专利名称:一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉及制备方法
技术领域:
本发明属于发光技术领域,涉及适用于紫外光(250-450nm)激发的单一相光荧光粉,具体地说是一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉及制备方法。
背景技术:
1993年,日本日亚化学公司取得技术突破,成功开发出蓝光GaN发光二极管(LED),为半导体固态照明时代的到来带来曙光。半导体照明与白炽钨丝灯泡及荧光灯相比,具有无毒、寿命超长(10万小时)、高效节能、全固态、工作电压低、抗震性及安全性好等诸多优点,将成为21世纪替代传统照明器具的新光源。1997年,日亚化学公司利用蓝光管芯泵浦稀土掺杂的YAG:Ce3+黄光荧光粉,研发出白光LED并很快投入市场。由于白光是由荧光粉的黄色荧光与LED的蓝光混合而成,器件的发光颜色随驱动电压和荧光粉涂层厚度变化而变化,色彩还原性差,显色指数低。为解决上述问题,采用近紫外光(370-410nm)InGaN管芯激发三基色荧光粉实现白光LED的研发成为目前国际上该领域研发的热点之一。由于视觉对近紫外光的不敏感性,这类白光LED的颜色只由荧光粉决定,因此,颜色稳定,色彩还原性和显色指数高,被认为是新一代白光LED照明的主导。
目前,与近紫外光管芯相匹配的白光荧光粉缺乏,且发光性能不理想,这种白光荧光粉普遍采用混合红、绿、蓝三种基色荧光粉的办法制得。由于混合物之间存在颜色再吸收和配比调控问题,流明效率和色彩还原性能受到较大影响,因此,研制单一相白光荧光粉具有十分重要的意义。
2004年底,韩国研究人员报道了两种适于近紫外光激发的单一相白光荧光粉(Jong Su Kim,Pyung Eun Jeon,Yun Hyung Park,Jun Chul Choi,and Hong Lee Parka,Gwang Chul Kim,Tae Whan Kim,Appl.Phys.Lett.应用物理快报,85卷(17)期,3696页,2004年。),其组成分别是Sr3MgSi2O8:Eu2+和Sr3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+。
发明内容
本发明在于利用二价稀土Eu2+的d电子能级结构受基质和格位环境影响大的特点,通过调整基质组分比,调控不同格位的分布,从而调控光谱的分布,目的是提供一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉及制备方法。
本发明关键内容在于,给出了一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉的组成范围,可表式为EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x、y、z为摩尔数,取值范围0<x≤0.1;2≤y<3;0<z<2。上述组成的荧光粉,在紫外光250-450nm激发下,具有白光发射。
本发明的单一相白光荧光粉制备中,所用的原料分别为Eu2O3,SrCO3,MgO和SiO2。在制备过程中,按表式EuxySry-xyMgSizO2z+y+1的组成,计算称取原料。将上述原料充分磨混均匀,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中。在1100℃-1400℃温度内,在碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到单一相白光荧光粉EuxySry-xyMgSizO2z+y+1。
本发明的特点在于,不同于国际报道的材料组成,给出了一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉的组成范围,具有较大的选择和调整余地。选取x=0.01;y=2;z=1;制备了Eu0.02Sr1.98MgSi1O5,单一相白光荧光粉,获得了色坐标为x=0.32;y=0.33;显色指数大于85%的好结果。图1给出了单一相白光荧光粉的发射和激发光谱。发射光谱由一蓝色发光带和一黄色发光带组成,它们来自处于不同格位上的Eu2+离子,混合成接近标准的白光;激发光谱表明,在紫外区250-450nm范围内激发有效。
图1是在400nm紫外光激发下,本发明的发射光谱和激发光谱。400nm处的强发射来自激发光源LED。发射光谱表明,色坐标(CIE)为x=0.32;y=0.33;显色指数(CRI)为86%,好于目前商用的白光LED。激发光谱表明,在紫外区250-450nm范围内激发有效。
具体实施例方式
实施例1制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.01;y=2;z=0.5,具体表示式为Eu0.02Sr1.98MgSi0.5O4。按x=0.01;y=2;z=0.5计算称取原料,称取3.52g Eu2O3,292.2g SrCO3,40.3g MgO和30g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.02Sr1.98MgSi0.5O4。
实施例2制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.05,y=2,z=0.5,具体表示式为Eu0.1Sr2-0.1MgSi0.5O4。按x=0.05,y=2,z=0.5计算称取原料,称取17.6g Eu2O3,280.44g SrCO3,40.3g MgO和30g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.1Sr2-0.1MgSi0.5O4。
实施例3制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.01,y=2.8,z=0.5,具体表示式为Eu0.028Sr2.8-0.028MgSi0.5O4.8。按x=0.01,y=2.8,z=0.5计算称取原料,称取4.928g Eu2O3,409.15g SrCO3,40.3g MgO和30g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.028Sr2.8-0.028MgSi0.5O4.8。
