一種高光效綠色熒光粉及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明公開了一種高光效綠色熒光粉及其制備方法和在制備激光投影光源中的應用。該高光效綠色熒光粉，其化學組成通式為Ca3?xMg3Si4O14:xEu，其中，0.01≤x≤0.2。本發明中，通過特定含量和特定各元素的組合，使得本發明高光效綠色熒光粉體現出優異的發光性能。本發明高光效綠色熒光粉的制備方法采用高溫固相法，通過摻雜稀土離子制備出良好發光性能的熒光粉，同時添加助熔劑，在溫度1000～1600℃和壓強0.6～1.2Mpa條件下保溫1h～5h，促進熒光粉的合成，提高熒光粉的純度與發光強度，有效改善熒光粉的發光性能。本發明的綠色熒光粉非常適合用于制備激光投影光源。
【專利說明】
一種高光效綠色熒光粉及其制備方法和應用
技術領域
[0001 ]本發明涉及綠色熒光粉領域，具體涉及一種高光效綠色熒光粉及其制備方法和在制備激光投影光源中的應用。
【背景技術】
[0002]人類獲取外界的信息大部分來自于視覺，因而顯示器成為現代人們獲取外界信息的重要途徑。隨著數碼相機、數字電視、互聯網等產品的出現，傳統的陰極射線管由于受到制造技術、成本、體積等方面的限制，已經滿足不了高分辨率、高亮度、大屏幕顯示的需求。激光投影顯示技術可以最真實地再現客觀世界豐富、艷麗的色彩，提供更具震撼的表現力，被稱為“人類視覺史上的革命”。
[0003]目前，主要以藍光激光芯片激發紅綠色熒光粉實現激光投影光源，應用于激光投影儀、大屏幕激光電視機等激光投影顯示儀器。但由于激光的高光通量，使得熒光粉容易產生發光飽和現象，影響熒光粉的發光效率、穩定性等特性，所制備的激光光源還遠遠不能滿足當前大功率、高亮度的激光投影應用。
[0004]申請公布號為CN102399553A(申請號為CN201110416922.7)的中國發明專利申請公開了一種綠色熒光粉材料及其制備方法，該熒光粉的化學組成通式為Ca2-x-yMgSi05: xEu，γ0θ,?ζψ0.005 <Χ<0.Κ0<Υ< 0.05』u2+為激活劑的單和Eu2+為激活劑、Ce3+為敏化劑的雙摻近紫外激發。在300-400nm范圍內光激發的發射光范圍495-550nm，峰值為510nm。該綠色熒光粉材料較單摻的Ca2-xMgSi05: xEu，提高了綠色熒光粉的發光強度、發光效率。該綠色熒光粉材料可以通過溶膠凝膠法或高溫固相法制備。
[0005]申請公布號為CN102260502A(申請號為CN201110145422.4)的中國發明專利申請公開了一種(Ca，Mg)Si202N2:Eu2+熒光粉及其制備方法，該熒光粉中，Ca、Mg、S1、0、N和Eu的化學計量比為0.7?0.895:0.1: 2: 2: 2:0.005?0.2。該(Ca，Mg)Si2〇2N2: Eu2+熒光粉的制備方法，包括:(I)以碳酸鈣、二氧化硅、氮化硅、堿式碳酸鎂和氧化銪為原料，按摩爾比1.4?1.79:1:1:0.04:0.005?0.2混合均勻、干燥、過篩；(2)將上述混合物在氮氣氣氛下以1400?1500 V煅燒5?Sh; (3)將經上述煅燒的產物進行粉碎、洗滌、干燥，即得。
[0006]現有技術中仍缺乏一種高光效、高亮度、高穩定性的激光投影用熒光粉。

【發明內容】

[0007]為解決上述現有技術存在的問題，滿足高功率、高亮度激光投影的需求，解決LED熒光粉在激光照明中的發光飽和等問題，本發明提供了一種高光效綠色熒光粉及其制備方法和在激光投影光源中的應用。
[0008]一種高光效綠色熒光粉，其化學組成通式為Ca3-XMg3Si4O14: xEu，其中，0.01 < x <
0.2，進一步優選，0.03 SxS 0.1，最優選的，x = 0.06。
[0009]本發明通過特定含量和特定各元素的組合，以及通過摻入稀土離子，使得本發明高光效綠色熒光粉體現出優異的發光性能。
[0010]—種高光效綠色熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
