[发明专利]一种锰离子激活的铝酸盐红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种能被紫外和蓝光LED芯片有效激发的四价锰离子激活的红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

高效低能耗寿命长的白光LED半导体固态照明技术被认为是21世纪照明和显示领域的重大突破，被认为是继白炽灯之后的第四代光源。它具有工作电压低，发光效率高，寿命长，性能稳定，无污染，受到各国的高度重视，并逐步进入实用阶段。目前白光LED主要有三种实现方式，第一种是直接由红、绿、蓝三种LED芯片组装成白光；第二种是蓝光LED芯片上涂覆能被蓝光有效激发的黄色荧光粉，由蓝光和黄光混合成白光；第三种是紫光或紫外LED芯片上涂覆三基色荧光粉，或宽带的蓝绿色和橙红色两组分荧光粉，或多组分荧光粉混合成白光。以GaN蓝光LED和Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce)黄色荧光粉作为光转换材料实现白光的技术方案成为白光LED的主流，但是由于缺少红色成分导致所制成的白光LED显色指数较低，色温较高，为此研究人员通过向YAG:Ce中添加红粉以达到提升显色指数的目的。目前LED用红色荧光粉多为Eu²⁺，Ce³⁺等稀土离子激活的硫化物和氮(氧)化合物以及Eu³⁺激活的Y₂O₃和Y₂O₂S等。硫化物体系稳定性较差，光衰较大，且在制备过程中常常采用H₂S等有毒气体作为硫化剂，容易对周围环境造成污染。而氮化物体系的合成条件都比较苛刻，荧光粉的合成一般都要在高温高压下才能完成。由于制备过程中用到在空气中不能稳定存在的原料，如:EuN，CeN等，原料的混合和研磨必须在干燥的充满高纯氮气的手套箱内才能完成，所以就严重影响了氮化物荧光粉的商业化。对于Eu³⁺激活的荧光粉，由于其在近紫外区的吸收来自于Eu³⁺的禁阻的f-f跃迁吸收，是窄带吸收，比较难与LED芯片相匹配。因此，新型红色荧光粉的开发对于白光LED技术的发展及应用非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在250~500nm光的激发下发出位于620~700nm的红色光线，适合于紫外和蓝光LED芯片的红色荧光粉及其制备方法。

本发明所述锰离子激活的铝酸盐红色荧光粉的化学通式如下：M_1-xAl₁₂O_19-2xA_2x:Mn_x,；其中，M为Mg，Ca，Sr或Ba中的至少一种，A为Cl或F，0＜x≤0.1。

上述锰离子激活的铝酸盐红色荧光粉的制备方法步骤如下：

1) 以Mg，Ca，Sr，Ba或Mn的氧化物或相应的盐类，三氧化二铝，以及含Cl，F离子的卤化物作为反应原料，按照上述化学通式M_1-xAl₁₂O_19-2xA_2x:Mn_x的化学计量比称取反应原料；

2) 按照步骤1)中反应原料总质量的0.1~2%的比例取H₃BO₃，Li₂CO₃或Na₂CO₃作为助熔剂；

3) 将反应原料和助熔剂混合均匀后，置于刚玉坩埚中，放入高温炉，先在600~800℃烧结1~2小时，冷却后取出，将灼烧产物研磨后再在1500~1630℃烧结4~10小时；

4) 粉碎烧结后的粉末，水洗后，过400目筛，水粉分离后，烘干，即得到锰离子激活的铝酸盐红色荧光粉。

步骤1)中的Cl，F离子的卤化物为MgCl₂, MgF₂, CaCl₂, CaF₂, SrCl₂, SrF₂, BaCl₂, BaF₂, NH₄Cl或NH₄F中的一种。

本发明的锰离子激活的铝酸盐红色荧光粉具有以下优点：