一种具有石榴石结构的红橙光荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有石榴石结构的红橙光荧光粉，所述荧光粉的化学表达式为：Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+式中：A为Ba、Sr、Ca中的一种或两种以上任意比例的组合,B为Gd、La、Sc中的一种或两种以上任意比例的组合；C为Ga；D为Ge；E为F或Cl；x,y,z,a,b,c为各自的摩尔分数，它们的取值范围分别为：0≤x<0.35；0≤y<0.35；0<z≤2；0≤a<0.5；0≤b<0.35；0<c<0.2；2-z-b≥0。本发明专利技术在波长为455nm蓝光激发下，所述红橙光荧光粉的发射波长范围为500-750nm，其中发射主波长范围为600-621nm，发射光谱与YAG相比有明显红移(ΔS＝60～80nm)、制备温度低。

【技术实现步骤摘要】
一种具有石榴石结构的红橙光荧光粉及其制备方法
本专利技术属于发光材料
，具体涉及应用于半导体照明的荧光粉，尤其是涉及一种发射光谱与YAG:Ce3+相比红移且制备温度低的白光LED用红橙光荧光粉及其制备方法。
技术介绍
目前WLED的实现方式主要通过蓝光LED激发荧光粉发射黄光，剩余的蓝光透射出来与荧光粉发射的黄光互补混合产生白光。由于其方法简单、成本低廉，并且所得到的LED器件效率高，而倍受关注。所使用的黄色荧光粉中，Ce3+离子激活的钇铝石榴石(YAG:Ce3+)由于可以高效地吸收蓝光并将其转换成黄光，从而成为目前最重要的商用黄色荧光粉。由InGaN芯片复合YAG:Ce3+荧光粉制成的白光LED，其效率可以超过80lm/W，几乎可以和荧光灯的效率媲美。但是由于用这种方法获得的白光是由荧光粉的黄色荧光与LED芯片剩余的蓝光混合而成，缺乏红光成分，导致色彩还原性差，显色指数低(Ra≤85)，只能产生相对色温(CCT)高于4500K的白光。这种白光由于色调偏冷、显色性差，一般只能用于户外照明光源比如路灯、车头灯等，而不宜作为室内照明光源，从而严重制约了白光LED的发展。为了制造能产生CCT在2500-3200K范围内的暖白光LED，一般采用在YAG:Ce3+黄色荧光粉中混入例如(Sr,Ca)S:Eu2+、(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+等能被蓝光激发的硫化物、氮化物基质红色荧光粉。这种方法虽然可以在一定程度上弥补YAG:Ce3+荧光粉红光的不足，但是也带来新的问题:首先是硫化物、氮化物有其各自的缺点，比如前者的化学稳定性不好，并且对环境有害，而后者的制备条件很苛刻，成本很高；其次，由于不同荧光粉之间发射能量的再吸收，使得其发光颜色不稳定。因此，开发新型的LED用黄色荧光粉成为一个热门的课题。至YAG:Ce3+荧光粉成功应用至今，科研工作者们从未停止过对石榴石结构物质的探索，以期望在保留YAG:Ce3+原有优点的情况下获得性能更好的荧光粉。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新型的与YAG:Ce3+相比发射波长红移、制备温度低的具有石榴石结构的白光LED用红橙光荧光粉及其制备方法。本专利技术采用的技术方案是：一种具有石榴石结构的红橙光荧光粉，所述荧光粉的化学表达式为：Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+式中：A为Ba、Sr、Ca中的一种或两种以上任意比例的组合,B为Gd、La、Sc中的一种或两种以上任意比例的组合；C为Ga；D为Ge；E为F或Cl；x,y,z,a,b,c为各自的摩尔分数，它们的取值范围分别为：0≤x<0.35；0≤y<0.35；0<z≤2；0≤a<0.5；0≤b<0.35；0<c<0.2；2-z-b≥0。进一步，优选x,y,z,a,b,c的取值范围分别为：0≤x≤0.2；0≤y≤0.2；0<z≤2；0≤a≤0.4；0≤b≤0.1；0<c≤0.12；并且2-z-b≥0。进一步，优选0.02≤c≤0.09，更优选0.03≤c≤0.08。优选所述荧光粉的化学表达式最基本的结构式为Mg2Y2-cAl3SiO11Cl:cCe，此时E为Cl，z＝1，按照x、y、a、b的取值范围分别掺杂A,B,C,D离子以调节荧光粉的性能。优选所述荧光粉的化学表达式最基本的结构式为Mg2Y2-cAl4O10Cl2:cCe，此时E为Cl，z＝2，b＝0，按照x、y、a的取值范围分别掺杂A,B,C离子以调节荧光粉的性能。优选所述荧光粉的化学表达式最基本的结构式为Mg2Y2-cAl3SiO11F:cCe，此时E为F，z＝1，按照x、y、a、b的取值范围分别掺杂A,B,C,D离子以调节荧光粉的性能。优选所述荧光粉的化学表达式最基本的结构式为Mg2Y2-cAl4O10F2:cCe，此时E为F，z＝2，b＝0，按照x、y、a的取值范围分别掺杂A,B,C离子以调节荧光粉的性能。本专利技术提供的荧光粉中，x可以为0，表示荧光粉中不掺杂A元素，此时表达式优选为Mg2Y2-y-cByAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+。0<x<0.35时，荧光粉中掺杂A元素，优选A为Ba或Ba、Sr、Ca物质的量之比1：0.5～1.5：0.5～1.5的混合。