 样一种多组分混合荧光4材卩器件，存在一系列明显缺点 级各颜色荧 粒的折射 —致， 导致光子能量在不同晶格之间的传播衰减；各色荧光体的吸收、激发和皿光谱、，和效 一致，存在再吸收倉遣耗散问题；配色混料不容易均匀，二极管的发鹏色随驱动电压和荧光体 涂层厚度的变化而漂移，M升高导繊色漂移和热劣化，不容易获得稳定的发繊色；现有的 硫化物红粉不稳定，难以满足白光配色的高性能红 分的要求。采用對目多谱的^fe荧光材料， 对解决目前白光混合荧光條在的共性问题，具有量大面广的行业技术^t作用和錢市场价值。 非惨杂型"单相"无机突^=才料的典型例子有基于量子尺寸5鹏的CdSe量子点白光技术，磷 ,锌配，型白光技术，但是，一^^分毒性駄，棘耐化学、热和辐射稳定性離蹉。另外一大类共掺杂型无机单基质全色荧光体包括MgnSrL9Si04:Ei +, 3&8206:063+3112+, SrB4Ch:lV+Zn2+, SrMgzCPC^Ei^AIn2, SrZn2(P04)2:EuMi以及Ba3MgSi20g:Eu2+^Mn2+这样一^f本 系，其中用Eu2+和Mn2+鄉是一个通常采用的技术，创门的共同特点是在单相晶格内，利用Eu离子的5d^4fiKaaM蓝光，利用Mn2+的dKiJ^i，红光。但是，由于M产的皿为自, 戒和宇称^戒的(ki皿，对紫外光吸收很弱，导致直接激发的荧光也很弱，因此Mn离子的红光 皿的會遣，来自于^Eu离子的蓝光发光中心的倉gM传递。这样，业界逐渐形成的共识认为， 这种双波鹏合成的白光的显色性不高，由于Eii-Mn晶格赚能量传递和弛豫的结果，导致发光 效率斷氏，并且只依靠Mn离子皿红光的效率低，也一！^光材茅顿解决的5iM。在单一无机基质内，只掺^种离子就能高效率ait白光的荧光体就更具有竞争力，并且，根据白光的不同照明和显示用途，对白光的色温如冷白、暖白和显色性需要，要求对单基质^fe mr特性如红绿蓝三光弓艘l;爐fi^制，进而对白她温、M标和显色指数倉嫩进fiH周整。
发明内容本发明目的是解决现有技术中存在的战问题，！^i共一种单基质内单掺杂稀土 离子的铝,^fe可调荧光体及其制f^t去和在白光器件中的应用。具体地说，不掺Mn，只掺Eu，在单一相的M级立方妈钛矿型结构的LaA103荧M^立晶格内，只需要单一蓝紫光、紫光芯片光激发，就可以ait多谱带和牵，光谱的^fe光直^^成白光。本发明,的颜色可调的单基质单掺^S,^fe荧光体，其荧光体化学式为LauA103:Eua, Li+b，其中按摩尔数量计，0.02Sa幼.2， 0.(XKfe0.4。戶; i兑的荧光《枯250nm400nm近紫外光 下，可同时有^#波长为440mn皿，515nm 乡就和592、 618mn红光的三个皿带，合成白光。一种战的鲍荧光体的制^^法，该方 雄括第一、按照鲍荧光体的化学式LakA103:Ei^，Li+b计，称量Jf需原料，其中，0.02^a幼.2， 0.(X^bS0.4。原料均細分丰形屯99 99.9。/。的La203、 A1203、 Eu20 和Li2C03。第二将上步称S0的原料溶入酒精中形成孚谈；将孚谈細声波中振荡10-30 ，后，在 50-100度下千Mf寻到白色粉末；第三、将上步所得的粉末aA7jC平管式炉内，以1€2的{特只百分比为5%-20%的化+112混^ 体为还原气氛，120(TC-16(XrC灼烧148个小时，即可得到戶腿的铋荧光体。本发明所说的^fe荧光体为光谱性质、色温可调的荧光体，其调节方法^lil控制制备工艺 剝牛包括灼烧时间、灼烧ffi，还原气氛中H2靴匕例以及电荷补偿剂Li+的添加浓度，从而实现 她荧光体的颜色可调。一种戶，的^fe荧光体的应用，用作封装白光器件中{顿的荧光体，制作白光器件。所述的全色荧光体可以用作紫外激发的色温可调的白光发光二极管或荧光灯中使用的荧光体。本发明的储繊极鄉本发明 的颜色可调的单基质单掺^,*^荧光体，在波长为250400nrn光,下，铝,基荧光体可同时发針波长为440nm蓝光，515nm绿光和592、 618nm红光的^fe光谱，并可合成白光，其中舰为基质中Eu2+的特征鄉，而敏和红光为基质中可以控制的Eu3+的特征皿。用这个荧光体可以封 白光器件。本发明 的^荧光体的红、蓝、绿三皿带^g比可以Mil说述的调控方》珠改变，从 而超U调整白光的色坐标、色温和显色指数的目的。这些调控前跑括调节灼烧时间、灼烧温 度，还原气氛，以及电荷W尝剂Li+的添加浓度。MiiS些方法可有效的实J腿种单基质她荧光 体的颜色调控。
