專利名稱：一種紫外激發白光的led用熒光粉及其制備方法
技術領域：
本發明屬于功能材料技術領域，涉及發光二極管用單一基質熒光粉及其制備方法。
背景技術：
近年來，隨著發光波長范圍在35(T410nm紫外LED芯片的出現，為白光LED用熒光粉提供了新的發展空間。由于紫外光對肉眼不可見，紫外激發型白光LED的顏色只由熒光粉決定，因此所得到的白光具有顏色穩定、流明效率高等優點。紫外激發白光的LED有兩種組合一種是紫外LED芯片+紅綠藍熒光粉，另一種是紫外LED芯片+單一基質白色熒光粉。前者因熒光粉各自的光衰和驅動電流不一樣，所得到的白光不穩定。而后者完全可以克服以上缺點，并且成本較低。因此，紫外激發白光的LED用單一基質白光熒 光粉成為近年來熒光粉的研究熱點。(Kim S K, Jeon P E, Park Y H, Chio J C，Park HL, Kim G C，Kim T ff. White-light generation through ultraviolet-emitting diodeand white-emitting phosphor. Appl. Phys. Lett. , 2004,85(17):3696;Guo N, Huang YJ, Yang M, Song Y H, Zheng Y H, You H P. A tunable single-component warm white-lightSr3Y (PO4) 3:Eu2+, Mn2+phosphor for white-light emitting diodes. Phys. Chem. Chem.Phys.2011,13:15077-15082;Zhang J, Wang Y H, Zhang F,Huang Y.Single-PhaseWhite-emitting Ca8MgGd (PO4) 7: Ln3+, Mn2+ (Ln3+=Ce3+, Tb3+, and Dy3+) for Mercury-FreeLamps. J. Electrochem. Soc. 2011, 158 (4) : J110-J114)。釩酸鹽基質是一種性能優良的紫外激發白光的LED用單一基質熒光粉的發光材料。釩酸鹽基質發光材料因具有合成溫度較低、化學穩定性和熱穩定性較好、發光強度高等優點而在顯示顯像、高壓汞燈、X射線增感屏以及激光材料等領域得到廣泛的應用。日本研究人員“Photoluminescence property of vanadates M2V2O7 (M:Ba, Sr and Ca)，，(NakajimaT, Isobe M, Tsuchiya T,Ueda Y, Manabe T. Opti. Mater. 2010, 32:1618-1621.) 一文中報道采用制備了對稱性較低的偏釩酸鹽系列M2V2O7 (M=Ba, Sr和Ca)熒光粉，該文獻指出采用高溫固相法在750°C退火24小時合成三斜晶系的M2V2O7 (M=Ba, Sr和Ca)熒光粉，其激發光譜在320nnT370nm區間有很寬的紫外峰，可以被紫外LED有效激發。在353nm的紫外光激發下，測得該熒光粉發射光譜的強發射峰位于400nnT700nm之間的可見光。盡管該文獻所報道的單一基質熒光粉M2V2O7，其制備方法簡單；但由于紅光部分相對較弱而使得顯色指數偏低，而且只有一種燒結溫度以及燒結時間過長，難以認定最佳的燒結溫度，并且用于制備的原材料碳酸鹽在750°C下難以完全分解，從而大大地降低了熒光粉的發光強度。

發明內容
本發明提供一種紫外激發白光的LED用熒光粉及其制備方法，該熒光粉為摻Eu3+的單一基質(Sr2V207:Eu3+)，在紫外光激發下具有較強的白光發光強度和較高的顯色性能；該熒光粉主要通過高溫固相法工藝制備，其中通過摻雜Eu3+離子于基質晶體，能夠增強熒光粉的紅色部分，從而提高了顯色性能，同時在高于900°C的溫度下燒結，讓碳酸根離子充分分解，結晶性更強，并使離子充分進入Sr2V2O7基質晶格以取代Sr2+離子，能夠有效減少燒結時間，從而降低單一基質紫外激發白光熒光粉的生產成本。本發明技術方案是一種紫外激發白光的LED用熒光粉，為一種摻Eu3+離子的Sr2V2O7粉體材料，其晶向結構為三斜晶向，其分子式可表示為EuxSr2_xV207，其中0〈x ( 0. 24。上述紫外激發白光的LED用熒光粉的制備方法，包括以下步驟步驟I :備料。