专利名称：一种提高白光led用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法
技术领域：
本发明属于LED三基色荧光粉领域，尤其是一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法。
背景技术：
白光LED ( Light Emit ting Diodes)是一种新型的固体光源，与白炽灯突光灯等相比，它具有非常明显的优势，因此被誉为第四代绿色光源，因此受到了极大的关注。自上世纪40年代以来，荧光粉就进入人们的视野，最早得到应用的荧光粉是Y3Al5O12: Ce3+(YAGiCe)，也是目前使用最普遍的LED荧光粉，70年代开始稀土掺杂的荧光粉得到了广泛的研究。并随着现在LED技术的发展，要求LED用荧光粉具有较高的量子效率，对荧光粉提出了越来越高的要求。专利CN102191057A中介绍了了硅酸盐荧光粉的热消光性，德国公司Litec的Roth博士对(BahSrx)2SiO4 = Eu2+硅酸盐荧光粉的研究发现硅酸盐的热消光性之所以明显，原因之一在于硅酸盐体系的荧光粉的晶型不稳定，晶体形貌不佳，从而造成热稳定性较差，最终导致发光效率受到影响。就市场需求而言，发光效率高，晶粒形貌好的荧光粉更具有市场竞争力。特别是随着LED照明普遍被认为具有巨大潜力之后，越来越多的科研机构投入到高性能的LED用荧光粉研究的行列中，LED荧光粉备受重视。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法。一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法，包括以下步骤
步骤一、准确称量稀土掺杂的白光LED用荧光粉所需的原料，之后加入制备荧光粉所
需的成核剂，原料与成核剂的质量之比为100: (I 20);
步骤二、采用球磨混料方法，球磨时间为I 3h，将上述荧光粉的原料与成核剂均匀混
合；
步骤三、将混合后的配料置于坩埚中，之后置于管式炉中在保护性气体中煅烧，采用高温固相法来合成荧光粉，煅烧温度为1200°C 1500°C，煅烧时间为3 9h，冷却后得到荧光粉。所述的荧光粉的原料配比为成熟技术。所述的成核剂为目标荧光粉。所述的保护性气体为N2、N2+H2、Ar、NH3中的一种或几种的组合。硅酸盐荧光粉的原料中要加入质量分数为5wt%的助熔剂，升温至1200 °C 1300°C条件下煅烧。本发明的有益效果白光LED用荧光粉的制备过程中，引入成核剂这一特殊晶核，可以大大提升荧光粉的发光效率，改善荧光粉的晶体形貌，促进晶粒发育，从而提升荧光粉的综合性能。特别是对于硅酸盐荧光粉来讲，该法解决了硅酸盐荧光粉结晶度低，晶体形貌不佳等一系列难题。加入成核剂来提高荧光粉的晶粒形貌和发光效率的方法，简单易行，实用性强，操作上流程简单，且发光效率大大提高，适合于制备高性能的白光LED用荧光粉。
图I为煅烧温度为1200°C，保温3h，球磨lh，成核剂量为Iwt %操作条件下和未加入成核剂的白光LED用硅酸盐荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为380nm ；
图2为煅烧温度为1250°C，保温6h，球磨2h，成核剂量为5wt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用硅酸盐荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为380nm ；
图3为煅烧温度为1300°C，保温9h，球磨3h，成核剂量为20Wt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用硅酸盐荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为380nm;
图4为煅烧温度为1200°C，保温3h，球磨lh，成核剂量为Iwt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用氮氧化物荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为390nm ；
图5为煅烧温度为1350°C，保温4h，球磨2h，成核剂量为5wt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用氮氧化物荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为390nm ；
图6为煅烧温度为1500°C，保温9h，球磨3h，成核剂量为20Wt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用氮氧化物荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为390nm ；
图7为煅烧温度为1200°C，保温3h，球磨lh，成核剂量为Iwt %操作条件下和未加入成核剂的白光LED用YAG荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为400nm ；
