一种白光led用高效类球型绿色荧光粉的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，制备步骤包括：（1）按照化学计量比配原料，按所配原料重量的0.5%~5%称取粘合剂，然后在去离子水中采用球磨机进行湿法混合原料，获得均匀的粉浆，然后对粉浆进行喷雾造粒，获得高度分散的类球型粉体前驱体；（2）将粉体前驱体在氧化气氛中进行一次烧结，形成一次烧结粉体；（3）将一次烧结粉体和助熔剂进行混合，还原气氛下，进行二次烧结，得白光LED用绿色荧光粉。采用此发明中的方法所获得的LED用绿色荧光粉具有的优势：粉体高度晶化，具有较高的量子效率，粉体的颗粒形貌为类球型，粉体的颗粒均匀度较高。
【专利说明】一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体照明相关的发光材料领域，涉及白光LED用荧光材料的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 白光LED必将随着效率的提高和成本的降低而进入普通照明市场，如果想实现 3000K色温，显示指数Ra大于80,白光LED的封装必须使用绿色荧光粉和红色荧光粉调配 光谱，白光中绿色光的成分会占到60%以上，因此绿色荧光粉的效率会严重影响白光LED的 整体效率。
[0003] 目前LED绿色突光粉主要为娃酸盐体系和错酸盐体系,娃酸盐体系由于水解过程 的存在会导致其光衰和色坐标漂移严重，因此铝酸盐将是LED绿色荧光粉的主流体系。
[0004] 目前现有技术中，制备LED绿色铝酸盐荧光粉的方法主要为固相法和共沉淀法。
[0005] 固相法是简单高效的方法，但是由于其混料过程难以保证原料的均匀性，同时对 于原料的初始状态要求苛刻，这会增加制造成本，同时不均匀的原料混合体系会造成产品 的颗粒分布较宽，导致产率较低，同时不符合粒度要求的大颗粒会造成产品过破碎，降低产 品的光效。此外原料的不均匀性会导致产品中杂质相较多，同时会影响产品的晶化程度，因 此会降低产品的光效。LED绿色铝酸盐荧光粉中原料之间的密度差异较大，Lu 2O3的密度为 Al2O3密度的3倍左右，因此采用固相法会导致原料的混合均匀度较低，产品的光效受到影 响。
[0006] 共沉淀法虽然可以实现原料分子量级的均匀混合，但是由于原料纯度远低于氧化 物，会引入杂质而降低光效，同时共沉淀会导致粉体的一次颗粒过小，粉体颗粒内晶界过 多，降低粉体的量子效率，同时烧结后粉体的颗粒之间团聚较严重，因此后期分散较困难。
[0007] 关于LED用铝酸盐荧光粉的制备技术已经有相关的文献：一种LED用绿色荧 光粉及其制备方法（201210064017)，LED用黄绿色荧光粉的制备方法（201210075093)， LED用黄色荧光粉的制备方法（201210074629)，白光LED用YAG荧光粉的制造方法 (201010132042)，一种白光LED用黄色荧光粉的合成方法（200910265014)，这些文献报道 的技术中对于原料的预处理和混合均做了相关的创新，但是仍然不能从根本上解决原料的 均匀性和粉体烧结后的均匀性问题。
[0008] 本发明所提出的一种制备方法：其结合了固相法和液相法的优点而提出的制备方 法。
[0009] 可以解决颗粒分布不均匀的问题，可以解决原料的纯度问题，同时可以提高粉体 颗粒的结晶性，进而提1?发光效率。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的就是提供一种白光LED用绿色荧光粉的制备方法，以解决现有方法 所制备的白光LED用绿色荧光粉颗粒分布不均匀，发光效率低的问题。 toon] 本发明是这样实现的： 白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，制备步骤包括： (1) 按照化学计量比配原料，按所配原料重量的〇. 5-5%称取粘合剂，然后在去离子水 中采用球磨机进行湿法混合原料，获得均匀的粉浆，然后对粉浆进行喷雾造粒，获得高度分 散的类球型粉体前驱体； (2) 将粉体前驱体在氧化气氛中进行一次烧结，形成一次烧结粉体； (3) 将一次烧结粉体和助熔剂进行混合，还原气氛下，进行二次烧结，得白光LED用绿 色荧光粉。
[0012] 本发明把原料湿混和喷雾造粒引入到粉体的预处理过程中，实现粉体的高度均匀 混合和分散，所获得产品颗粒分布均匀，发光量子效率高。
[0013] 本发明中，所述的化学计量比配原料是指Lu203、A1 203、CeO2的摩尔比值变化范围 为：Lu20 3:Al203:Ce02= (2. 8?3. 1) : (4. 8?5. 15) : (0· 05?0· 1) 本发明中，所述粘合剂为聚氧化乙烯。
[0014] 本发明中，所述一次烧结工艺条件为：700°C?1300°C烧结2h。
[0015] 本发明中，所述二次烧结工艺条件为：1450°C?1580°C烧结I. 5h?5h。
[0016] 本发明中，所述的喷雾造粒过程中，喷雾造粒机出口的温度为60°C ~120°C。
[0017] 本发明中，所述的助熔剂为 H3BO3, AlF3, SrF2, NH4F, BaF2, NH4Cl, MgF2, CeF3, SrCl2, NaF或CaF2或者任意两种的组合，所述助熔剂用量比例为原料重量的19Γ15%。
[0018] 本发明中，第2)步中，所述氧化气氛是指空气条件。
[0019] 本发明中，所述还原气氛是指氮气、氢气混合构成的还原气氛。
[0020] 本发明所提到的绿色荧光粉是Lu3Al5O12: Ce,所用到的合成原料为：Lu203， Al2O3, CeO2，粘合剂和助熔剂。
[0021] 本发明按照化学计量比配原料，然后采用湿法混合原料，获得均匀的粉浆，然后对 粉浆进行喷雾造粒，获得高度分散的类球型粉体前驱体。
