一种白光led 用黄光荧光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种白光LED用黄光荧光粉及其制备方法，属于LED荧光粉制备【技术领域】。该荧光粉的组成表达式为NaLaMgWO6:xDy3+，其中x＝0.01～0.09。制备包括以下步骤：1)按照(0.5～2):(0.5～2):(0.5～2)：1：x的摩尔比，称取原料Na2CO3、La2O3、MgCO3、WO3和Dy2O3，充分混匀后干燥，得到混合粉体；其中，x＝0.01～0.09；2)将混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6:xDy3+黄光荧光粉；本发明通过固相法所制备出的NaLaMgWO6:xDy3+黄光荧光粉粉体粒度均匀、结晶性能好、发光性能好，平均粒径为1～5μm。本方法操作简单，对设备要求低，环境友好，适合工业化大规模生产。
【专利说明】一种白光LED用黄光焚光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于LED荧光粉制备【技术领域】，涉及一种黄光荧光粉及其制备方法，具体 涉及一种白光LED用黄荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 自从上世纪60年代初到90年代末，红、橙、黄、绿及蓝等单色荧光粉以及白光 LED(White Light Emitting Diodes, WLED)的相继问世以来，由于具有无毒、高效节能、寿 命长、全固态、工作电压低、抗震性及安全性好等诸多特点，已发展成为信息显示、照明光 源、光电器件等领域的关键支撑材料之一，为技术进步和社会发展发挥着日益重要的作用。
[0003] 目前，利用LED技术实现白光的方式主要有3种：（1)蓝光芯片激发黄色荧光粉 发出的黄光与剩余的蓝光复合成白光；（2)利用近紫外LED芯片激发红、绿、蓝三基色荧光 粉并有机结合组成白光；（3)通过红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片一起组装实现白光。目 前，市场上应用最广泛的仍然是第一种形式，这种较成熟的技术（即用钇铝石榴石结构的 YAG:Ce3+黄色荧光粉）虽然具有较高的照明效率，但其技术专利一直被日本日亚公司所垄 断；并且目前制备黄光的多数以Ce 3+为掺杂离子，均能实现黄绿光发射，多数LED均发射 冷白光，这主要是因此黄光偏绿所导致的，如果黄光偏红则会是的LED实现暖白光发射；另 夕卜，制备黄光荧光粉中还存在一些问题，如制备条件苛刻、使用稳定性差、显色指数不高等。 因此研制一种能实现暖白光发射、制备条件简单、稳定性好、显色指数高的黄光荧光粉具有 十分重要的意义。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种白光LED用黄光 荧光粉及其制备方法，该方法采用高温固相烧结，操作简单，环境友好，制得的产品粒度均 勻、结晶性能和发光性能好。
[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0006] -种白光LED用黄光荧光粉，该黄光荧光粉的组成表达式为NaLaMgW06:xDy 3+，其 中 X = 0· 01 ?0· 09。
[0007] 该黄光荧光粉的平均粒径为1?5 μ m，激发波长范围为370?420nm，发射波长覆 盖范围为450?680nm。
[0008] -种白光LED用黄光突光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0009] 1)按照（0. 5 ?2) : (0. 5 ?2) : (0. 5 ?2) :1 :x 的摩尔比，称取原料 Na2C03、La203、 MgC03、WO3和Dy2O3，充分混匀后干燥，得到混合粉体；其中，X = 0· 01?0· 09 ;
[0010] 2)将混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6: xDy3+黄光荧光粉；
[0011] 所述固相烧结的制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，先以1?2°C /min 速率升温至200?400°C，然后以3?5°C /min速率升温至400?800°C，再以5?8°C / min速率升温至1000?1200°C，保温1?8h后，冷却。
[0012] 固相烧结是将混合粉体置于氧化铝坩埚中，在电阻炉中进行烧结。
[0013] 所述的冷却为随炉冷却。
[0014] 步骤1)所述的充分混匀是将各原料混合后，用酒精进行湿法球磨10?30min。
[0015] 步骤1)所述的干燥是在温度为60?80°C的烘箱中进行。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0017] 本发明以Na2C03、La20 3、MgC03、W03、Dy2O3为原料，经固相烧结后，制得粒径均匀的 NaLaMgWO6: xDy3+黄光荧光粉。通过XRD、SEM、荧光光谱的测试与分析，可知通过本发明方法 所制备出的NaLaMgWO 6: xDy3+黄光荧光粉粉体粒度均匀、结晶性能好、发光性能好，平均粒径 为1?5μπι，激发波长符合工业用近紫外激发，发射波长覆盖范围为450?680nm。
[0018] 本发明采用固相烧结法制备目标荧光粉，该方法工艺流程简单、操作方便，合成 所得材料的晶体结构较完好，性能稳，亮度高，且该方法对设备要求低，环境友好，适合工业 化大规模生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为实施例1制得的NaLaMgWO6:XDy3+黄光荧光粉粉体的XRD图；
[0020] 图2为实施例2制得的NaLaMgWO6:xDy3+黄光荧光粉粉体的SEM图；
