一种高效红光荧光粉及其在暖白光LED中的应用的制作方法

本发明涉及发光照明技术领域，具体涉及一种高效红光荧光粉及其在暖白光led中的应用。

背景技术：

led灯，即发光二极管，它是将电能转化为光能的重要装置。led灯由p型半导体与n型半导体组成，通过电子与空穴复合产生光子。仅用led芯片混合得到白光led灯，成本高昂，且不利于对光色与各波长光强度进行调节，应用潜力受限。通过蓝光led芯片与黄光荧光粉yag:ce³ 混合得到白光led灯，有效降低了生产成本。但该白光led灯发射的白光为冷白光，色温偏高，导致显色指数较低。掺入发射波长更长的红光荧光粉能够显著降低白光色温，以此提高白光的显色指数，该方法操作简单，且荧光粉制备成本低廉、工艺成熟，成为改进白光led的有效途径。但目前的高效红光荧光粉有着成本高、稳定性差等问题，因此，亟需开发成本低廉、光转换量子效率高的红光荧光粉以推动暖白光led灯的发展。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种可用于暖白光led的高效红光荧光粉，并将其应用于暖白光led中，实现了低色温、高显色指数的暖白光发射。

本发明采取的技术方案是：

一种可用于暖白光led的高效红光荧光粉，其化学表达式为caal12-x-yo19:xmn,yti，0≤x≤0.01，0≤y≤0.02。

上述可用于暖白光led的高效红光荧光粉的制备方法包括以下步骤：按照化学表达式caal12-x-yo19:xmn,yti的化学计量比准确称取原料caco3、al2o3、mnco3、tio2，加入助熔剂，在玛瑙研钵中研磨30min，充分混匀，然后在马弗炉中进行高温焙烧；其中，0≤x≤0.01，0≤y≤0.02。

优选的，所述助熔剂为lif与h3bo3，加入量均为体系质量分数5％。

进一步的，所述焙烧温度为1000～1500℃，焙烧时间为3～6h。

优选的，所述焙烧温度为1500℃，焙烧时间为5h。

优选的，所述焙烧的气氛为空气气氛。

一种暖白光led灯，其由365nm紫外led芯片、bamgal10o17:eu² 蓝光荧光粉、(ba,sr)2sio4:eu² 绿光荧光粉以及上述可用于暖白光led的高效红光荧光粉组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明选择的基质为氧化物基质caal12o19，cao12多面体、alo4四面体、alo5双锥体、alo6八面体交替层叠排列的特殊结构使得mn⁴ 与ti⁴ 的掺入成为可能，且该结构有利于提高mn⁴ 与ti⁴ 的光转换效率，提升荧光粉的应用性能。本发明在掺入mn⁴ 作为红光发光离子的同时，掺入ti⁴ ，通过光子能量传递作用，将mn⁴ 的红光发光强度提升了近2倍。将该红光荧光粉应用于暖白光led中，实现了色温4037k、显色指数86.3的暖白光发射。

附图说明

图1为实施例1～4制得荧光粉的x射线衍射图。

图2为实施例1制得荧光粉的ti⁴ 发射光谱图与实施例2制得荧光粉的mn⁴ 激发光谱图。

图3为实施例2～4制得荧光粉在365nm光激发下的发射光谱图。

图4为实施例5制得暖白光led灯的电致发光光谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

一种蓝光荧光粉，其化学组成式为caal11.99o19:0.01ti。准确称取0.2002gcaco3、1.2225gal2o3、0.0016gtio2，加入均为体系质量分数5％的h3bo3与lif作为助熔剂，在玛瑙研钵中研磨30min，充分混匀后置于马弗炉中，在1500℃空气气氛下焙烧5h，冷却至室温后取出研磨，制得荧光粉caal11.998o19:0.002mn。

实施例2

一种红光荧光粉，其化学组成式为caal11.998o19:0.002mn。准确称取0.2001gcaco3、1.2233gal2o3、0.00046gmnco3，加入均为体系质量分数5％的h3bo3与lif作为助熔剂，在玛瑙研钵中研磨30min，充分混匀后置于马弗炉中，在1500℃空气气氛下焙烧5h，冷却至室温后取出研磨，制得荧光粉caal11.99o19:0.01ti。

实施例3

一种红光荧光粉，其化学组成式为caal11.988o19:0.002mn,0.01ti。准确称取0.2001gcaco3、1.2223gal2o3、0.00045gmnco3、0.0017gtio2，加入均为体系质量分数5％的h3bo3与lif作为助熔剂，在玛瑙研钵中研磨30min，充分混匀后置于马弗炉中，在1500℃空气气氛下焙烧5h，冷却至室温后取出研磨，制得荧光粉caal11.988o19:0.002mn,0.01ti。

实施例4

一种红光荧光粉，其化学组成式为caal11.978o19:0.002mn,0.02ti。准确称取0.2003gcaco3、1.2213gal2o3、0.00047gmnco3、0.0032gtio2，加入均为体系质量分数5％的h3bo3与lif作为助熔剂，在玛瑙研钵中研磨30min，充分混匀后置于马弗炉中，在1500℃空气气氛下焙烧5h，冷却至室温后取出研磨，制得荧光粉caal11.978o19:0.002mn,0.02ti。

图1为实施例1～4制得荧光粉的x射线衍射图，从图中可以看出，在掺入ti⁴ 与mn⁴ 的一种或两种离子后caal12o19的晶格结构仍保持一致，没有发生明显的相变，或出现杂相，这说明ti⁴ 与mn⁴ 已成功掺入caal12o19晶格中。图2为实施例1制得荧光粉的ti⁴ 发射光谱图与实施例2制得荧光粉的mn⁴ 激发光谱图，图中表明ti⁴ 的发射光区域与mn⁴ 的激发光区域大部分重合，ti⁴ 与mn⁴ 之间存在有效的光子能量传递。图3为实施例2～4制得荧光粉在365nm光激发下的发射光谱图，在掺入ti⁴ 后，mn⁴ 的红光发射明显增强，但当ti⁴ 加入量过多时，会使得mn⁴ 光强减弱，这是因为ti⁴ 浓度过大导致体系非辐射能量损耗增强。

实施例5

一种暖白光led灯，由365nm紫外led芯片、bamgal10o17:eu² 蓝光荧光粉、(ba,sr)2sio4:eu² 绿光荧光粉以及实施例3制得的红光荧光粉组成。将三种荧光粉按比例混合，加入封装用有机硅胶，充分混合后放入超声机超声10min，最后放入烘箱中50℃烘干6h。

图4为实施例5制得暖白光led灯的电致发光光谱图，通过调整蓝光荧光粉bamgal10o17:eu² 、绿光荧光粉(ba,sr)2sio4:eu² 以及红光荧光粉caal11.988o19:0.002mn,0.01ti三者的比例，该暖白光led灯可发射色温为4037k、显色指数为86.3的优质暖白光。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。