[0011]按照化學計量比稱量Si02、Mg0、CaC03和Eu2O3,同時加入助熔劑，充分研磨，在充滿還原氣的環境下，在溫度1000°c?1600°C和壓強0.6Mpa?1.2Mpa條件下保溫Ih?5h，待冷卻后，進行研磨，過篩，得到高光效綠色熒光粉，即銪摻雜的1丐鎂娃氧的綠色熒光粉。
[0012]本發明利用高溫固相法，通過摻雜稀土離子制備出良好發光性能的熒光粉，同時添加一定量的助熔劑，在溫度1000°C?1600°C和壓強0.6Mpa?1.2Mpa條件下保溫Ih?5h，促進熒光粉的合成，提高熒光粉的純度與發光強度，有效改善熒光粉的發光性能。
[0013]以下作為本發明的優選技術方案:
[0014]所述的助熔劑〇&卩2、3汁2、]\^卩2、8&卩2、1^卩、〇&(:12、3(:12、]\^(:12、厶懷3、順4冊、冊03、Na2CO3、NaCl、Li2O、NH4C1中的一種或兩種以上，進一步優選，所述的助熔劑為NH4Cl、BaF2中的一種或兩種，相對其他助熔劑，助熔劑NH4Cl、BaF2能夠大幅度提高高光效綠色熒光粉的發光性能。
[0015]所述的還原氣為氮氣與氫氣的混合氣，即所述的還原氣由氮氣和氫氣組成，進一步優選，所述的還原氣由體積百分比93 %?97 %氮氣和3 %?7 %氫氣組成，最優選的，所述的還原氣由體積百分比95 %氮氣和5 %氫氣組成，即還原氣為體積百分比95 %氮氣和5 %氫氣組成的混合氣。
[0016]進一步優選，在溫度IlOOcC?1500°C和壓強0.6Mpa?1.2Mpa條件下保溫Ih?5h。更進一步優選，在溫度1100°c和壓強0.9Mpa條件下保溫5h。
[0017]以15-20°C/min(優選20°C/min)的升溫速率升溫至1000°C?1600°C或者1100°C?1500。。。
[0018]本發明制備的綠色熒光粉，可用于激光芯片封裝，并得到高亮度、高功率的投影照明，更好地實現高亮度激光投影。本發明的綠色熒光粉非常適合用于制備激光投影光源(即激光投影用照明光源)，該熒光粉在藍色激光芯片激發下，可以得到高亮度綠色光源，或結合紅色熒光粉，得到高功率、高亮度激光投影系統。
[0019]與現有技術相比，本發明具有的特點如下:
[0020]—、本發明提供了采用激光芯片激發綠色熒光粉來實現高功率、高亮度激光投影照明。
[0021]二、本發明通過特定含量和特定各元素的組合，以及通過摻入稀土離子，優化熒光粉的發光性能。
[0022]三、本發明通過添加助熔劑，促進熒光粉的合成，提高熒光粉的純度和結晶度，明顯提高熒光粉的發光效率，符合高亮度激光投影照明需求。
【附圖說明】
[0023]圖1是實施例1制備的Ca2.!MMg3Si4Ow1eEu2+熒光粉的XRD圖；
[0024]圖2是實施例1制備的熒光粉的激發光譜圖與發射光譜圖；
[0025]圖3是實施例1不添加助熔劑、實施例2摻雜BaF2、實施例3摻雜NH4Cl制備的熒光粉的發射光譜對比圖；
[0026]圖4是實施例3制備的Ca2.!MMg3Si4Ow: 0.06Eu2+熒光粉的SEM圖。
【具體實施方式】
[0027]實施例1(作為對比)
[0028]按重量比0.883:0.363:0.721:0.032稱量 CaCO3、MgO、S12Ju2O3原料，在研缽中充分混合研磨Ih后，將研磨得到的混合物移入氧化鋁坩禍內，再放入高溫碳管爐加熱，通入由體積百分數95%N2和體積百分數5%H2組成的還原氣，以20°C/min的升溫速率升溫至1100°(:，在溫度1100°(:和壓強0.91^&條件下保溫511。在充滿該還原氣氛的環境下自然冷卻，取出樣品研磨充分，即可得到Ca2.MMg3Si4OM = 0.06Eu2+熒光粉。此熒光粉在440nm激發下，在530nm處出現較寬的發射峰。
[0029]實施例2