[0021] 图3为实施例3制得的NaLaMgWO6 = XDy3+黄光荧光粉的激发和发射光谱图，其中， (a)为NaLaMgWO6 = O. 07Dy3+荧光粉激发光谱图，图3(b)为NaLaMgWO6 = O. 07Dy3+荧光粉发射 光谱图；
[0022] 图4是实施例4制得的NaLaMgWO6: xDy3+黄光荧光粉粉体的CIE图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
[0024] 本发明提供的白光LED用黄光荧光粉的制备方法，具体是以Na2C03、La 203、MgC03、 W03、Dy2O3为原料，经固相烧结后，制得粒径均匀的NaLaMgW0 6:xDy3+蓝色荧光粉粉体。具体 方法为：
[0025] 1)按照（0· 5 ?2) : (0· 5 ?2) : (0· 5 ?2) :1 :x 的摩尔比，其中，X = 0· 01 ?0· 09， 称取原料Na2C03、La203、MgC0 3、WO3和Dy2O3 ;将各原料进行混合，并在酒精下进行湿法球磨 10?30min，球磨完毕后在已设定好温度为60?80°C的烘箱中进行干燥，干燥后得到混合 粉体；
[0026] 2)将步骤1)制得的混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6 = XDy3+黄光荧光粉，其 中 X = 0· 01 ?0· 09 ;
[0027] 所述的固相烧结制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，以1?2°C /min速 率升温至200?400°C，再以3?5°C /min速率升温至400?800°C，再以5?8°C /min速 率升温至1000?1200°C，保温1?8h后随炉冷却。
[0028] 实施例1
[0029] -种LED用黄光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0030] 1)按照0.5:0.5:1:13的摩尔比，其中，1 = 0.03，分别称取原料似2(：03、1^203、 MgCO3、WO3 和 Dy2O3 ;
[0031] 2)将步骤1)的各原料进行混合，并在酒精下进行湿法球磨30min，球磨完毕后在 已设定好温度为80°C的烘箱中进行干燥，干燥后得到混合粉体； 3)将步骤2)制得的混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6 = O. 03Dy3+黄光荧光粉；
[0032] 所述的固相烧结制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，以2°C /min速率升 温至400°C，再以4°C /min速率升温至800°C，再以5°C /min速率升温至1100°C，保温5h后 随炉冷却。
[0033] 参见图1，从图1可以看出NaLaMgWO6 = O. 03Dy3+粉体与NaLaMgWO6 的标准卡片JCPDS#37-0243完全保持一致，且峰形尖锐，合成的样品属 于AA' BB' X6型单斜晶系结构，空间点群为C2/m(No. 12)，晶格常数为 a=7.8074( 1)A，b=.7.8158(l)A，c=7.8977( 1)Α，β = 90.136⑴。；这说明 NaLaMgWO6样品的结晶程度商。
[0034] 实施例2
[0035] 一种LED用黄光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0036] 1)按照 0. 5:0. 5:2:l:x 的摩尔比，其中，X = 0. 05,分别称取原料 Na2C03、La203、 MgCO3、WO3 和 Dy2O3 ;
[0037] 2)将步骤1)的原料进行混合，并在酒精下进行湿法球磨25min，球磨完毕后在已 设定好温度为75°C的烘箱下进行干燥，干燥后得到混合粉体，
[0038] 3)将步骤2)中混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6 = O. 05Dy3+黄光荧光粉；
[0039] 所述的固相烧结制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，以2°C /min速率升 温至300°C，再以3°C /min速率升温至600°C，再以6°C /min速率升温至1000°C，保温6h 后随炉冷却。
[0040] 参见图2,从图2可以看出NaLaMgWO6 = XDy3+荧光粉颗粒分布均匀，且粒度相对较 小，粒径大约在1?5μπι之间，粉体的形貌规则，无明显的团聚现象存在。
[0041] 实施例3
[0042] 一种LED用黄光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0043] 1)按照 1:2:0. 5:1 :x 的摩尔比，其中，X = 0· 07,称取原料 Na2C03、La203、MgC03、W0 3 和 Dy2O3 ;
[0044] 2)将步骤1)的原料进行混合，并在酒精下进行湿法球磨20min，球磨完毕后在已 设定好温度为70°C的烘箱下进行干燥，干燥后得到混合粉体，
[0045] 3)将步骤2)中混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6 = O. 07Dy3+黄光荧光粉；
[0046] 所述的固相烧结制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，以1°C /min速率升 温至200°C，再以5°C /min速率升温至400°C，再以8°C /min速率升温至1200°C，保温3h后 随炉冷却。
