[发明专利]一种红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉及其制备方法，特别涉及一种红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED是一种新型直接将电能转换成白光的固态照明光源，与传统的白炽灯和荧光灯等光源相比，它具有体积小、效率高、寿命长、电压低、节能环保等诸多优点，被广泛应用于照明和显示光源领域，成为白炽灯、荧光灯、高压气体放电等之后的第四代光源。

目前，白光LED的实现方法主要有三种形式：第一种是蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合发射白光，此方法主要采用YAG黄色荧光粉作为黄色发光材料，其化学式为Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(美国专利US5,988,925和欧洲专利EP862,794)，制备的白光LED发光效率远超过白炽灯和荧光灯，但因YAG荧光粉发射光谱中缺少红光成分，导致所合成的白光LED显色指数偏低，色温偏高，限制了白光LED在低色温高显色照明领域的应用；第二种是蓝光芯片与红色和绿色荧光材料组合发射白光，该方法中绿色荧光粉已经趋于成熟，但是蓝光激发高亮度、化学稳定性好的红色荧光粉目前仍然比较缺乏；第三种是紫光或近紫外光LED芯片与红绿蓝三基色荧光材料组合发射白光，由于三基色混色出的颜色区域是三基色的色坐标对应的点围成的三角形区域，所以只需改变三种荧光粉的量就可以调制出想要色温的白光，该法制得的白光LED显色性得到明显提高，具有良好的色彩还原性，然而目前用于实现白光LED的三基色荧光粉仍然比较缺乏，发光效率不理想。

近年来研究人员将注意力集中在Ce³⁺或Eu²⁺激活的硫化物、氮化物、氮氧化物、硅酸盐类荧光粉。硫化物不稳定易分解；氮化物如Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺等荧光材料(美国专利US6649946)具有优良的荧光特性，但合成条件苛刻，成本高，且难以得到高纯度粉体；硅酸盐黄色或橙色荧光粉具有原料价格低廉、灼烧温度相对较低等优点，但化学稳定性和热稳定性较差；氮氧化物荧光粉兼具制备工艺简单和热稳定性好的优点，但合成温度还是相对较高(一般在1500℃以上)。

氟氧化物荧光粉兼具传统荧光粉制备工艺简单和氮化物热稳定性好等优点，在白光LED领域得到广泛重视，而氟铝酸锶基质荧光粉因其优良的发光性能成为发光材料领域的研究热点。目前，氟铝酸锶基质荧光粉的研究主要集中在以下几个方面：(1)基质缺陷的发光；(2)单掺不同的激活离子得到不同的发射波长，比如单掺Eu³⁺、Ce³⁺和Tb³⁺离子分别得到红光、蓝光和绿光发射；(2)改变基质阳离子的组成使荧光粉的发光性能发生变化。

发明内容

本发明设计开发了一种红色荧光粉及其制备方法。本发明则通过引入氮元素，改变基质中阴离子的比例，进而调节荧光粉Eu³⁺离子的发光性能。

本发明提供的技术方案为：

一种红色荧光粉，具有式I所示的原子比：

Sr_3-xAl_(1-z)M_zO_4-yN_yF:xEu³⁺  I；

其中：元素M为Al、Si或B，0＜z＜1，z＝3y/m，m为元素M的化合价态；0.001＜x＜0.14；0.01＜y＜0.18。

优选的是，所述的红色荧光粉中，其中，元素M为Si，y取值为0.06。

优选的是，所述的红色荧光粉中，其中，元素M为B，y取值为0.05。

优选的是，所述的红色荧光粉中，其中，元素M为Al，y取值为0.03。

一种红色荧光粉的制备方法，包括：

步骤1、将含有Sr的化合物、含有Eu的化合物、含有F的化合物、含Al的化合物和含M的氮化物混合，得到混合固体粉末；

步骤2、将混合固体粉末在氮气气氛中烧结，得到原子比为的Sr_3-xAl_(1-z)M_zO_4-yN_yF:xEu³⁺的化合物；

元素M为Al、Si或B，0＜z＜1，z＝3y/m，m为元素M的化合价态；

0.001＜x＜0.14；

0.01＜y＜0.18。