一种LED用绿色荧光粉及其制备方法

摘要

本发明涉及一种LED用绿色荧光粉及其制备方法，它的化学式为MSr2‑xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；其中0＜x≤0.03；该荧光粉能被338～450nm光激发，发射出中心波长在500‑550nm纳米附近的绿色荧光，发光强度高、稳定性好。

权利要求

1.一种LED用绿色荧光粉，其特征在于：它的化学式为MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；其中0＜x≤0.03；

所述的LED用绿色荧光粉的制备方法包括如下步骤：

（1）以含有金属M的盐、含有Sr的盐、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0＜x≤0.03，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；

（2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为950～1200℃，煅烧时间为5～8小时，重复本步骤1～3次；

（3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为6～9小时，得到一种LED用绿色荧光粉。

2.根据权利要求1所述的LED用绿色荧光粉，其中所述的绿色荧光粉能被338～450nm光激发，发射光谱位于470～600nm，发射峰位于500-550nm绿色光区。

3.根据权利要求1所述的LED用绿色荧光粉，所述的含有金属M的盐包括碳酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的一种。

4.根据权利要求1所述的LED用绿色荧光粉，所述还原气氛为氮氢混合气或CO气。

5.根据权利要求1所述的一种LED用绿色荧光粉，步骤（2）所述的煅烧温度为1000～

1100℃，煅烧时间为7-8小时。

6.根据权利要求1所述的LED用绿色荧光粉，步骤（3）所述的煅烧温度为650～750℃，煅烧时间为8～9小时。

说明书

一种LED用绿色荧光粉及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种绿色荧光粉，具体而言涉及一种具有高的发射效率的绿色荧光粉及其制备方法。

背景技术

[0002] 白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源。荧光粉作为白光LED的重要组成部分，对于改善该类LED的发光效率、使用寿命、色温、显色指数等性能指标具有重要的意义。

[0003] 对于白光LED，其目标是获取发光效率高、使用寿命长、节电效果明显的白光光源，目前，普遍采用的有三种产生白光的途径：1、蓝光LED芯片激发黄色荧光粉；2、采用红绿蓝三色LED芯片组装形成白光LED光源；3、采用紫外、深紫外LED芯片激发三基色荧光粉。其中，采用LED激发荧光粉发光形成混合白光LED的光转换法是当前的主流技术，已见报道的发光效率最高和已商业化生产的白光LED产品都是基于该方法。目前，已商品化的主要是蓝色LED芯片与YAG荧光粉的黄光组合而成的单芯片型高亮度白光LED，但是这种产品应用于一般的照明场合会由于其自身固有缺陷，如缺少红光而导致显色性不好；另外，黄色YAG荧光粉还存在不能被360～420纳米长波紫外至蓝紫光有效激发，发光效率低的缺点。当前，InGaN芯片的发射波长已可蓝移到近紫外区，能够为荧光粉提供更高的激发能量。紫外或近紫外LED与三基色荧光粉的组合，其显色性最好，荧光材料发光效率较低，色温在2500～10000K范围内任意匹配。因此，开发新型高效的、热稳定性好的红色、绿色和蓝色荧光粉是提高白光LED发光质量的关键。硅酸盐类荧光粉由于原料便宜、结构稳定，在LED照明中具有广阔的应用前景。

发明内容

[0004] 本发明提供一种LED用绿色荧光粉，具有粒度小而均匀，发光亮度高、发射效率高、色纯度及热稳定性好的优点，可以在白色LED照明系统、等离子显示板、绿色或其它彩色LED系统中广泛使用。

[0005] 具体而言，本发明提供一种LED用绿色荧光粉，它的化学式为MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；其中0＜x≤0.03。

[0006] 优选地，0.02≤x≤0.025，即化学式可以为MSr1.98AlSi2O8:0.02Eu2+，2+
MSr1.975AlSi2O8:0.025Eu 。

[0007] 所述的绿色荧光粉能被338～450nm光激发，发射光谱位于470～600nm，发射峰位于500-550nm绿色光区。

[0008] 本发明另一方面涉及所述的LED用绿色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

[0009] （1）以含有金属M的盐、含有Sr的盐、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0＜x≤0.03，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；

[0010] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为950～1200℃，煅烧时间为5～8小时，重复本步骤1～3次；

[0011] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为6～9小时，得到一种LED用绿色荧光粉。

[0012] 在本发明的一个具体的实施方式中，所述的含有金属M的盐包括碳酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐中的一种。

[0013] 在本发明的一个具体的实施方式中，所述还原气氛为氮氢混合气或CO气。

[0014] 在本发明的一个具体的实施方式中，步骤（2）所述的煅烧温度为1000～1100℃，煅烧时间为7-8小时。

[0015] 在本发明的一个具体的实施方式中，步骤（3）所述的煅烧温度为650～750℃，煅烧时间为8～9小时。

[0016] 本发明的另一方面涉及所述的LED用绿色荧光粉的应用，将其配合适量的红色荧光粉，涂敷和封装于InGaN二极管外，制备白光LED照明器件。

具体实施方式

[0017] 通过下面的实施例可以对本发明进行进一步的描述, 然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解, 在不背离本发明的精神和范围的前提下, 可以对本发明进行各种变化和修饰。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细的描述。