[0047] 参见图3,图3(a)为NaLaMgWO6 = O. 07Dy3+荧光粉激发光谱图，图3(b)为 NaLaMgWO6 = O. 07Dy3+荧光粉发射光谱图，从图3(a)可以看出激发光谱有三个峰，其中主峰 在399nm处，次峰位于383nm和488nm处，符合工业用近紫外激发波长（315?400nm)。从图 3(b)可以看出发射带分布在400?700nm可见光的光谱范围内，其中有1个强峰和2个弱 峰组成。其峰值最强处位于580nm处，为黄光发射带，Dy 3+离子发生的跃迁为4F9/2 - 6H13/2 ; 左边的弱峰位于470nm处，为蓝光发射带，Dy3+离子发生的跃迁为4F9/2 -6H15/2 ;右边的弱峰 位于660nm处，为红光发射带。两个弱峰相比强峰而言相差太大，对Dy3+离子发光的影响是 相当小的，故Dy 3+离子主要发射光偏黄光。
[0048] 实施例4
[0049] 一种LED用黄光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0050] 1)按照 2:1:2:1 :x 的摩尔比，其中，X = 0· 09,称取原料 Na2C03、La203、MgC03、WO 3 和 Dy2O3 ;
[0051] 2)将步骤1)的原料进行混合，并在酒精下进行湿法球磨15min，球磨完毕后在已 设定好温度为65°C的烘箱下进行干燥，干燥后得到混合粉体，
[0052] 3)将步骤2)中混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6 = O. 09Dy3+黄光荧光粉；
[0053] 所述的固相烧结制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，以1°C /min速率升 温至200°C，再以3°C /min速率升温至500°C，再以7°C /min速率升温至1100°C，保温8h后 随炉冷却。
[0054] 参见图4,从图4可以看出，NaLaMgW06:9Dy3+荧光粉在近紫外光激发下发射黄光， 这是由于发射主强峰位于黄光区域，而470nm、660nm处发射峰太弱，不足以改变色度。
[0055] 实施例5
[0056] -种LED用黄光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0057] 1)按照 0· 5:0. 5:l:l:x 的摩尔比，其中 X = 0· 01，称取原料 Na2C03、La203、MgC03、 WO3 和 Dy2O3 ;
[0058] 2)将步骤1)的原料进行混合，并在酒精下进行湿法球磨lOmin，球磨完毕后在已 设定好温度为60°C的烘箱下进行干燥，干燥后得到混合粉体，
[0059] 3)将步骤2)中混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgWO6 = O. OlDy3+黄光荧光粉；
[0060] 所述的固相烧结制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，以2°C /min速率升 温至400°C，再以3°C /min速率升温至700°C，再以5°C /min速率升温至1200°C，保温4h后 随炉冷却。
[0061] 综上所述，本发明的固相烧结合成方法工艺流程简单、操作方便，合成所得材料的 晶体结构较完好，性能稳，亮度高。钨酸盐是典型的自激活的发光材料，发光光谱十分稳定， 本征发光谱带很宽，占据可见光区域的大部分，钨酸盐中的阳离子强烈地影响发射带的位 置。钨酸盐可以由某些杂质激活，这些杂质被掺入钨酸盐点阵中之后，可使其具有特殊性 质的发光。因此，钨酸盐是一种发光性能优异的基质材料。本发明以Na 2C03、La203、MgC03、 W03、Dy2O3为原料，采用固相烧结法制得NaLaMgW0 6:xDy3+黄光荧光粉。通过XRD、SEM、荧光 光谱的测试与分析，可知通过本发明方法所制备出的NaLaMgWO 6: xDy3+黄光荧光粉粉体粒度 均匀、结晶性能好、发光性能好。
【权利要求】
1. 一种白光LED用黄光荧光粉，其特征在于，该黄光荧光粉的组成表达式为 NaLaMgTO6:xDy3+，其中 X = 0· 01 ?0· 09。
2. 根据权利要求1所述的一种白光LED用黄光突光粉，其特征在于，该黄光突光粉的平 均粒径为1?5 μ m，激发波长范围为370?420nm，发射波长覆盖范围为450?680nm。
3. -种白光LED用黄光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 按照（〇. 5 ?2) : (0. 5 ?2) : (0. 5 ?2) :1 :x 的摩尔比，称取原料 Na2C03、La203、MgC03、 W03和Dy203，充分混匀后干燥，得到混合粉体；其中，X = 0. 01?0. 09 ; 2) 将混合粉体进行固相烧结，得到NaLaMgW06:xDy3+黄光荧光粉； 所述固相烧结的制度为：在氧化气氛下，将混合粉体自室温起，先以1?2°C /min速率 升温至200?400°C，然后以3?5°C /min速率升温至400?800°C，再以5?8°C /min速 率升温至1000?1200°C，保温1?8h后，冷却。
4. 根据权利要求3所述的一种白光LED用黄光突光粉的制备方法，其特征在于，固相烧 结是将混合粉体置于氧化铝坩埚中，在电阻炉中进行烧结。
5. 根据权利要求4所述的一种白光LED用黄光突光粉的制备方法，其特征在于，所述的 冷却为随炉冷却。
6. 根据权利要求3所述的一种白光LED用黄光荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤 1)所述的充分混匀是将各原料混合后，用酒精进行湿法球磨10?30min。
7. 根据权利要求3所述的一种白光LED用黄光荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤 1)所述的干燥是在温度为60?80°C的烘箱中进行。
【文档编号】C09K11/78GK104277850SQ201410441107
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】宁青菊, 刘波, 李向龙, 史永胜, 曹舒尧 申请人:陕西科技大学