一种铝酸盐红色荧光粉及其制备方法.pdf

本发明公开了一种铝酸盐红色荧光粉及其制备方法，该铝酸盐红色荧光粉化学组成为SrAl12-2xMnxMgxO19，其中，0.006≤x≤0.6。该铝酸盐红色荧光粉是涂敷在紫外或者蓝光半导体芯片上面的新的光转换材料，本发明提供的铝酸盐红色荧光粉，其激发波长是460nm，发射峰值波长是665nm；这样的激发和发射特性适合高色域白光LED封装的要求。

1.  一种铝酸盐红色荧光粉，其特征在于：其化学组成为SrAl_12-2xMn_xMg_xO₁₉，其中，0.006≤x≤0.6。

2.  一种铝酸盐红色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按摩尔比为SrCO₃∶Al₂O₃∶MnO₂∶MgO∶H₃BO₃＝1∶(6～x)∶x∶x∶(0.36～0.06x)的比例将五种化合物混合，充分研磨后得到荧光粉前驱体，其中，0.006≤x≤0.6；
2)将荧光粉前驱体在氧化气氛中烧结，烧结时的升温速率为3～5℃/min，当烧结的温度达到150～200℃时保持2～5h；然后以3～5℃/min的升温速率继续升温，当烧结的温度达到1350～1450℃时保持4～8h；最后以3～5℃/min的降温速度降至室温；
3)将烧结所得产物采用球磨机或打散机粉碎3～12h，得到铝酸盐红色荧光粉，球磨机或打散机的转数为100～300r/min。

3.  如权利要求2所述的铝酸盐红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述SrCO₃的纯度为99.5％～99.9％，Al₂O₃的纯度为99.99％～99.999％，MnO₂的纯度为99.9％～99.99％，MgO的纯度为99.9％～99.99％，H₃BO₃的纯度为99％～99.5％。

4.  如权利要求2所述的铝酸盐红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的氧化气氛为空气或氧气气氛。

5.  如权利要求2所述的铝酸盐红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的球磨机或打散机的研磨部分由陶瓷材料制成，或者由玛瑙材料制成。