图8为煅烧温度为1400°C，保温6h，球磨2h，成核剂量为5wt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用YAG荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为400nm ；
图9为煅烧温度为1500°C，保温9h，球磨3h，成核剂量为20Wt%操作条件下和未加入成核剂的白光LED用YAG荧光粉的发光强度对比图，其激发波长为400nm。
具体实施例方式为了进一步阐述本发明的功效，下面结合实施例，对依据本发明提出的一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法进行详细说明。实施例I
按化学计量比分别称取 3. 617g SrCO3 (A. R.), 4. 835g BaCO3 (A. R.), I. 502g SiO2 (A.R.), 0. 176g Eu2O3 (99. 99%) ,0. 506g BaF2 (A. R.)。然后加入 0. 106g (Ba0.5Sr0.5)2Si04:Eu(原料与成核剂的质量百分比为100:1)，球磨lh，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1200°C，保温时间为3h.冷却后即得硅酸盐荧光粉。如图I所示，发现相同条件下，加入成核剂的硅酸盐荧光粉的发光效率比未加入成核剂的硅酸盐荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小为15-30 u m,比未加入成核剂的娃酸盐突光粉的尺寸要大。实施例2
按化学计量比分别称取 3. 617g SrCO3 (A. R.), 4. 835g BaCO3 (A. R.), I. 502g SiO2 (A.R.), 0. 176g Eu2O3 (99. 99%) ,0. 506g BaF2 (A. R.)。然后加入 0. 532g (Ba0.5Sr0.5)2Si04:Eu(原料与成核剂的质量百分比为100:5)，球磨2h，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1250°C，保温时间为6h.冷却后即得硅酸盐荧光粉。如图2所示，发现相同条件下，加入成核剂的硅酸盐荧光粉的发光效率比未加入成核剂的硅酸盐荧光粉的 发光效率得到提高。晶粒尺寸大小为15-30 ym，比未加入成核剂的硅酸盐荧光粉的尺寸要大。并且研究证明了在1250°C，6h，5wt%操作条件为最优条件。实施例3
按化学计量比分别称取 3. 617g SrCO3 (A. R.), 4. 835g BaCO3 (A. R.), I. 502g SiO2 (A.R.), 0. 176g Eu2O3 (99. 99%), 0. 506g BaF2 (A. R.) 然后加入 2. 128 g (Baa5Sra5)2SiO4 = Eu(原料与成核剂的质量百分比为100:20)，球磨3h，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1300°C，保温时间为9h.冷却后即得硅酸盐荧光粉。如图3所示，发现相同条件下，加入成核剂的硅酸盐荧光粉的发光效率比未加入成核剂的硅酸盐荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小为15-30 iim，比未加入成核剂的娃酸盐突光粉的尺寸要大。实施例4
按化学计量比分别称取5. 281 g SrCO3(A. R.), I. 872 g Si3N4(A. R.)，I. 502 g SiO2(A.R. ),0. 075 g Eu2O3(99. 99%)。之后加入0. 088 g SrSi2O2N2 = Eu (原料与成核剂的质量百分比为100:1)，球磨lh，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1200°C，煅烧时间为3h，冷却后即得白光LED用氮氧化物荧光粉。如图4所示，发现相同条件下，加入成核剂的氮氧化物荧光粉的发光效率比未加入成核剂的氮氧化物荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小比未加入成核剂的氮氧化物荧光粉的尺寸要大。实施例5
按化学计量比分别称取5. 281 g SrCO3(A. R.), I. 872 g Si3N4(A. R.)，I. 502 g SiO2(A.R. ),0. 075 g Eu2O3(99. 99%)。之后加入0. 442 g SrSi2O2N2 = Eu (原料与成核剂的质量百分比为100:5)，球磨2h，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1350°C，煅烧时间为4h，冷却后即得白光LED用氮氧化物荧光粉。如图5所示，发现相同条件下，加入成核剂的氮氧化物荧光粉的发光效率比未加入成核剂的氮氧化物荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小比未加入成核剂的氮氧化物荧光粉的尺寸要大。实施例6
