《【互联网+】白光LED用红色荧光粉的制备及开发商业计划书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【互联网+】白光LED用红色荧光粉的制备及开发商业计划书.docx（12页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、白光LED用红色荧光粉的制备及开发项目计划书1 .项目背景市场分析与项目定位白光发光二极管（LED,LightEmittingDiode）是继节能灯后的新一代固态光源，与传统的荧光灯和节能灯比，LED更节能，并且由于LED中不需要添加汞作为激发光源，在生产和后处理过程中都不会对环境产生影响，安全环保。因此，自从上个世纪九十年代其进入市场开始就倍受关注，被誉为21世纪绿色照明。LED的发展异常迅速，蕴藏着巨大的发展潜力和广阔的发展空间，具有十分显著的经济社会效益。白光LED不仅可以用作生活照明、装饰照明，还可以用于显示屏的背光源。目前中小尺寸平板电脑背光中，LED渗透率已接近100%,智能手机方
2、面，LED背光渗透率也已达到80%左右。在NB/PCMonitor/LCDTV等大尺寸背光领域，LED的渗透率也已接近100%。白光LED在照明及显示领域的应用不断拓展，对发光效率、色温（如2700K）、显色指数（大于85）、色域（大于90%NTSC）等性能指标的要求越来越高。图1蓝光芯片,+黄粉”方式封装白光LED原理图已经商业化的白光LED普遍采用“蓝光芯片+黄粉”方式实现（图1）,其中黄色荧光粉为Ce?+离子掺杂的Y3Al5Oi2（YAG：Ce）或YAG的优化改进品。但由于缺少红色成分，LED器件显色性低、色温偏高、色域窄的缺点逐渐显现，已经无法满足时代的发展和人们的需求，很大程度上降低
3、了消费信心，对产业的健康、可持续发展埋下隐患。另一方面，随着近紫外LED的逐渐发展，发现“近紫外LED+红绿蓝三色（RGB）荧光粉”这种方式封装的白光LED（图2）,可以克服“蓝光芯片+黄色荧光粉”组合成的白光LED显色指数较低、缺乏室内照明所偏爱的暖色调光和制备温度较高等缺点，是新一代白光LED的可行方案。然而,近紫外LED用的三基色荧光粉依然匮乏，红色组分问题尤其突出，荧光粉问题也影响了其进一步应用。图2近紫外芯片与三基色荧光粉组合白光LED因此，不论是用“蓝光LED+黄色荧光粉”来构成白光，还是用“近紫外LED+红绿蓝三色荧光粉”来合成白光LED,高性能的红色荧光粉已成为影响白光LED发
4、展的关键性瓶颈之一。对于红色组分，硫化物体系Ca-xSrxS:Ei?+稳定性差，存在分解产物环保问题以及对器件损害的问题，氮化物体系M2Si5N8（M=Eu,Ba,Sr,Ca）热猝灭性质差，以上这些荧光粉已经逐渐被淘汰。目前主流产品为1113红粉9,5,8人因用了112+,该荧光粉具有良好的热稳定性。但氮化物荧光粉存在制备条件苛刻（高温高压，原料需要隔绝空气等）问题，并且生产成本高，设备要求高，直接限制了荧光粉的大规模工业生产和应用。近年来，Md+掺杂的氟化物红色荧光粉备受关注，该体系具有红光窄带发射、可被蓝光/近紫外光激发、原料便宜的特点，非常适合用于白光LED。然而氟化物体系如A2MF6和
5、BMF6（A为碱金属，B为碱土金属，M为Si、Ge、Ti、Mn等过渡金属）的溶液法合成需要使用剧毒性的HF,存在环保问题和安全隐患，限制了荧光粉的大规模工业生产。近期虽有不使用HF为氟源的合成方法出现，但合成的荧光粉仅限K2Si-F6:xMn4,合成方法的通用性、合成机理以及粒度的控制研究非常缺乏。由此可以看出，研制开发新体系发光材料、改进现有的合成技术是解决目前现状的主要方法，也是未来几年的发展的必然趋势。瞄准现有白光LED产品缺点及市场现状，结合市场需求以及发展趋势，提出氟化物红色荧光粉无HF绿色合成及开发项目。通过项目开展，获得合成Md+离子掺杂氟化物红色发光材料的通用途径、技术参数，制
