[发明专利]一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料及其制备方法和用途，具体地说是一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

在照明领域，白光LED被认为是取代传统的白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯的第四代照明光源。基于发光二极管的（Light-EmittingDiode，LED）白光LED器件具有高效、节能、环保、体积小、寿命长、可靠性高等优点，被广泛应用在各种照明和显示领域。

目前，实现白光LED的途径主要有两种：（1）蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，蓝光和黄光混合成白光；（2）紫光（或紫外）LED芯片激发红、绿、蓝三种荧光粉，红、绿、蓝光混合成白光。基于第一种白光LED的形成机理，行业内的技术人员积极开展了黄色荧光粉基质的研究，如日亚化学（Nichia）专利US5998925研发了化学通式为(Y_1-x,Sm_x)₃(Al_1-y,Ga_y)₅O₁₂:Ce³⁺；又如，欧司朗（Osram）专利US6669866报道了化学通式为(Tb_1-x-y,Re_x,Ce_y)₃(Al,Ga)₅O₁₂（简写TAG:Ce³⁺）的黄色荧光粉，等等。在这些荧光粉中，大家更为公知且应用更加成熟的黄色荧光粉主要是YAG:Ce³⁺，它能够被440-480nm的蓝光LED芯片有效激发，与蓝光互补形成白光；而且YAG:Ce³⁺荧光粉的发射光谱相当宽广，对波长的误差容忍度相对较大，让封装者在制造白光LED时可以提高效率而降低成本，更适合用于高色温的白光LED，这也是YAG:Ce³⁺荧光粉只所以受到业界广泛使用的主要原因。但是，YAG:Ce³⁺也存在一定缺陷，如反应合成的荧光粉粒径大小不易控制、作为激活剂的稀土材料价格较高、无法配出暖色系等。因此，行业内非常有必要继续开发各项性能更加优秀的黄色荧光粉，以为实现白光LED提供更多可选基质。

众所周知，在荧光粉的研发制备中，不掺杂稀土元素，单一纯基质发光的荧光粉屈指可数，特别是在硅酸盐荧光粉的制备中，几乎无一例地掺杂了稀土元素，这必然使得所制备的荧光粉成本高昂，后期推广使用受到一定局限。可见，行业内若能开发出不掺杂稀土离子的硅酸盐荧光粉，以低成本、高性能的硅酸盐为基质来实现白光LED，应该具有很高的经济价值和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉及其制备方法和应用，以提供一种作为获取白光LED的黄色荧光粉基质，解决现有硅酸盐基质均需掺杂稀土离子才能发光导致成本较高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉，该荧光粉的化学通式为其化学式为Ca_xSr_yMg_2-x-y (Si₂O₆)，其中0.75≤x≤0.90，0.1≤y≤0.2。

本发明提供的非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉优选为Ca_0.75Sr_0.2Mg_1.05(Si₂O₆)。

本发明还提供了一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

（a）按照荧光粉的化学通式Ca_xSr_yMg_2-x-y (Si₂O₆)中各元素的摩尔比称取含有Ca、Sr、Mg、Si元素的氧化物或碳酸盐，混合，研磨，得混合物，所述化学通式中0.75≤x≤0.90，0.1≤y≤0.2；

（b）将所述混合物置于还原气氛中，加热升温至1250-1350℃焙烧4-8h，得烧结体；

（c）将所述烧结体冷却至室温后研磨，得非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉。

本发明提供的黄色荧光粉的步骤（a）所述化学通式中x=0.75，y=0.2。

本发明提供的黄色荧光粉的步骤（a）所述研磨时间优选为15-30min。