图1是铝,荧光体的X射线衍射图；图2是在310纳米波长光激发下，荧光体的皿光谱以及^^:光谱图谱图3是不同掺杂浓度荧光体的魏光谱图4在不同灼烧 下，荧光体的ait光谱图5不同灼烧时间荧光体的，光谱图6不同电荷补偿剂Li+添加量，荧光体的鄉光谱图7±3￡~^些样品的，图。具^ 式本发明麟的颜色可调的单基质铝,^fe可调荧光体，其化学成分为LakA103:EUa,Li+b， 其中按摩尔数量计，0.02^a幼2， 0.0(Kfe0.4。按照化学式的比例，采用含量为99^99.9%的La203、 Al203、 Eu203和Li2C03按ifi比混合溶A5鹏精中形成孚谈；将乳浆，声波中振荡10-60， 后，在50-100度下千燥。所得的粉末在不同H2比例的N2+H2混合还原气氛中在一定鹏下灼烧 数小时。按荧光体的化学式LauA103:Eue，Li+b(a^0.02， 1)=0.00)计，按计量比将称敏的原料G.1933g La203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3)溶入酒精中形成孚成；将乳浆細声波中振荡10溯后在 50度下干燥。所得的粉末在H2比例为8e/c的N2+H2混合还原气氛中:feK平管式炉内140(rC灼烧4 小时。附图1中为实施例1产品的X射线衍射图，附图2是在310纳米波长光im下的M光谱 以及其驗光谱。鄉例2按荧光体的化学5tLa"A103:Eua,Li+b (a=0.02、 0.04、 0.06、 0.08、 0.10， b=0.00)计，按计量 比将称觀的原料(a^0.02时，3.1933gLa203， 1.0196gAl2Q3， 0.0704gEu2O3; a咱.04时，3.1282g La203， 1.0196gAl2Q3， 0.1408gEu2O3; ai.06时，3.0630gLa2O3， 1.0196gAl2O3， 0.2112gEu2C>3; ai.08时，2.9978gLa203， 1.0196gAl2O3， 2816gEu203; a^0.10时，29327gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.3520gEu2O3;)溶入酒精中形成孕谈；将孚谈顿声波中振荡30颁后在70度下千燥。所得的粉 末^H2比例为8n/。e^2+H2混合还原气氛中:feK平管^t户内140(rC灼烧4小时。图3是实施例2的鎌 光谱。鄉例3按荧光体的化学50ahA103:Eu^Li+b(a^0.04， b^0.00)计，按ifS比将称40的原料(3.1282g La203， 1.0196gAl2O3， 0.1408gEu2O3)溶入酒精中形成孚谈；将乳浆魏声波中振荡50分钟后在 90度下^P燥。所得的粉末^EH2比例为8M的N2+H2混合还原气氛中^7K平管式炉内分别在15(XrC， 1400'C， 1300°C， 120(TC，灼烧4小时。附图4是不同灼烧，下的发射图谱。織例4按荧光体的化学sO^A103:Eua, Li+b(a=0.04， bK).00)计，按ifM比将称量好的原料((3.1282g La203， 1.01%gAl2O3， 0.1408gEu2O3)溶入酒精中形成乳浆；将孚1^細声波中振荡50，后在 90度下千燥。所得的粉末^H2比例为8y。的N2+H2混统原气氛中在水平管式炉内分别在140(TC分 另ij灼敏、4、 6、 8小时。附郞是不同灼烧时间的魏图谱。用戶腿铝,S^fe荧光体颗粒与紫^GaN基芯片一^f装，制作显色指縱80以上，色温妇000-10000K范围内范围的白光二极管。 