[0018] 通过具体的实例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。

[0019] 本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。

[0020] 实施例1：

[0021] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+的组合，二者的摩尔比1：3；其中0.02≤x≤0.025；

[0022] 制备方法包括如下步骤：

[0023] （1）以硫酸钠、碳酸锂、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式2+
MSr2-xAlSi2O8:xEu 中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+和锂离子Li+的组合，二者的摩尔比1：3；

[0024] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为7小时，重复本步骤2次；

[0025] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为8小时，即得。

[0026] 实施例2：

[0027] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+的组合，二者的摩尔比1：3；其中0.02≤x≤0.025；

[0028] 制备方法包括如下步骤：

[0029] （1）以氯化钠、碳酸锂、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+和锂离子Li+的组合，二者的摩尔比1：3；

[0030] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间为8小时，重复本步骤1次；

[0031] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为9小时，即得。

[0032] 实施例3

[0033] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+的组合，二者的摩尔比1：3；其中0.02≤x≤0.025；

[0034] 制备方法包括如下步骤：

[0035] （1）以碳酸钠、硝酸锂、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式2+
MSr2-xAlSi2O8:xEu 中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+和锂离子Li+的组合，二者的摩尔比1：3；

[0036] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1050℃，煅烧时间为7.5小时，重复本步骤2次；

[0037] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间为8.5小时，即得。

[0038] 对比例1：

[0039] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+；其中0.02≤x≤0.025；

[0040] 制备方法包括如下步骤：

[0041] （1）以硫酸钠、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+；

[0042] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为7小时，重复本步骤2次；

[0043] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为8小时，即得。

[0044] 对比例2：

[0045] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为锂离子Li+，其中0.02≤x≤0.025；

[0046] 制备方法包括如下步骤：

[0047] （1）以碳酸锂、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为锂离子Li+；

[0048] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为7小时，重复本步骤2次；

[0049] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为8小时，即得。

[0050] 对比例3：

[0051] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钾离子K+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；其中0.02≤x≤0.025；

[0052] 制备方法包括如下步骤：

[0053] （1）以硫酸钾、碳酸锂、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为钾离子K+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；

[0054] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为7小时，重复本步骤2次；

[0055] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为8小时，即得。

[0056] 对比例4

[0057] 一种LED用绿色荧光粉，MSr2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：1；其中0.02≤x≤0.025；

[0058] 制备方法包括如下步骤：

[0059] （1）以硫酸钠、碳酸锂、硫酸锶、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MSr2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：1；

[0060] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为7小时，重复本步骤2次；

[0061] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为8小时，即得。

[0062] 对比例5

[0063] 一种LED用绿色荧光粉，MCa2-xAlSi2O8:xEu2+，其中M为钠离子Na+和锂离子Li+，二者的摩尔比1：3；其中0.02≤x≤0.025；

[0064] 制备方法包括如下步骤：

[0065] （1）以硫酸钠、碳酸锂、硫酸钙、氧化铝、纳米二氧化硅、氧化铕为原料，按化学式MCa2-xAlSi2O8:xEu2+中元素的摩尔比称取原料，其中0.02≤x≤0.025，研磨并混合均匀；M为+ +钠离子Na和锂离子Li，二者的摩尔比1：3；

[0066] （2）将得到的混合物在还原气氛下煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为7小时，重复本步骤2次；

[0067] （3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛下煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为8小时，即得。

[0068] 实施例4 性能测试：

[0069] 将实施例1-3以及对比例1-5所得的白光 LED 用绿色荧光粉与分别与市售红粉搭配后进行光效率和显色指数的测试，测试结果见表1。

[0070] 表1

[0071] 组别       白光LED光效率（lm/W）     显色指数

[0072] 实施例1    141                     90

[0073] 实施例2    142                     92

[0074] 实施例3    140                     90

[0075] 对比例1    96                      80

[0076] 对比例2    100                     76

[0077] 对比例3    90                      72

[0078] 对比例4    102                     79

[0079] 对比例5    93                      73。

[0080] 表1的数据表明，本发明实施例1-3具有优良的显色指数和发光效率，而对比例1-5分别省略钠、锂，或者用钾替换钠，改变钠和锂的配比以及用钙替换锶都会使光效率和显色指数显著下降。此外本发明绿色荧光粉颗粒均匀，分散性较好，结晶性好，在波长为360nm激光的激发测得本发明实施例1-3绿色荧光粉的衰减时间分别为 0.813 微秒，0.815微秒，0.810微秒，这充分说明本发明荧光粉寿命长。