y＝0时，表示荧光粉中不掺杂B元素，此时表达式优选为Mg2-xAxY2-cAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+。0<y<0.35时，表示荧光粉中掺杂B元素，优选B为La或La、Gd、Sr物质的量之比为1：0.5～1.5：0.5～1.5的混合。x和y同时为0时，即表示荧光粉中同时不掺杂A和B。此时表达式优选为Mg2Y2-cAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+。a＝0时，表示荧光粉中不掺杂C元素，此时表达式优选为Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-Si2-z-bDbO12-zEz:cCe3+。0<a<0.5时，表示荧光粉中掺杂C元素。b＝0时，表示荧光粉中不掺杂D元素，此时表达式优选为Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaSi2-zO12-zEz:cCe3+。0<b<0.35时，表示荧光粉中掺杂D元素。a和b同时为0时，即表示荧光粉中同时不掺杂C和D。此时表达式优选为Mg2-xAxY2-y-cByAl2+zSi2-zO12-zEz:cCe3+。x、y、a、b同时为0时，即表示荧光粉中同时不掺杂A、B、C、D。此时表达式优选为Mg2Y2-cAl2+zSi2-zO12-zEz:cCe3+。所述2-z-b≥0，其中当2-z-b＝0时，表示荧光粉中不含硅，此时表达式优选为Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaDbO12-zEz:cCe3+。2-z-b>0时，表示荧光粉中含有硅。优选z＝1或2。当z＝2时，b＝0，此时荧光粉中不含Si和D，此时表达式优选为Mg2-xAxY2-y-cByAl4-aCaO10E2:cCe3+。本专利技术还提供所述荧光粉的制备方法，可采用高温固相法来制备，所述方法为：按照荧光粉的化学表达式：Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+式中：A为Ba、Sr、Ca中的一种或两种以上任意比例的组合,B为Gd、La、Sc中的一种或两种以上任意比例的组合；C为Ga；D为Ge；E为F或Cl；x,y,z,a,b,c为各自的摩尔分数，它们的取值范围分别为：0≤x<0.35；0≤y<0.35；0<z≤2；0≤a<0.5；0≤b<0.35；0<c<0.2；2-z-b≥0；以分别含化学表达式中的各元素的化合物为原料，按照化学表达式中各元素的摩尔比例称取相应的所述原料，直接以固体粉末研磨混匀得前驱体，将前驱体置于马弗炉中，于还原性气氛下升温至900～1350℃温度下焙烧1～5次(优选1～2次)，得到最终焙烧产物。所述升温的速率通常为5℃/min～20℃/min，每次焙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有石榴石结构的红橙光荧光粉，其特征在于所述荧光粉的化学表达式为：Mg2‑xAxY2‑y‑cByAl2+z‑aCaSi2‑z‑bDbO12‑zEz:cCe3+式中：A为Ba、Sr、Ca中的一种或两种以上任意比例的组合,B为Gd、La、Sc中的一种或两种以上任意比例的组合；C为Ga；D为Ge；E为F或Cl；x,y,z,a,b,c为各自的摩尔分数，它们的取值范围分别为：0≤x<0.35；0≤y<0.35；0<z≤2；0≤a<0.5；0≤b<0.35；0<c<0.2；2‑z‑b≥0。

【技术特征摘要】
1.一种具有石榴石结构的红橙光荧光粉，其特征在于所述荧光粉的化学表达式为：Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+式中：A为Ba、Sr、Ca中的一种或两种以上任意比例的组合,B为Gd、La、Sc中的一种或两种以上任意比例的组合；C为Ga；D为Ge；E为F或Cl；x,y,z,a,b,c为各自的摩尔分数，它们的取值范围分别为：0≤x<0.35；0≤y<0.35；0<z≤2；0≤a<0.5；0≤b<0.35；0<c<0.2；2-z-b≥0。2.如权利要求1所述的荧光粉，其特征在于所述x,y,z,a,b,c的取值范围分别为：0≤x≤0.2；0≤y≤0.2；0<z≤2；0≤a≤0.4；0≤b≤0.1；0<c≤0.12；并且2-z-b≥0。3.如权利要求1所述的具有石榴石结构的红橙光荧光粉的制备方法，其特征在于所述方法为：按照荧光粉的化学表达式：Mg2-xAxY2-y-cByAl2+z-aCaSi2-z-bDbO12-zEz:cCe3+式中：A为Ba、Sr、Ca中的一种或两种以上任意比例的组合,B为Gd、La、Sc中的一种或两种以上任意比例的组合；C为Ga；D为Ge；E为F或Cl；x,y,z,a,b,c为各自的摩尔分数，它们的取值范围分别为：0≤x<0.35；0≤y<0.35；0...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘再法，胡青松，徐雨，吴海勤，李伟强，王丽丽，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33