按化学计量比分别称取5. 281 g SrCO3(A. R.), I. 872 g Si3N4(A. R.)，I. 502 g SiO2(A.R. ),0. 075 g Eu2O3(99. 99%)。之后加入I. 766 g SrSi2O2N2 = Eu (原料与成核剂的质量百分比为100:20)，球磨3h，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1500°C，煅烧时间为9h，冷却后即得白光LED用氮氧化物荧光粉。如图6所示，发现相同条件下，加入成核剂的氮氧化物荧光粉的发光效率比未加入成核剂的氮氧化物荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小比未加入成核剂的氮氧化物荧光粉的尺寸要大。实施例7按化学计量比分别称取 3. 331 g Y2O3 (A. R.), 2. 549 g Al2O3 (A. R. ),0. 086 g CeO2 (A.R. ),0. 298 g AlF3 (99. 99%)。之后加入0. 063 g Y3Al5O12 =Ce (原料与成核剂的质量百分比为100:1)，球磨lh，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1200°C，煅烧时间为3h，冷却后即得白光LED用YAG系列荧光粉。如图7所示，发现相同条件下，加入成核剂的YAG荧光粉的发光效率比未加入成核剂的YAG荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小为4-15 u m,比未加入成核剂的YAG荧光粉的尺寸要大。实施例8
按化学计量比分别称取 3. 331 g Y2O3 (A. R.), 2. 549 g Al2O3 (A. R. ),0. 086 g CeO2 (A.R. ),0. 239 g AlF3 (99. 99%)。之后加入0. 315 g Y3Al5O12 =Ce (原料与成核剂的质量百分比为100:5)，球磨2h，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1400°C，煅烧时间为6h，冷却后即得白光LED用YAG荧光粉。如图8所示，发现相同条件下，加入成核剂的YAG荧光粉的发光效率比未加入成核剂的YAG荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小为4-15 iim，比未加入成核剂的YAG荧光粉的尺寸 要大。实施例9
按化学计量比分别称取 3. 331 g Y2O3 (A. R.), 2. 549 g Al2O3 (A. R. ),0. 086 g CeO2 (A.R.)，0. 239 g AlF3 (99. 99%)。之后加入I. 260g Y3Al5O12 :Ce(原料与成核剂的质量百分比为100:20)，球磨3h，让配料混合均匀。之后将两种配料同时送入含有保护性气体N2的管式炉中进行煅烧，煅烧温度为1500°C，煅烧时间为9h，冷却后即得白光LED用YAG荧光粉。如图9所示，发现相同条件下，加入成核剂的YAG荧光粉的发光效率比未加入成核剂的YAG荧光粉的发光效率得到提高。晶粒尺寸大小为4-15 iim，比未加入成核剂的YAG荧光粉的尺寸要大。以上所述仅为本发明的比较典型的实施例，但本发明不仅限于此。凡是依本发明申请专利范围内所有的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法，其特征在于该方法包括以下步骤 步骤一、准确称量稀土掺杂的白光LED用荧光粉所需的原料，之后加入制备荧光粉所需的成核剂，原料与成核剂的质量之比为100: (I 20); 步骤二、采用球磨混料方法，球磨时间为I 3h，将上述荧光粉的原料与成核剂均匀混合； 步骤三、将混合后的配料置于坩埚中，之后置于管式炉中在保护性气体中煅烧，采用高温固相法来合成荧光粉，煅烧温度为1200°C 1500°C，煅烧时间为3 9h，冷却后得到荧光粉，所述的成核剂为目标荧光粉，所述的保护性气体为N2、N2+H2、Ar、NH3中的一种或几种的 组合，所述的荧光粉的原料配比为成熟技术。
2.根据权利要求I所述的一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法，其特征在于硅酸盐荧光粉的原料中要加入质量分数为5wt%的助熔剂，升温至1200°C 1300°C条件下煅烧。
全文摘要
本发明公开了一种提高白光LED用荧光粉晶粒形貌和发光效率的方法，现有的荧光粉或多或少存在晶体形貌不佳，晶型不稳定，发光效率不高的缺点，从而造成荧光粉在白光LED照明的领域中应用受到影响，本发明准确称量稀土掺杂的白光LED用荧光粉所需的原料，之后加入制备荧光粉所需的成核剂，采用球磨混料方法混合，将上述荧光粉的原料与成核剂均匀混合；将混合后的配料置于坩埚中，之后置于管式炉中在保护性气体中煅烧，采用高温固相法来合成荧光粉，冷却后得到荧光粉，本发明加入成核剂来提高荧光粉的晶粒形貌和发光效率的方法，简单易行，实用性强，操作上流程简单，且发光效率大大提高，适合于制备高性能的白光LED用荧光粉。
文档编号C09K11/80GK102703063SQ201210175159
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者周时凤, 梁平, 洪樟连, 黄志威 申请人:浙江大学