实施例4制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.05,y=2.8,z=0.5,具体表示式为Eu0.14Sr2.8-0.14MgSi0.5O4.8。按x=0.05,y=2.8,z=0.5计算称取原料,称取24.64g Eu2O3,392.6g SrCO3,40.3g MgO和30g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.14Sr2.8-0.14MgSi0.5O4.8。
实施例5制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.01,y=2,z=1.5,具体表示式为Eu0.02Sr2-0.02MgSi1.5O6。按x=0.01,y=2,z=1.5计算称取原料,称取3.52g Eu2O3,292.2g SrCO3,40.3g MgO和90g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.02Sr2-0.02MgSi1.5O6。
实施例6制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.05,y=2,z=1.5,具体表示式为Eu0.1Sr2-0.1MgSi1.5O6。按x=0.05,y=2,z=1.5计算称取原料,称取17.6g Eu2O3,280.44g SrCO3,40.3g MgO和90g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.1Sr2-0.1MgSi1.5O6。
实施例7制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.01,y=2.8,z=1.5,具体表示式为Eu0.028Sr2.8-0.028MgSi1.5O6.8。按x=0.01,y=2.8,z=1.5计算称取原料,称取4.928g Eu2O3,409.15g SrCO3,40.3g MgO和90g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.028Sr2.8-0.028MgSi1.5O6.8。
实施例8制备EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x=0.05,y=2.8,z=1.5,具体表示式为Eu0.14Sr2.8-0.14MgSi1.5O6.8。按x=0.05,y=2.8,z=1.5计算称取原料,称取24.64g Eu2O3,392.6g SrCO3,40.3g MgO和90g SiO2,将它们混合。将上述原料充分磨混均匀后,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内和碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到具有单一相白光荧光粉Eu0.14Sr2.8-0.14MgSi1.5O6.8。
权利要求
1.一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是表示式为EuxySry-xyMgSizO2z+y+1,其中x、y、z为摩尔数,取值范围0<x≤0.1;2≤y<3;0<z<2。
2.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是在紫外光250-450nm激发下,具有白光发射。
3.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.01;y=2;z=0.5。
4.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.05,y=2,z=0.5。
5.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.01,y=2,z=1.5。
6.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.05,y=2.8,z=0.5。
7.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.01,y=2,z=1.5。
8.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.05,y=2,z=1.5
9.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉,其特征是摩尔数x、y、z为x=0.01,y=2.8,z=1.5
10.根据权利要求1所述的适于紫外光激发的单一相白光荧光粉的制备方法,其特征是所用的原料分别为Eu2O3,SrCO3,MgO和SiO2;在制备过程中,按表式EuxySry-xyMgSizO2z+y+1的组成,计算称取原料,其中0<x≤0.1;2≤y<3;0<z<2;将上述原料充分磨混均匀,置入高纯刚玉坩埚或铂坩埚中,放入高温炉中;在1100℃-1400℃温度内,在碳或氢气还原条件下,加热3-5小时后,取出得到单一相白光荧光粉EuxySry-xyMgSizO2z+y+1。
全文摘要
本发明属于发光技术领域,是一种适于紫外光激发的单一相白光荧光粉及制备方法。所述的单一相白光荧光粉的表示式为Eu
文档编号C09K11/79GK1850940SQ20051001674
公开日2006年10月25日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者张家骅, 孙晓园, 王笑军, 张霞 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所