稱取相應質量的SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末，其中Sr、V和Eu之間的摩爾比為(2-x) :2:x，其中0〈x ( 0. 24。步驟2 :混料。將步驟I稱取的原料混合均勻，得到混合料。 步驟3 :燒結。將步驟2所得混合料放入清潔的剛玉坩堝，在900°C 1200°C下燒結31小時，冷卻后研磨、過篩得到最終的紫外激發白光的LED用熒光粉。 上述技術方案中，步驟2混料時，可將步驟I所稱取的原料放入瑪瑙容器中以研磨方式混料；具體研磨時，可先將步驟I所稱取的原料放入瑪瑙容器中一次研磨0. 5到2小時，然后取出一次研磨料在40(T50(rC下預燒1 2小時，最后將預燒料二次研磨0. 5到2小時，得到均勻混合的混合料。其中預燒作用是提高Eu2O3粉末在SrCO3粉末和NH4VO3粉末中的擴散程度，進一步提高混合料的均勻性。上述技術方案中，步驟3燒結時的升溫速度和降溫速度為2飛。C /min。本發明的有益效果是本發明提供的紫外激發白光的LED用熒光粉，在單一基質Sr2V2O7中摻入適量的Eu3+以取代Sr2+離子，相比于單一基質Sr2V2O7的紫外激發白光熒光粉，能夠增強熒光粉的紅色部分，從而提高了顯色性能。制備過程采用SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末為原料，通過高溫固相反應法，在高于900°C的溫度下燒結，讓碳酸根離子充分分解，結晶性更強，并使離子充分進入Sr2V2O7基質晶格以取代Sr2+離子，能夠有效減少燒結時間，從而降低單一基質紫外激發白光熒光粉的生產成本。


圖I為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7:Eu3+)的X射線衍射P曰。圖2為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7:Eu3+)的EDS圖。圖3為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7:Eu3+)的SEM圖。圖4為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7 = Eu3+)在518nm監測下的激發光譜(吸收光譜)。圖5為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7:Eu3+)在355nm監測下的發射光譜(對應燒結溫度900°C，燒結時間8小時)。圖6為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7:Eu3+)在355nm監測下的發射光譜(對應燒結溫度1000°c，燒結時間5小時)。圖7為本發明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉(Sr2V2O7:Eu3+)在355nm監測下的發射光譜(對應燒結溫度1200°C，燒結時間3小時)。
具體實施例方式一種紫外激發白光的LED用熒光粉，為一種摻Eu3+離子的Sr2V2O7粉體材料，其晶向結構為三斜晶向，其分子式可表示為EuxSr2_xV207，其中0〈x ( 0. 24。其制備過程如下步驟I :稱取相應質量的SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末，其中Sr、V和Eu之間的摩爾比為(2-x) :2:x，而 x=0、0. 04,0. 08,0. 12,0. 16,0. 20 和 0. 24 (其中 x=0 的實施例為對比實施例)。步驟2 :將步驟I所得7種配比的原料分別混合均勻，得到7種配比的混合料；混料時，可將步驟I所稱取的原料放入瑪瑙容器中以研磨方式混料；具體研磨時，可先將步驟I所稱取的原料放入瑪瑙容器中一次研磨0. 5到2小時，然后取出一次研磨料在40(T50(TC 下預燒廣2小時，最后將預燒料二次研磨0. 5到2小時，得到均勻混合的混合料。步驟3 :將步驟2所得7種配比的混合料放入清潔的剛玉坩堝，在900°C 1200°C下燒結31小時，冷卻后研磨、過篩得到最終7種配比的紫外激發白光的LED用熒光粉。具體燒結工藝為1)燒結溫度900°C、燒結時間8小時，升溫速度和降溫速度為2飛。C /min ;2)燒結溫度1000°C、燒結時間5小時，升溫速度和降溫速度為2飛。C /min ;3)燒結溫度1200°C、燒結時間3小時，升溫速度和降溫速度為2飛。