郷例5按荧光体的化学式LauA103:EUa,Li+b (a=0.02， b=0.00、 0.02、 0.04、 0.06)计，将称量好的原 料(bK).00时，3.1933gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3; b=0.02时，3.1933gLa203， 1.0196g Al203， 0.0704gEu2O3， 0.0152gLi2CO3; b=O.04时，3.1933gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3， 0.0305gLi2CO3; bH).06时，3.1933gLa203， 1.0196gAl2O3， 0.0704gEu2O3， 0.0457gLi2CO3)溶入 酒精中形戯L浆；将 谈顿声波中振荡60，后在100度下千燥。所得的粉末在压比例为8% 的N2+H2混合还原气氛中妇JC平管式炉内14(XTC灼烧4小时。附图6为实施例5样品的mf光谱。 图7是战一些样品的色度图，La^A103:Ei^Li+b(T， h),其中a， b分别为Eu和Li的浓度，T为 灼;^温度，h为灼烧时间。
权利要求
1、一种颜色可调的单基质单掺杂铝酸镧基全色荧光体，其特征在于所说的荧光体化学式为La1-aAlO3:Eua，Li+b，其中按摩尔数量计，0.02≤a≤0.2，0.00≤b≤0.4；这种荧光体在波长为250nm～400nm光激发下，可同时有发射波长为440nm蓝光，515nm绿光和592、618nm红光的三个发射带，合成白光。
2、 一种权利要求l戶腿的鲍荧光体的帝ij作方法，辦征在于该方f跑括第一、按照鲍荧光体的化学式L^A103:Eua, Li+b计，称M^需原料，其中，0.02^ a0.0(K b幼.4;原料均采用分析纯99 99.9%的1^203、 A12C>3、 Eu203和Li2C03;第二将上步称量好的原料溶入酒精中形成 L浆；将乳浆顿声波中振荡10^60 ，后，在 50-100度下千激寻到白色粉末；第三、将上步所得的粉末aA水平管式炉内，以H2的^材只百分比为5c/o-20T。的N2+H2混^ 体为还原气氛，1200。C-160(rC灼烧l-48个小时，即可得到戶腿的鲍荧光体。
3、 一种权利要求1所述的鲍荧光体的应用，辦征在于该^fe荧光体可用于白光器件中使 用的荧光4本。
4、 根据权利要求3戶，的自，其特征在于戶，的^fe荧光体为光谱M、色温可调的荧光体。
5、 根据权利要求4戶腿的細，其特征在于臓的光谱顿、色温可调荧光体的调駄跑 括调节制备工S1程中的灼烧时间、灼烧離，还原气氛，以及电荷州尝剂Li+的添加浓度。
6、 根据权利要求5戶，的应用，，征在于听悉的调^"法具体指，灼烧时间的范围是1-48 小时，灼烧鹏范围1200°C-1600°C，还原气氛的变化范围是氏的#^只百分比为5%-20%，电荷 丰M尝剂Li+的添加浓度为0.0(K b幼.4 。
7、 根据权利要求3戶，的应用，，征在于戶 的白光器件，所述铝,^&荧光体颗 粒与紫光GaN基芯片一^f装，审,色温在2000-10000 K范围内可调的白光发光二极管。
8、 根据权利要求3所述的应用，，征在于所述的照明器件以用所述铝MS^荧光体颗 粒制作的节能型白光荧光灯。
全文摘要
本发明提供一种颜色可调的单基质单掺杂铝酸镧基全色荧光体及制作方法，属于光电材料和器件技术领域。荧光体的化学式为La_1-aAlO₃:Eu_a，Li⁺_b，其中按摩尔数量计，0.02≤a≤0.2，0.00≤b≤0.4；这种荧光体在波长为250nm～400nm光激发下，可同时有发射波长为440nm蓝光，515nm绿光和592、618nm红光的三个发射带，合成白光。其制作过程是将称量好的原料溶入酒精中形成乳浆，经超声振荡和干燥制成粉末，再以N₂+H₂混合气体为还原气氛，高温灼烧制得。通过调节制备工艺条件过程，包括灼烧时间、灼烧温度、还原气氛、以及电荷补偿剂Li⁺的添加浓度，可有效调控荧光体光谱性质。这种全色荧光体可用于白光发光二极管、荧光灯等白光器件。
文档编号C01F17/00GK101402860SQ200810152148
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者于文惠, 刘凌云, 刘艳花, 李雪征, 毛智勇, 王达健 申请人:天津理工大学