[0022] 本发明的烧结分为二次烧结，第一次烧结为低温的氧化气氛烧结，目的是去除多 余的粘合剂，使粉体初步成型，把初步成型的粉体和助熔剂进行混合，形成第二次烧结的前 驱体，第二次烧结为高温的还原气氛烧结，这是最终产品的形成过程。
[0023] 本发明的有益效果： 通过高温固相法实现粉体的高度均匀混合是比较困难的，而通过共沉淀法获得产品颗 粒团聚较严重，不容易分散。本发明中所得产品的颗粒一致性好，从应用角度，可以提高产 品发光性能的一致性，改善应用效果。
[0024] 本发明的方法可以提高产品的产率，降低产品的成本。
[0025] 本发明中原料的均匀混合可以减少杂质相的存在、提高中间相的转换程度和促进 反应的进行，进而可以提高产品颗粒的晶化程度，提高产品的发光量子效率。
[0026] 本发明所采用的方法不但实现了原料的高度均匀混合，同时也实现了对粉体成型 颗粒的控制。所获得的产品颗粒一致性好，晶化程度高，发光量子效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是对比例2所制荧光粉的SEM图。
[0028] 图2是本发明实施例1所制荧光粉的SEM图。
[0029] 图3是本发明实施例1、对比例1、对比例2的收率对比图。
[0030] 图4是本发明实施例1、对比例1、对比例2所制产品的发光强度对比图。
[0031]
【具体实施方式】： 将原料Lu2O3, Al2O3, CeO2按照化学计量比称量，然后加入到去离子水中，再加入粘合剂 (聚氧化乙烯ΡΕ0)，混合均匀，然后对此粉体浆料进行喷雾干燥，获得的产物为类球型的粉 体颗粒。对此粉体进行一次氧化气氛烧结，目的是去除多余的粘合剂，同时产品可以初步成 型。再加入助熔剂，进行二次烧结，这是产品的最后成型阶段，二次烧结的气氛是还原气氛， 烧结后获得的产品经过相应的后处理，即得产品。
[0032] 实施例1 : 称量 119.38g Lu203,50.98g Al2O3，L72g 〇6〇2和1.728 聚氧化乙烯加入到 IL 去离 子水中，然后放到球磨罐体中，60rpm进行研磨2h，将获得粉浆进行喷雾干燥，喷雾干燥 器的出口温度为85°C，将获得干燥粉体进行一次烧结，烧结气氛为空气气氛，烧结温度为 1100°C，烧结时间为2h，将获得的粉体过100目尼龙筛，然后混入15. 49g 5冲2和0. 86g H3BO3，采用V型混料机混合3h，再进行还原气氛烧结，烧结的温度为1550°C，烧结的时间为 2h，烧结气氛为H2:N2=3:2(体积比)，烧结后的粉体经过后处理工艺，形成产品。所得产品形 貌如图2所示。
[0033] 实施例2 按照表1中所述的工艺条件，按照实施例1的方法进行实施，实施例均能实现本发明的 发明目的。
[0034] 表 1
【权利要求】
1. 一种白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，制备步骤包括： (1) 按照化学计量比配原料，按所配原料重量的〇. 59T5%称取粘合剂，然后在去离子水 中采用球磨机进行湿法混合原料，获得均匀的粉浆，然后对粉浆进行喷雾造粒，获得高度分 散的类球型粉体前驱体； (2) 将粉体前驱体在氧化气氛中进行一次烧结，形成一次烧结粉体； (3) 将一次烧结粉体和助熔剂进行混合，还原气氛下，进行二次烧结，得白光LED用绿 色荧光粉。
2. 根据权利要求1所述的白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于， 所述的化学计量比配原料是指Lu203、Al203、Ce0 2的摩尔比值变化范围为：Lu203:Al203:Ce0 2= (2. 8?3. 1) : (4. 8?5. 15) : (0? 05?0? 1)。
3. 根据权利要求1所述的白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于， 所述粘合剂为聚氧化乙稀。
4. 根据权利要求1所述的白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于， 所述一次烧结工艺条件为：700°C?1300°C烧结2h。
5. 根据权利要求1所述的白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于， 所述二次烧结工艺条件为：1450°C?1580°C烧结1. 5h?5h。
6. 根据权利要求1所述的白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于 所述的喷雾造粒过程中，喷雾造粒机出口的温度为60°C ~120°C。
7. 根据权利要求1所述的白光LED用高效类球型绿色荧光粉的制备方法，其特征在于 所述的助熔剂为 H3B03, A1F3, SrF2, NH4F，BaF2, NH4C1，MgF2, CeF3, SrCl2, NaF 或 CaF2 或者任意 两种的组合，所述助熔剂用量比例为原料重量的1%~15%。
8. 根据权利要求1所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法，其特征在于第2)步中， 所述氧化气氛是指空气条件。
9. 根据权利要求1所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法，其特征在于第3)步中， 所述还原气氛是指氮气氢气混合还原气氛。
【文档编号】C09K11/80GK104371723SQ201410633772
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】杨志平, 赵金鑫 申请人:河北利福化工科技有限公司