一种掺杂Eu2+的蓝光荧光材料及其制备方法和白光LED发光装置与流程

本发明属于无机发光材料技术范畴，尤其涉及一种掺杂eu²⁺的蓝光荧光材料及其制备方法和白光led发光装置。

背景技术：

当前，led是基于半导体技术作为新型的固态光源，因其具有节能、环保，安全等优良特性，将白炽灯等耗电的传统光源替换为节能的led灯，被认为是全球降低电能消耗的重要一步，并在照明和显示领域已经得到了广泛的应用。

在照明领域，作为白光led合成所需的红、绿、蓝三基色荧光粉大都是稀土或过渡金属掺杂的，此类发光主要取决于激活剂在基质中合适位点的占据而产生发光。蓝光发射的荧光粉基于紫外光芯片实现白光led器件亦可用于固态照明行业，因此对于新型蓝色荧光粉的探索仍是势在必行。典型的pc-wled通常是由蓝色(460nm)与黄色yag荧光粉(y3al5o1:ce³⁺)在gan芯片中组合而成。这种pc-wled很容易受到影响，并且显色指数(ra<75)和相关的颜色温度(cct>4500k)，由于在长波长区域没有红光成分，导致寒冷白光。为了克服这一缺陷，实现高质量暖白照明的另一种方法是将近紫外(n-uv；380-420nm)led芯片与三色(红、蓝和绿色)荧光粉。因此，具有优异热稳定性的高效三色荧光粉材料是不可缺少的。研发新型蓝光材料，是得到能够与led芯片相匹配的发光材料的现阶段面临的重要课题。因此，宽带蓝色荧光粉是一种很有前途的荧光粉，并结合低成本策略实现蓝光发射，这对于相关发光材料和发光装置的发展具有重要的意义。(chem.mater.2018,30,7,2389–2399)

目前，应用于白光led的荧光粉主要有两大体系，即掺杂荧光粉和无掺杂两大类。掺杂荧光粉包括常见的稀土ce³⁺、eu²⁺、eu³⁺、bi³⁺掺杂和过度金属cr³⁺、ni²⁺、mn²⁺、mn⁴⁺掺杂；无掺杂荧光粉包括常见的钨酸盐、钒酸盐等。稀土掺杂的荧光粉表现较强的发光性能，特别是eu²⁺，具有f-d电子构型，由于其宽的激发/发射带被认为是良好的激活剂。同时，伴随优异的热稳定性材料的发现，是提升白光led器件性能的重要手段。

技术实现要素：

本发明目的之一是提出一种稀土eu²⁺掺杂的新型发光材料的合成。新型基质通过稀土掺杂，在还原气氛下，通过较低的煅烧温度合成蓝色发光材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所合成的新型荧光粉以磷酸盐为基质，以二价eu为激活剂，本发明所提供的蓝光荧光材料的化学通式是rbbabp2o8:xeu²⁺，0.01≤x≤0.10。

本发明所提供的新型发光材料rbbabp2o8:xeu²⁺的制备方法包括：

1)按通式rbbabp2o8:xeu²⁺的化学计量比准确称取原料，并充分研磨混匀，得到原料混合物；

2)将步骤1)原料混合物在还原气氛中煅烧，得到蓝光荧光材料。

优选的，上述制备方法采用的原料如下：

铷源为铷的单质、铷的氧化物和可转换为氧化铷的化合物中的至少一种；

采用的钡源为钡的单质、钡的氧化物和可以转换为氧化钡的化合物中的至少一种；

采用的硼源为硼酸或者氧化硼；

采用的磷源可为磷酸一氢铵，磷酸二氢铵或磷酸三铵；

采用的铕源为硝酸铕或氧化铕。

优选的，所述可转换为氧化铷的化合物包括铷的氯化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和硝酸盐；所述可以转换为氧化钡的化合物包括钡的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和硝酸盐。

优选的，所述步骤2)高温煅烧使用高温管式炉，温度为800-1000℃，时间为6-9小时。

进一步的，将步骤2)的原料混合物置于氧化铝坩埚内煅烧。

优选的，所述步骤2)制备得到的蓝色荧光材料研磨成粉末，即得蓝光荧光粉。

进一步的，步骤2)得到的烧结体通常样品颗粒形貌不规则，颗粒度较大，粒径分布不均匀。研磨时间一般为5分钟至2小时，优选10分钟至1小时，更优选15分钟至30分钟。即可得到颗粒形貌规则，颗粒度较小且粒径分布均匀的荧光粉。

优选的，所述还原气氛为h2和n2的混合气体或者co。

上述制备方法简单、易于操作、原料成本较低，设备成本低且无污染。得到的白光led用蓝光荧光粉具有较宽的激发和发射范围、发光亮度高、化学稳定性和温度猝灭特性良好，在紫外和紫光波段有较宽的强激发，并可与紫外芯片及绿色和红色荧光粉组装成白光led器件，能够在较大程度上满足产业需求。

