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一种白光LED用硼酸盐蓝色荧光粉及其制备方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2018-05-31

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-01-11

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2021-03-23

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2038-05-31

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201810553034.1	申请日	2018-05-31
公开/公告号	CN109021972B	公开/公告日	2021-03-23
授权日	2021-03-23	预估到期日	2038-05-31
申请年	2018年	公开/公告年	2021年
缴费截止日
分类号	C09K11/67	主分类号	C09K11/67
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	12
权利要求数量	13	非专利引证数量	1
引用专利数量	2	被引证专利数量	0
非专利引证	1、2007.07.19Ge Zhu等.Crystal structure andcharacteristic luminescence propertiesinvestigation of novel red-emittingphosphor Na3MgZr(PO4)3:Eu3+ for whitelight-emitting diodes《.J Mater Sci: MaterElectron》.2017,第29卷第2216-2221页. 任强等.Eu3+对Na3Gd2(BO3)3:Tb3+发光性能的影响及其能量传递《.材料导报B:研究篇》.2017,第31卷第7-10页.;
引用专利	WO2009083867A、WO2007080555A	被引证专利
专利权维持	4	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	实质审查、授权

申请人信息

申请人	杭州电子科技大学	第一申请人	杭州电子科技大学
专利权人	杭州电子科技大学	当前专利权人	杭州电子科技大学
发明人	余华、季振国、苏伟涛、陈雷锋、钟家松、赵红挺	第一发明人	余华
地址	浙江省杭州市下沙高教园区2号大街1158号	邮编	310018
申请人数量	1	发明人数量	6
申请人所在省	浙江省	申请人所在市	浙江省杭州市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

杭州君度专利代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

朱月芬

摘要

本发明公开了一种白光LED用硼酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。该荧光粉的化学表示式为Na3‑2xMMg(BO3)3：xEu2+，其中，x为0.001～0.1，M为Zr或Hf。制备时，按化学式Na3‑2xMMg(BO3)3：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为钠的无机盐、含M的氧化物、镁的无机盐、硼酸和氧化铕，其中，x＝0.001～0.1；将所述原料的均匀混合物在还原气氛下于高温炉内高温烧结后缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。本发明所得蓝色荧光粉的发射峰值位于470nm附近，分散性好、颗粒度均匀、化学稳定性好和发光效率高，其激发带覆盖紫外和紫光区域，能作为白光LED用蓝色荧光粉，并且，原料价廉、易得、制备温度低。

摘要附图

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2021-03-23	授权
2	2019-01-11	实质审查的生效	IPC(主分类): C09K 11/67 专利申请号: 201810553034.1 申请日: 2018.05.31

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种白光LED用硼酸盐蓝色荧光粉，其特征在于：该荧光粉的化学表示式为Na3-2xMMg(BO3)3：xEu2+，其中，x为0.001～0.1，M为Zr或Hf。

2.一种权利要求1所述的硼酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括：
按化学式Na3-2xMMg(BO3)3：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为钠的无机盐、含M的氧化物、镁的无机盐、硼酸和氧化铕，其中，x = 0.001～0.1；将所述原料的均匀混合物在还原气氛下于高温炉内烧结后缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述烧结的温度为800～1050℃，烧结时间为3～7小时。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述钠的无机盐为碳酸钠。

5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述镁的无机盐为碳酸镁。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述镁的无机盐为碳酸镁。

7.根据权利要求2、3或6所述的制备方法，其特征在于：所述含M的氧化物为氧化锆或氧化铪。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述含M的氧化物为氧化锆或氧化铪。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述含M的氧化物为氧化锆或氧化铪。

10.根据权利要求2、3、6、8或9所述的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。

11.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。

13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种白光LED用硼酸盐蓝色荧光粉及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

[0002] 白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，是未来照明市场上的主流产品。

[0003] 目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是显色指数低，色温高，不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性，各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。

[0004] 目前InGaN芯片的发射波长已经移至近紫外区域，能为荧光粉提供更高的激发能量，进一步提高白光LED的光强。由于紫外光不可见，紫外激发白光LED的颜色只能由荧光粉决定，因此颜色稳定，显色指数高，使用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者与三基色荧光粉组合来实现白光的方案成为目前白光LED行业发展的重点。蓝色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种新的白光LED用硼酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明白光LED用硼酸盐蓝色荧光粉的化学表示式为Na3-2xMMg(BO3)3：xEu2+，其中，x为0.001～0.1，M为Zr或Hf。

