技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種在近紫外光激發(fā)下，發(fā)射出一種紅色熒光的硼酸鹽基熒光粉，可涂敷和封裝于InGaN二極管外，制備白光LED照明器件，屬于熒光材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
白光LED（LightEmittingDiode）具有無毒、高效節(jié)能、壽命長、抗震性及安全想好等諸多優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛用于各種照明設(shè)施上，是一種環(huán)保、節(jié)能的綠色照明光源，因此被普遍認(rèn)為是替代傳統(tǒng)照明的新光源。
目前，實(shí)現(xiàn)白光LED照明主要有3種途徑，第一種途徑是通過紅、綠和藍(lán)色LED芯片組合形成白光；第二種途徑是運(yùn)用量子效應(yīng)實(shí)現(xiàn)單芯片白光；第三種是使用發(fā)紫外光或者藍(lán)光的芯片加上熒光粉來實(shí)現(xiàn)白光。第三種方法是成本最低、簡單易行、同時(shí)也是最成熟的方法，該熒光粉主要是YAG釔鋁石榴石，其化學(xué)式為Y3Al5O12:Ce3+，這種熒光粉制作的白光LED具有很高的發(fā)光效率，但是由于發(fā)射光譜中紅光成分比較少而使顯色指數(shù)偏低，色溫偏高。這就降低了白光LED在低色溫、暖白光照明領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，LED用商業(yè)紅色熒光粉主要是Y2O2S:Eu3+,該紅色熒光粉為硫化物，制備方法復(fù)雜，發(fā)光效率低。因此開發(fā)一種性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜，能被紫外光、紫光或藍(lán)光LED芯片高效激發(fā)的紅色熒光粉已成為目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光效率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且制備方法簡單的硼酸鹽基紅色熒光粉、制備方法及其應(yīng)用。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：提供一種硼酸鹽基紅色熒光粉，它的化學(xué)式為K3M1-xEuxB6O12，其中，M元素為La、Gd、Y中的一種，x為Eu3+摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.001≤x≤1.0；所述的熒光粉在近紫外光激發(fā)下，發(fā)射出波長為590～720納米的紅色熒光。
本發(fā)明所述的硼酸鹽基紅色熒光粉，其制備方法為采用高溫固相法，包括如下步驟：
1、以含K元素的的化合物，含M元素的化合物，含Eu元素的的化合物，含B元素的的化合物為原料，按化學(xué)式K3M1-xEuxB6O12中對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取各原料，式中，M元素為La、Gd、Y中的一種，0.001≤x≤1.0；分別研磨后混合均勻，得到混合原料；
2、將得到的混合原料在空氣中預(yù)燒結(jié)1～2次，燒結(jié)溫度為300～650℃，燒結(jié)時(shí)間為2～10小時(shí)；
3、將預(yù)燒結(jié)后的產(chǎn)物研磨并混合均勻，在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為700～1200℃，煅燒時(shí)間為2～18小時(shí)，得到一種硼酸鹽基紅色熒光粉。
本發(fā)明所述的含K元素的化合物為氫氧化鉀、碳酸鉀、硝酸鉀中的一種；含M元素的化合物為氧化物、硝酸物中的一種，M元素為La、Gd、Y中的一種；含Eu元素的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種；含B元素的化合物為氧化硼、硼酸中的一種。
上述制備方法的一種優(yōu)選方案為：步驟2所述的燒結(jié)溫度為350～600℃，燒結(jié)時(shí)間為3～8小時(shí)；步驟3所述的煅燒溫度為750～1100℃，煅燒時(shí)間為3～15小時(shí)。
本發(fā)明提供的一種硼酸鹽基紅色熒光粉，可配合適量的藍(lán)色和綠色熒光粉，涂敷和封裝于二極管外，用于制備白光LED照明器件。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、本發(fā)明提供的Eu3+激活的硼酸鹽基紅色熒光粉在350～400納米光的激發(fā)下發(fā)出主峰為612納米的紅光，紅色度純正，與綠色熒光粉配合，涂敷在藍(lán)光LED芯片上可以制備新型的白光LED。
2、可與紫外或近紫外LED芯片配合，作為紅色熒光粉制備白光LED；也可與藍(lán)光、紫光、紫外光LED配合，或混合其它類型的熒光粉，制備多色彩LED。
3、本發(fā)明制備的硼酸鹽基紅色熒光粉，與其它硫化物、鹵化物相比，其基質(zhì)原料來源豐富，價(jià)格低廉，且制備工藝簡單，無廢水廢氣排放，對(duì)環(huán)境友好。具有良好的熱穩(wěn)定性，顯色性和粒度，有利于實(shí)現(xiàn)制備高功率的LED。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所制得的K3Y0.95Eu0.05B6O12材料樣品的X射線粉末衍射圖譜；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所制得的K3Y0.95Eu0.05B6O12材料樣品在監(jiān)測波長612納米下的激發(fā)光譜圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所制得的K3Y0.95Eu0.05B6O12材料樣品在396納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例5所制得的K3La0.75Eu0.25B6O12材料樣品在監(jiān)測波長612納米下的激發(fā)光譜圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例5所制得的K3La0.75Eu0.25B6O12材料樣品在396納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。
實(shí)施例1:
制備K3Y0.95Eu0.05B6O12
根據(jù)化學(xué)式K3Y0.95Eu0.05B6O12，分別稱?。禾妓徕汯2CO3:1.38191克，氧化釔Y2O3:0.7151克，氧化銪Eu2O3:0.0587克，硼酸H3BO3:2.4732克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，在空氣氣氛中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度為500℃，燒結(jié)時(shí)間7小時(shí)，冷卻至室溫，取出樣品；將其再次充分研磨后放在馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為750℃，煅燒時(shí)間是15小時(shí)，即得到粉體狀硼酸鹽基紅色發(fā)光材料。
參見附圖1，它是按本實(shí)施例技術(shù)方案制備樣品的X射線粉末衍射圖譜，XRD測試結(jié)果顯示，所制備的硼酸鹽K3Y0.95Eu0.05B6O12為單相材料，沒有任何其它的雜質(zhì)物相存在，而且結(jié)晶度較好。
參見附圖2，它是本實(shí)施例所制備樣品612納米監(jiān)測下得到的激發(fā)光譜圖；從圖中可以看出，該材料的紅色發(fā)光的激發(fā)來源主要在近紫外396納米，可以很好地匹配近紫外光激發(fā)的白光LED芯片。
參見附圖3，它是本實(shí)施例所制備樣品在396納米波長激發(fā)下得到的發(fā)光光譜圖；該材料主要的發(fā)光中心在612納米的紅色發(fā)光波段。
實(shí)施例2:
制備K3Gd0.9Eu0.1B6O12
根據(jù)化學(xué)式K3Gd0.9Eu0.1B6O12，分別稱?。合跛徕汯NO3：2.022克，氧化釓Gd2O3:1.0875克，硝酸銪Eu(NO3)3-6H2O:0.1487克，氧化硼B(yǎng)2O3：1.3924克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度是350℃，燒結(jié)時(shí)間8小時(shí)，冷卻至室溫，取出樣品；將其再次充分研磨后放在馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為900℃，煅燒時(shí)間是12小時(shí)，即得到粉體狀硼酸鹽紅色發(fā)光材料。其主要的結(jié)構(gòu)性能、激發(fā)光譜和發(fā)光光譜與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例3:
制備K3La0.999Eu0.001B6O12
根據(jù)化學(xué)式K3La0.999Eu0.001B6O12，分別稱取氫氧化鉀KOH：1.122克，氧化鑭La2O3:1.0849克，硝酸銪Eu(NO3)3-6H2O:0.0015克，氧化硼B(yǎng)2O3：1.3924克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度是600℃，燒結(jié)時(shí)間3小時(shí)，然后冷卻至室溫，取出樣品；將其再次充分研磨后放在馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為850℃，煅燒時(shí)間是16小時(shí)，即得到粉體狀硼酸鹽紅色發(fā)光材料。其主要的結(jié)構(gòu)性能、激發(fā)光譜和發(fā)光光譜與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例4:
制備K3Gd0.8Eu0.2B6O12
根據(jù)化學(xué)式K3Gd0.8Eu0.2B6O12，分別稱?。禾妓徕汯2CO3:1.3819克，硝酸釓Gd(NO3)3-6H2O:2.407克，硝酸銪Eu(NO3)3-6H2O:1.7842克，氧化硼B(yǎng)2O3：1.3924克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度是400℃，燒結(jié)時(shí)間8小時(shí)，然后冷卻至室溫，取出樣品；將其再次充分研磨后放在馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為950℃，煅燒時(shí)間是10小時(shí)，即得到粉體狀硼酸鹽紅色發(fā)光材料。其主要的結(jié)構(gòu)性能、激發(fā)光譜和發(fā)光光譜與實(shí)施例1相似。
實(shí)施例5:
制備K3La0.75Eu0.25B6O12
根據(jù)化學(xué)式K3La0.75Eu0.25B6O12，分別稱?。合跛徕汯NO3：2.022克，硝酸鑭La(NO3)3-6H2O：2.165克，硝酸銪Eu(NO3)3-6H2O：0.7434克，硼酸H3BO3：2.4732克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度是450℃，燒結(jié)時(shí)間7小時(shí)，冷卻至室溫，取出樣品；將其再次充分研磨后放在馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為1000℃，煅燒時(shí)間是15小時(shí)，即得到粉體狀硼酸鹽紅色發(fā)光材料。
參見附圖4，它是本實(shí)施例所制備樣品612納米監(jiān)測下得到的激發(fā)光譜圖；從圖中可以看出，該材料的紅色發(fā)光的激發(fā)來源主要在近紫外396納米，可以很好地匹配近紫外光激發(fā)的白光LED芯片。
參見附圖5，它是本實(shí)施例所制備樣品在396納米波長激發(fā)下得到的發(fā)光光譜圖；該材料主要的發(fā)光中心在612納米的紅色發(fā)光波段。
實(shí)施例6:
制備K3Y0.6Eu0.4B6O12
根據(jù)化學(xué)式Na2Y0.6Eu0.4PO4F2，分別稱取碳酸鉀K2CO3:1.3819克，氧化釔Y2O3:0.4517克，氧化銪Eu2O3:0.4692克，氧化硼B(yǎng)2O3：1.3924克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，預(yù)燒結(jié)溫度是500℃，燒結(jié)時(shí)間5小時(shí)，冷卻至室溫，取出樣品；將其再次充分研磨后放在馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為1100℃，煅燒時(shí)間是13小時(shí)，即得到粉體狀硼酸鹽紅色發(fā)光材料。其主要的結(jié)構(gòu)性能、激發(fā)光譜和發(fā)光光譜與實(shí)施例1相似。