本发明合成了一种eu²⁺掺杂具有较好的热稳定性的蓝光荧光粉。另一方面，本发明提供了一种显色性能好、色温均匀性好的暖色调白光led发光装置。

所述白光led发光装置包括封装基板、近紫外光led芯片以及能够有效吸收近紫外光led芯片发光并释放红绿蓝三色光的三基色荧光粉，三基色荧光粉包括红光荧光粉、绿光荧光粉和上述的蓝光荧光材料。

优选的，所述近紫外led芯片为gan半导体芯片，其发光峰值波长为365nm，所述红光荧光粉为sralsin3:eu²⁺，所述绿光荧光粉为ba2sio4:eu²⁺。

优选的，将所述三种荧光粉均匀分散在uv速干树脂胶中，以涂覆或点胶的方式覆盖在近紫外光led芯片上。

优选的，三基色荧光粉中，本发明的白光led用蓝光荧光粉与红光荧光粉和绿光荧光粉的比例可以由本领域技术人员通过常规实验手段得到。在本发明中，三基色荧光粉的比例不是固定不变的，因其荧光粉的比例组成与荧光粉本身的粒径大小有密切关系，可根据目标色温进行比例调整。

与现有技术相比，本发明具有下列优势：

1.本发明的白光led用蓝光荧光粉是一种新型荧光粉。并可与紫外芯片及红绿色荧光粉组装成白光led器件，能够在较大程度上满足产业需求。

2.它可以通过低成本的策略合成蓝光发射材料，制备方法简单、易于操作、原料成本低，可产生巨大的社会效益和经济效益，适合普遍推广使用。

3.本发明结构特殊，拥有较好的热稳定性，在200℃时荧光还能保持原始强度的80.6％，有助于改善暖白光led器件使用寿命。蓝光荧光粉与现有技术中的红光和绿光荧光粉组合，在紫外光激发下可获得高效白光，能够满足通用照明领域对于不同类型光源的需求，同时具有显色性能好、能量转换率高、色温均匀性好并且不易发生光衰的优点。

附图说明

图1是实施例1制备的新型荧光粉的x射线衍射(xrd)图。

图2是实施例1制备的新型荧光粉的激发光谱图。

图3是实施例1制备的新型荧光粉的发射光谱图。

图4是实施例1制备的新型荧光粉的变温发射光谱图。

图5是实施例3制作的白光led发光装置的光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体地描述，但本发明的保护范围不限于以下实施例。

实施例1：

该实施例的蓝光荧光材料的化学组成式为rbbabp2o8:xeu²⁺，其中x＝0.01。按化学式中各元素化学计量比，准确称取粉末原料rb2co3，baco3，h3bo3，nh4h2po4，eu2o3置于玛瑙研钵中研磨至原料充分混合均匀，再转移到氧化铝坩埚中，加盖置于h2和n2的混合气体或者co高温管式炉中于900℃烧结8小时，自然冷却后取出，再次研磨30分钟左右即得单一相蓝光荧光材料，结果证明如图1，xrd图中并无杂相产生，说明物相为纯相。蓝光荧光材料发光亮度高、化学稳定性良好、激发和发射范围较宽，如图2在紫外和紫光波段有较宽的强激发。如图3所示，最佳发射峰位于～450nm，范围为390-650nm。该实施例的蓝光荧光粉有较好的热稳定性，如图4所示，荧光粉在200℃下，荧光强度还可保留原始强度的80.6％。

实施例2

根据实施案例1所述，h2和n2的混合气体或者co高温管式炉中于800-1000℃，时间为6-9小时均可合成本蓝光荧光材料。

实施例3

一种白光led发光装置，按照下列方法制备本发明的暖色调白光led发光装置。所述白光led发光装置包括封装基板、近紫外光led芯片、uv紫外线固化树脂，以及能够有效吸收led芯片发出的近紫外光并释放红、绿、蓝光的三种荧光粉；其中，蓝光荧光粉为上述实施例1合成的荧光材料，其化学组成式为rbbabp2o8:xeu²⁺，其中x＝0.01。其中，近紫外光led芯片为gan半导体芯片，发光峰值波长为365nm，红光荧光粉为sralsin3:eu²⁺，绿光荧光粉为ba2sio4:eu²⁺。将三种荧光粉均匀分散在uv速干树脂胶中，以涂覆或点胶的方式覆盖在芯片上，连接好电路，得到本发明的白光led发光装置。led发光装置的光谱如图5所示，光谱增宽为400-750nm，从而实现暖白光发射。在20ma电流下，其显色指数为92.8lm/w。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除