C /min。對上述7種配比下的紫外激發白光的LED用熒光粉進行X射線衍射譜分析(如圖I所示)，圖I表明本發明制備的Sr2V2O7 = Eu3+白色熒光粉很好地對應了三斜晶系Sr2V2O7(JCPDS97-002-0401)，且基本上沒有雜相，說明Eu3+離子基本在Sr2V2O7晶格中。利用電子能譜EDS對粉體進行成分分析(如圖2所示)，圖2表明本發明制備的Sr2V2O7 = Eu3+白色熒光粉的成分以及原子數比都很好符合預先設定的參數。利用SEM對本發明制備的Sr2V2O7IEu3+白色熒光粉進行形貌和顆粒大小分析(如圖3所示)，圖3表明本發明制備的Sr2V2O7IEu3+白色熒光粉的平均顆粒約為3飛ii m，與白光LED封裝尺寸(2 20 u m)符合很好。為了分析熒光粉的發光性能，我們利用RF-5301PC熒光光度計對熒光粉進行分析測試。圖4為在波長518nm的監測下熒光粉的吸收光譜，發現在320nnT370nm有很強的吸收，與白光LED的近紫外和紫光芯片匹配較好。同時發現Eu3+摻雜濃度為6% (x=0. 12)的吸收最強。隨后，測試了在355nm (圖5、圖6和圖7)監測下的發光光譜，與前面吸收光譜相吻合。在355nm監測下主峰位置為518nm的光譜強度隨濃度增加而增加，半高寬為140nm，在摻雜濃度為6%時發生熒光猝滅，而主峰位置為613nm的紅光部分隨濃度一直增加，色坐標接近國際標準NTSC (0. 33，0. 33)，具有高顯色性。通過上述分析與測試，表明制備的紫外激發白光的LED用熒光粉具有良好的光致發光性能，尤其是在Eu3+摻雜濃度為6% (x=0. 12)時，具備優異的光致發光性能，因此本發明為白光LED提供了一種全新的紫外激發單一基質Sr2V2O7 = Eu3+白色熒光粉，從而有效地降低了生產成本。本發明為白光LED提供了一種性能優異、成本較低的粉料，從而為白光LED的大面積普及提供了一種可能。
權利要求
1.ー種紫外激發白光的LED用熒光粉，為ー種摻Eu3+離子的Sr2V2O7粉體材料，其晶向結構為三斜晶向，其分子式可表示為EuxSr2_xV207，其中0〈x彡O. 24。
2.ー種紫外激發白光的LED用熒光粉的制備方法，包括以下步驟 步驟I :備料；稱取相應質量的SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末，其中Sr、V和Eu之間的摩爾比為(2-χ) :2:x,而x=0 O. 24; 步驟2 :混料；將步驟I稱取的原料混合均勻，得到混合料； 步驟3 :燒結；將步驟2所得研磨混合料放入清潔的剛玉坩堝，在900°C 1200°C下燒結31小時，冷卻后研磨、過篩得到最終的紫外激發白光的LED用熒光粉。
3.根據權利要求2述的紫外激發白光的LED用熒光粉的制備方法，其特征在干，步驟2所述混料方式為研磨混料。
4.根據權利要求3述的紫外激發白光的LED用熒光粉的制備方法，其特征在于，所述研磨混料過程為先將步驟I所稱取的原料放入瑪瑙容器中一次研磨O. 5到2小時，然后取出一次研磨料在400飛00で下預燒Γ2小時，最后將預燒料二次研磨O. 5到2小時，得到均勻混合的混合料。
5.根據權利要求2述的紫外激發白光的LED用熒光粉的制備方法，其特征在干，步驟3燒結時的升溫速度和降溫速度為2飛。C /min。
全文摘要
一種紫外激發白光的LED用熒光粉及其制備方法，屬于功能材料技術領域。所述紫外激發白光的LED用熒光粉為一種摻Eu3+離子的Sr2V2O7粉體材料，其晶向結構為三斜晶向，其分子式可表示為EuxSr2-xV2O7，其中0<x≤0.24。制備時以SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末為原料，控制r、V和Eu之間的摩爾比為(2-x):2:x，其中0<x≤0.24；通過高溫固相反應法，在900~1200℃的溫度下燒結3~8小時所得。本發明提供的紫外激發白光的LED用熒光粉，相比于單一基質Sr2V2O7的紫外激發白光熒光粉，能夠增強熒光粉的紅色部分，從而提高顯色性能。本發明提供的白色熒光粉穩定性好、制備方法簡單、易工業化、重復性較好。
文檔編號C09K11/69GK102827604SQ20121035167
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者楊維清, 林媛, 趙博文, 黃莉, 徐國梁, 王策 申請人:電子科技大學, 成都信息工程學院