[发明专利]一种长波长高亮度氮化物红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管（LED）用氮化物红色荧光粉及其制备方法，属于固体发光材料技术领域。

背景技术

白光LED作为一种新型的固态光源，与传统的白炽灯和荧光灯相比，它具有节能、环保、高效等优点，被誉为第四代绿色光源。目前照明用白光LED是以蓝光芯片激发YAG：Ce³⁺黄色荧光粉实现，此种方法制备出的LED色温高，显色指数低，很难获得发光纯正、人眼感觉舒适的白光。为提高白光LED的显色指数，业界通常在黄粉中加入少量红色荧光粉，以得到高显色指数，纯正舒适的白光。现有红色荧光粉的波长多集中在600nm左右，以橙红色为主，并且发光强度较低，所以需要研制长波长高强度的红色荧光粉。

氮化物荧光粉体系是一个庞大的体系，尤其以氮化物红色荧光粉开发最为成熟。氮化物红色荧光粉可被紫外到可见光区宽带激发，并且通过改变荧光粉的化学组成，可以实现不同波长的红光发射，另一方面，其化学稳定性以及热稳定性优于其他基质的荧光粉，因此红色氮化物荧光粉被认为是一种最有潜力的LED红色荧光粉。最有代表性的是M₂Si₅N₈：Eu²⁺和CaAlSiN₃：Eu²⁺两种氮化物红色荧光粉。M₂Si₅N₈：Eu²⁺体系氮化物红粉可被蓝光激发，发射峰波长在580～630nm范围内，CaAlSiN₃：Eu²⁺比M₂Si₅N₈：Eu²⁺体系荧光粉具有更长发射波长的红光，发射峰波长在600～640nm范围内。而随着对LED光色度要求的提高，迫切需要640～680nm更长波长的红色荧光粉。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，提供一种长波长高亮度氮化物红色荧光粉及其制备方法。该红色荧光粉的发射波长在640～680nm、发光效率高、稳定性好、可被蓝光有效激发，满足高品质白光LED的应用要求，所述红色荧光材料以氮化物为基质，化学结构式为：

Ca_1-x-yM_xAlSiN₃：yEu²⁺，M为Ba、Sr中一种或两种，0≤x≤0.5；0.001≤y≤0.5。上述x代表Ba或Sr的摩尔百分比系数，y代表Eu2+替换Ca2+的摩尔百分比系数。

本发明所述长波长高亮度氮化物红色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

（a）将CaCO₃、MCO₃、AlN、Si₃N₄和Eu₂O₃按化学式组成及化学计量比称取所需原料；

（b）将上述原料、助熔剂、还原剂放入球磨罐中进行球磨，使物料混合均匀；

（c）将上述混合物在保护气氛中分段进行焙烧；

（d）再经后处理，即可制成一种高亮度长波氮化物红色荧光粉。

步骤（2）中所述助熔剂选用BaF₂，NaF，LiF，KF和NH₄F中的一种或几种，助熔剂的加入量为物料质量的0-5%。助熔剂的加入一方面可以显著降低荧光粉的烧成温度，另一方面F^-离子进入晶格显著增强荧光粉的发光强度。

步骤（b）中所述的还原剂为聚乙二醇400或聚乙二醇600，加入量为物料质量的5～10%，加入聚乙二醇进行球磨可使物料分散均匀，有利于Eu₂O₃的掺杂。

步骤（b）中的球磨时间为1-3小时。

步骤（c）中的分段焙烧是在真空气氛管式炉中进行。

步骤（c）中的保护气氛为氢气和氮气的混合气氛，其中氮气与氢气的体积比为95:5～80:20。

步骤（c）中的分段焙烧，第一段焙烧温度为600～900℃，时间为1-3小时，采用快速升温，升温速率为8～10℃/min，使还原剂完全碳化；第二段的焙烧温度为1500～1800℃，时间为4～15小时，升温速率为2～3℃/min。