[0007] 本发明硼酸盐蓝色荧光粉的制备方法包括：

[0008] 按化学式Na3-2xMMg(BO3)3：xEu2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为钠的无机盐、含M的氧化物、镁的无机盐、硼酸和氧化铕，其中，x＝0.001～0.1；将所述原料的均匀混合物在还原气氛下于高温炉内高温烧结后缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0009] 进一步地，本发明所述烧结的温度为800～1050℃，烧结时间为3～7小时。

[0010] 进一步地，本发明所述钠的无机盐为碳酸钠。

[0011] 进一步地，本发明所述镁的无机盐为碳酸镁。

[0012] 进一步地，本发明所述含M的氧化物为氧化锆或氧化铪。

[0013] 进一步地，本发明所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。

[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的Na3-xMMg(BO3)3：xEu2+蓝色荧光粉(其中，x为0.001～0.1，M为Zr或Hf)目前尚没有被研究报道。本发明蓝色荧光粉在365nm的激发下，发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，有别于已公开的硼酸盐荧光粉，例如：Lin Cao公开的Sr2Mg(BO3)2：Eu3+荧光粉(Journal of rare earths，vol.23，no.Suppl.3，pp.48-50)，其发射峰值位于612nm处，源于Eu3+离子的窄带发射。Yinqun Li公开的Mg3Ca3(PO4)4：Eu2+(Journal ofLuminescence 132(2012)1179-1182)，在369nm光的激发下，其发射峰值位于457nm处，源于Eu2+离子的宽带发射。Qian Wang公开的LiSr4(BO3)3：Ce3+，Eu2+，423nm，612nm(Journal of Luminescence 132(2012)434-438)，在350nm光的激
3+ 2+
发下，其发射峰值位于457nm和612nm，分别源于Ce 和Eu 离子的宽带发射。此外，本发明荧光粉以硼酸盐为基质材料，具有化学稳定性和热稳定性良好，原料价廉、易得的优点。而且，本发明荧光粉可在较低温度800～1050℃下制备得到，具有制备温度低的优点。

实施方案

[0018] 实施例1：

[0019] 按照Na2.998ZrMg(BO3)3：0.001Eu2+称取Na2CO3、ZrO2、MgCO3、H3BO3和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.499∶1∶1∶3∶0.0005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在800℃焙烧7小时，后随坩埚缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0020] 从图1中可以看出，本实施例的荧光粉的激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm时，从图2中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐蓝色荧光粉。从图3中可以看出，本实施例的荧光粉XRD图谱与Na3Sc2(BO3)3的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。

[0021] 实施例2：

[0022] 按照Na2.98ZrMg(BO3)3：0.01Eu2+称取Na2CO3、ZrO2、MgCO3、H3BO3和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.49∶1∶1∶3∶0.005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在900℃焙烧5小时，后随坩埚缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0023] 本实施例的荧光粉的激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm时，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱与Na3Sc2(BO3)3的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。

[0024] 实施例3：

[0025] 按照Na2.8ZrMg(BO3)3：0.1Eu2+称取Na2CO3、ZrO2、MgCO3、H3BO3和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.4∶1∶1∶3∶0.05，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1050℃焙烧3小时，后随坩埚缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0026] 本实施例的荧光粉的激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱与Na3Sc2(BO3)3的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。

[0027] 实施例4：

[0028] 按照Na2.998HfMg(BO3)3：0.001Eu2+称取Na2CO3、HfO2、MgCO3、H3BO3和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.499∶1∶1∶3∶0.0005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在800℃焙烧7小时，后随坩埚缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0029] 本实施例的荧光粉的激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱与Na3Sc2(BO3)3的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。

[0030] 实施例5：

[0031] 按照Na2.98HfMg(BO3)3：0.01Eu2+称取Na2CO3、HfO2、MgCO3、H3BO3和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.49∶1∶1∶3∶0.005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在900℃焙烧5小时，后随坩埚缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0032] 本实施例的荧光粉的激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱与Na3Sc2(BO3)3的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。

[0033] 实施例6：

[0034] 按照Na2.8HfMg(BO3)3：0.1Eu2+称取Na2CO3、HfO2、MgCO3、H3BO3和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.4∶1∶1∶3∶0.05，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1050℃焙烧3小时，后随坩埚缓慢冷却到室温，得到硼酸盐蓝色荧光粉。

[0035] 本实施例的荧光粉的激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于470nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐蓝色荧光粉。本实施例的荧光粉XRD图谱与Na3Sc2(BO3)3的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。

[0036] 上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

附图说明

[0015] 图1是本发明实施例1制备的荧光粉体发射光谱图(激发波长365nm)；

[0016] 图2是本发明实施例1制备的荧光粉体激发光谱图(监控波长470nm)；

[0017] 图3是本发明实施例1制备的荧光粉体XRD图谱和Na3Sc2(BO3)3的标准图谱(ICSD：245063)。