[0030]按重量比0.883:0.363:0.721:0.032 稱量Ca⑶3、MgO、S12、Eu203 原料，另外添加Si02、Mg0、CaC03、Al203和Eu2O3總質量的6%的BaF2作為助熔劑，在研缽中充分混合研磨Ih后，將研磨得到的混合物移入氧化鋁坩禍內，再放入高溫碳管爐加熱，通入由體積百分數95 % N2和體積百分數5 % H2組成的還原氣，以20 °C /min的升溫速率升溫至1100 °C，在溫度1100°C和壓強0.9Mpa條件下保溫5h。在充滿該還原氣氛的環境下自然冷卻，取出樣品研磨充分，即可得到高純度的Ca2.!MMg3Si4Ow0.06Eu2+熒光粉。此熒光粉在440nm激發下，發射峰與實施例1得到的發射峰位置相同，但發光強度是實施例1發光強度的6倍。
[0031]實施例3
[0032]按重量比0.883:0.363:0.721:0.032稱量0&邙3、]\^0、5丨02411203原料，另外添加Si02、Mg0、CaC03、Al203和Eu2O3總質量的10%的NH4Cl作為助熔劑，在研缽中充分混合研磨Ih后，將研磨得到的混合物移入氧化鋁坩禍內，再放入高溫碳管爐加熱，通入由體積百分數95 % N2和體積百分數5 % H2組成的還原氣，以20 °C /min的升溫速率升溫至1100 °C，在溫度1100°C和壓強0.9Mpa條件下保溫5h。在充滿該還原氣氛的環境下自然冷卻，取出樣品研磨充分。再用純凈水洗滌數次，70 0C烘干，得到高純度、高光效的Ca2.!MMg3Si4O14:0.06Eu2+熒光粉。此熒光粉在440nm激發下，發射峰與實施例1、實施例2得到的發射峰位置相同，但發光強度是實施例1發光強度的9倍，是實施例2發光強度的1.5倍。
【主權項】
1.一種高光效綠色熒光粉，其特征在于，其化學組成通式為Ca3-XMg3Si4O14: XEu，其中，0.01 <x<0.2o2.根據權利要求1所述的高光效綠色熒光粉，其特征在于，0.03< X < 0.1。3.根據權利要求2所述的高光效綠色熒光粉，其特征在于，X= 0.06。4.根據權利要求1?3任一項所述的高光效綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按照化學計量比稱量Si02、Mg0、CaC03和Eu2O3,同時加入助熔劑，充分研磨，在充滿還原氣的環境下，在溫度1000°C?1600 °C和壓強0.6Mpa?1.2Mpa條件下保溫Ih?5h，待冷卻后，進行研磨，過篩，得到高光效綠色熒光粉。5.根據權利要求4所述的高光效綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的助熔劑〇&卩2、5沖2、]\%卩2、8&卩2、1^卩、0&(:12、3(:12、]\%(:12、厶懷3、順4冊、邢03、他20)3、他(:1、1^20、冊4(:1中的一種或兩種以上。6.根據權利要求5所述的高光效綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的助熔劑為NH4C1、BaF2中的一種或兩種。7.根據權利要求4所述的高光效綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的還原氣由氮氣和氫氣組成。8.根據權利要求7所述的高光效綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的還原氣由體積百分比93%?97%氮氣和3%?7%氫氣組成。9.根據權利要求4所述的高光效綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，以15?20°C/min的升溫速率升溫至1000 °C?1600 °C。10.根據權利要求1?3任一項所述的高光效綠色熒光粉在制備激光投影光源中的應用。
【文檔編號】C09K11/59GK105820815SQ201610202435
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】王樂, 潘樺滟, 羅東, 李旸暉, 陳如標, 吳拓
【申請人】中國計量學院