一种铝酸盐红色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明属于LED用荧光粉技术领域，涉及铝酸盐红色荧光粉及其制备方法。
背景技术
随着LED(发光二极管)照明效率的不断提高和成本的逐渐降低，LED凭借着超长的使用寿命必将成为照明和显示用光源的主流。要实现LED进入普通照明和显示领域，则必须获得高效的白光LED。
目前实现白光LED照明的主要有3种途径。第一种途径是通过红、绿和蓝色LED芯片组合形成白光。但是通过这种方法实现白光比较困难，因为要实现稳定高效的白光要考虑到三个不同颜色芯片的驱动特性，电路设计上很复杂。第二种途径是运用量子效应实现单芯片白光，即运用不同粒径尺寸的同一种半导体制备芯片以实现白光，这种方法实现的白光LED具有较高的效率，但是成本较高，而且技术上不成熟。第三种途径是使用发紫外光或者蓝光的芯片加上荧光粉来实现白光，这种方法是成本最低、简单易行、同时也是最成熟的方法。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种铝酸盐红色荧光粉及其制备方法，该铝酸盐红色荧光粉是涂敷在紫外或者蓝光半导体芯片上面的光转换材料，具有更好的热稳定性和化学稳定性。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种铝酸盐红色荧光粉，其化学组成为SrAl_12-2xMn_xMg_xO₁₉，其中，0.006≤x≤0.6。
一种铝酸盐红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1)按摩尔比为SrCO₃∶Al₂O₃∶MnO₂∶MgO∶H₃BO₃＝1∶(6～x)∶x∶x∶(0.36～0.06x)的比例将五种化合物混合，均匀、充分研磨后得到荧光粉前驱体，其中，0.006≤x≤0.6；
2)将荧光粉前驱体在氧化气氛中烧结，烧结时的升温速率为3～5℃/min，当烧结的温度达到150～200℃时保持2～5h；然后以3～5℃/min的升温速率继续升温，当烧结的温度达到1350～1450℃时保持4～8h；最后以3～5℃/min的降温速度降至室温；
3)将烧结所得产物采用球磨机或打散机粉碎3～12h，得到铝酸盐红色荧光粉，球磨机或打散机的转数为100～300r/min。
所述SrCO₃的纯度为99.5％～99.9％，Al₂O₃的纯度为99.99％～99.999％，MnO₂的纯度为99.9％～99.99％，MgO的纯度为99.9％～99.99％，H₃BO₃的纯度为99％～99.5％。
所述的氧化气氛为空气或氧气气氛。
所述的球磨机或打散机的研磨部分由陶瓷材料制成，或者由玛瑙材料制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的铝酸盐红色荧光粉，是一种涂敷在紫外或者蓝光半导体芯片上面的新的光转换材料。
由于作为背光源用白光LED，必须具有高的色域和高的发光效率，尤其是高色域更为重要；而高色域要求荧光粉能够发射长波长红光，具有短波长蓝光。本发明提供的铝酸盐红色荧光粉，其激发波长是460nm，发射波长是665nm；这样的激发和发射特性适合高色域白光LED封装的要求。
与目前白光LED主要用SrS:Eu²⁺作为红色荧光粉相比，本发明中的红色荧光粉具有更好的热稳定性和化学稳定性。
附图说明
图1是本发明制备的红色荧光粉SrAl_12-2xMn_xMg_xO₁₉的XRD图谱；图中横坐标为衍射角度2θ，纵坐标为相对衍射强度；
图2是本发明制备的红色荧光粉SrAl_12-2xMn_xMg_xO₁₉的激发和发射光谱图，图中横坐标为激发或者发射的波长，纵坐标为激发或者发射的相对强度；
图3是以SrS:Eu²⁺作为红色荧光粉作为对照，本发明制备的红色荧光粉SrAl_12-2xMn_xMg_xO₁₉的发射强度随温度的变化图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
下面实施例所涉及的原料当中，SrCO₃的纯度为99.5％～99.9％，Al₂O₃的纯度为99.99％～99.999％，MnO₂的纯度为99.9％～99.99％，MgO的纯度为99.9％～99.99％，H₃BO₃的纯度为99％～99.5％。
所涉及的球磨机或打散机的研磨部分由陶瓷材料制成，或者由玛瑙材料制成。
实施例1
1)将1mol SrCO₃、5.994mol Al₂O₃、0.006mol MnO₂、0.006mol MgO和0.35964mol H₃BO₃混合，然后将混合物放入滚瓶机中研磨5h，得到荧光粉前驱体；
