[发明专利]一种白光LED用氮氧化物橙红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土发光材料技术领域，尤其是涉及一种白光LED用氮氧化物橙红色荧光粉及其制造方法。    

背景技术

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，是未来照明市场上的主流产品。

目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是显色指数低，色温高，不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性，各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。采用紫光LED芯片与三基色荧光材料组合的白光LED显色性得到明显提高，但是高效率荧光材料还比较缺乏，荧光材料之间存在颜色再吸收和配比调控问题，而且紫光LED芯片制备技术不成熟，国内还处于实验室研究阶段，这些因素导致近紫外转换型白光LED在短期内很难获得大规模应用。蓝光LED芯片激发红、绿荧光材料获得白光LED的方式具有前两种方式的优点：采用的是蓝光LED芯片，此类芯片国内外研究成熟，已经获得大规模应用；由芯片发出的蓝光与荧光材料转换出的红光和绿光混合，生成白光，具有良好的色彩还原性，符合人类视觉要求。

由红、绿色荧光材料匹配蓝光LED芯片制备的白光LED要想获得快速发展，其中一个关键因素是获得高性能红色、绿色荧光材料。目前，绿色荧光粉已经趋于成熟，但是，高亮度、化学稳定性好的红色荧光粉目前仍然缺乏。近年来，研究人员将注意力集中在Ce³⁺或者Eu²⁺激活的硫化物、氮化物、硅酸盐和磷酸盐。硫化物如 (Ca_1-xSr_x)S：Eu²⁺红色荧光材料，但是硫化物不稳定，在高温下容易分解，产生毒性物质，制备的白光LED寿命短，而且不符合环保要求。氮化物如Sr₂Si₅N₈：Eu²⁺等红色荧光材料（见美国专利US 6649946），这些材料具有良好的荧光特性，但是原料中碱土金属氮化物容易与空气和水蒸汽反应，制备工艺复杂，制得的粉体纯度低，目前还不能大规模生产。硅酸盐如Sr₃SiO₅黄色或橙黄色荧光粉（见美国专利US20070029526A1），尽管该类荧光材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，而且高纯二氧化硅原料价廉、易得，焙烧温度比铝酸盐体系低等特点，但其不能被蓝光芯片有效激发，且发射波长峰值在黄光区域。磷酸盐如Ca₄(PO₄)₂O：Eu²⁺红色荧光粉（见中国专利ZL 200710055669.0），尽管其蓝光芯片有效激发，且发射波长峰值在红光区域，但是磷酸盐荧光粉的发光效率低，热稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种白光LED用氮氧化物橙红色荧光粉及其制备方法及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：其白光LED用氮氧化物橙红色荧光粉具有如下化学表示式：

Sr_3 –xB₃N₃O₃：xEu²⁺

式中，x为0.001～0.10。

本发明氮氧化物橙红色荧光粉的制备方法包括如下步骤：

   按化学式Sr_3 –xB₃N₃O₃：xEu²⁺的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为碳酸锶、氮化硼和氧化铕，其中x为0.001～0.10；后加入助熔剂研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400～1600℃条件下烧结3～7小时，后冷却到室温得到所述氮氧化物橙红色荧光粉。