2)将荧光粉前驱体放入高温炉中于空气气氛中烧结，烧结温度以3℃/min的速度升温，当烧结的温度达到200℃时保持2h；继续以3℃/min的速度升温，然后当烧结的温度达到1350℃时保持4h；最后以3℃/min的降温速度降至室温；
3)将所得的烧结物用球磨机进行球磨，球磨的时间为3h，转数为180r/min；球磨完成后得到红色荧光粉SrAl_11.988Mn_0.006Mg_0.006O₁₉。
实施例2
1)将1mol SrCO₃、5.4mol Al₂O₃、0.6mol MnO₂、0.6mol MgO和0.324molH₃BO₃混合，然后将混合物放入滚瓶机中研磨15h，得到荧光粉前驱体；
2)将荧光粉前驱体放入高温炉中进行于纯氧气气氛中烧结，烧结温度以3℃/min的速度升温，当烧结的温度达到200℃时保持2h；继续以3℃/min的速度升温，然后当烧结的温度达到1350℃时保持4h；最后以5℃/min的降温速度降至室温；
3)将所得的烧结物用球磨机进行球磨，球磨的时间为10h，转数为180r/min；球磨完成后得到红色荧光粉SrAl_10.8Mn_0.6Mg_0.6O₁₉。
实施例3
将1mol SrCO₃、5.7mol Al₂O₃、0.3mol MnO₂、0.3mol MgO和0.342molH₃BO₃混合，然后将混合物放入球磨机中研磨8h，得到荧光粉前驱体；
2)将荧光粉前驱体放入高温炉中进行于空气气氛中烧结，烧结温度以4℃/min的速度升温，当烧结的温度达到150℃时保持2h；继续以4℃/min的速度升温，然后当烧结的温度达到1450℃时保持4h；最后以4℃/min的降温速度降至室温；
3)将所得的烧结物用滚瓶机进行粉碎，粉碎的时间为10h，转数为200r/min；球磨完成后得到红色荧光粉SrAl_11.4Mn_0.3Mg_0.3O₁₉。
实施例4
1)将1mol SrCO₃、5.95mol Al₂O₃、0.05mol MnO₂、0.05mol MgO和0.357molH₃BO₃混合，将混合物放入玛瑙研钵中研磨5h，得到荧光粉前驱体；
2)将荧光粉前驱体放入高温炉中进行于空气气氛中烧结，烧结温度以5℃/min的速度升温，当烧结的温度达到180℃时保持4h；继续以5℃/min的速度升温，然后当烧结的温度达到1400℃时保持6h；最后以5℃/min的降温速度降至室温；
3)将所得的烧结物用球磨机进行球磨，球磨的时间为10h，转数为260r/min；球磨完成后得到红色荧光粉SrAl_11.9Mn_0.05Mg_0.05O₁₉。
实施例5
1)将1mol SrCO₃、5.4mol Al₂O₃、0.6mol MnO₂、0.6mol MgO和0.324molH₃BO₃混合，然后将混合物放入球磨机中研磨15h，得到荧光粉前驱体；
2)将荧光粉前驱体放入高温炉中进行于空气气氛中烧结，烧结温度以5℃/min的速度升温，当烧结的温度达到160℃时保持5h；继续以5℃/min的速度升温，然后当烧结的温度达到1380℃时保持8h；最后以5℃/min的降温速度降至室温；
3)将所得的烧结物用滚瓶机进行粉碎，球磨的粉碎为12h，转数为100r/min；球磨完成后得到红色荧光粉SrAl_10.8Mn_0.6Mg_0.6O₁₉。
实施例6
1)将1mol SrCO₃、5.9mol Al₂O₃、0.01mol MnO₂、0.01mol MgO和0.354molH₃BO₃混合，然后将混合物放入球磨机中研磨15h，得到荧光粉前驱体；
2)将荧光粉前驱体放入高温炉中进行于空气气氛中烧结，烧结温度以5℃/min的速度升温，当烧结的温度达到150℃时保持5h；继续以5℃/min的速度升温，然后当烧结的温度达到1420℃时保持5h；最后以5℃/min的降温速度降至室温；
3)将所得的烧结物用滚瓶机进行粉碎，球磨的粉碎为12h，转数为100r/min；球磨完成后得到红色荧光粉SrAl_11.8Mn_0.01Mg_0.01O₁₉。
本发明具体以实施例1所得的的红色荧光粉，测试了样品的物相和发光光谱，具体结果如图1和图2所示：
其中图1为样品的X射线衍射图，衍射图和标准卡片(#80-1195)对应一致，说明样品的物相是纯的；
图2为样品的激发和发射光谱图，说明样品在可见区具有吸收(吸收在250～500nm)，在红光区有发射(625～700nm)；
图3中曲线a为本发明中样品的发射强度随温度的变化图，曲线b为SrS:Eu²⁺样品发射强度随温度的变化图，对比曲线a、b说明本发明中样品的发射具有更好的热稳定性和化学稳定性。