6、备出满足白光LED器件用高效荧光粉，提高器件显色指数，降低色温，满足显示、照明领域的应用需求。项目致力于研究具有应用价值的新型高效的白光LED用红色发光材料，具有重大的应用价值和发展前景，对稀土产业和绿色照明的发展产生积极的推动作用。2 .产品设计与商业模式30035Q4004505005600650700图3Md+离子的吸收和发光根据市场上已有产品以及文献报道的材料，项目设计的产品主要是A2MF6（A=Li、Na、K；M=Ti、Si）掺杂Mn，+的材料，设计该产品主要原因为：Md+离子在近紫外光区365nm及蓝光区460nm处有非常强的吸收，与近紫外芯片和蓝光芯片很好匹配；并且Mn4+红色发
7、光色度纯，如图3。氟化物材料声子能量低，作为发光基质材料能量损失少，发光效果好能量利用率高。项目拟计划与相关从事发光材料及LED生产企业合作，将研发的材料在企业进行扩大及半工业实验，获得工业生产技术参数，并联合企业将材料应用与推广。3 .项目竞争分析目前白光LED用红色荧光粉性能较好的主要是氮化物材料，但氮化物合成需高温高压，导致（Ca,Sr,Ba）AlSiN3:Eu?+售价高达十几元每克，甚至几十元，使得LED器件成本比较高。对于氟化物荧光粉，传统制备过程需要使用剧毒的HF,为了保证操作人员及环境的安全，需要在环保步骤投入大量资金。而本项目开发的红色发光材料，制备简单、原料便宜、色纯度高、发
8、光效果好，有明显的优势，在市场中具有很大的竞争力。4 .项目研发内容基于市场上“蓝光芯片+黄色荧光粉”组合白光LED显色指数低、色温高、色域窄的现状，针对红色荧光粉种类少、合成难、成本高的难题，本项目开发适于蓝光/近紫外光激发的红色荧光粉，通过合成方法创新、机理研究、形貌控制等手段开发高性能白光LED用红色荧光粉，项目的主要研发内容为：（1）氟化物红色荧光粉无HF合成选择氟化物盐原料为氟源替代HF,探索水热法合成A2MF6（A二Li、Na、K；M=Ti、Si）基质的反应条件。获得基质组成与结构、Mn4+在基质中的发光性质与能量传递，优化反应条件获得高性能荧光粉。（2）红色荧光粉的形貌控制研究根
9、据白光LED器件的应用需求，进行红色荧光粉的形貌控制研究,摸索微波水热合成的最佳合成条件，获得不同形貌、粒径分布的系列荧光粉，满足各类LED器件的封装需求。(3)氟化物红色荧光粉的合成机理基于上述荧光粉的无HF合成，研究合成机理，探明反应机制，为类似荧光粉的合成找到通用路径。通过合成方法、形貌控制、合成机理等方面的创新与研究，突破目前白光LED用氟化物红色荧光粉原料剧毒、无法大规模生产的难题，无HF制备出形貌、尺寸可控、发光性能优异(量子效率高、热稳定性好、发光强度高)的适于蓝光/近紫外光激发的红色荧光粉，满足市场上白光LED对高显色指数、广色域的迫切需求。5 .生产路线及技术参数本生产采用水
10、热合成和微波水热合成法，以氟盐作为氟源取代HF,用绿色高效的方法制备含氟红色荧光粉，实验分为四部分，实验方案如下：(1)制备Mn(HPOR前驱溶液采用具有还原性的CH2OK溶液与强氧化性的KMno4反应生成MnO(C)H)2沉淀，反应原理如下：2Mn04+3CH02+3H202Mn0(0H)2(S)+3C02+50H-此方法与传统的H2O2还原MM+相比具有镒价态易控的优点。传统出。2还原判断Mn价态是通过溶液颜色来加以判断，此方法无法生成纯MW离子，对荧光粉发光性能会产生一定影响。而采用CH2OK与KMno4合成的Mn离子价态是易控的。为了在溶液中得到Md+离子，该步骤是关键步骤。将所得的M
11、no(OH)2溶于稀H3PO4溶液形成Mn(HPO4)2溶液，作为前驱溶液。(2)制备BMF6：Mn4+荧光粉在反应釜中加入一定量的Mn(HPC)4”溶液、MO2、NH4HF,搅拌均匀后转移到(微波)水热反应器中(控制温度100C200C),保温数小时(6-24h),冷却后进行离心、洗涤、烘干，得至UBMF6:Mn4+荧光粉。通过控制Mn(HPO4)2溶液体积、加热速率、保温温度、保温时间、Mn4+浓度进行一系列实验，获得不同形貌、尺寸、发光性能的荧光粉样品。(3)荧光粉的相关性能表征与实验对(2)中制备的样品进行X射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱、变温光谱、荧光寿命、量子效率等分析表征，对
12、比实验数据，分析结构、形貌影响因素，深入研究合成机理与反应机制，获得适合大批量生产的最优条件。项目的工业生产流程图如图4所示。通过该流程获得的红色发光材料的色坐标与实物发光照片如图5,说明用该生产工艺制备的荧光粉具有良好的发光效果与性能。CHqK溶液、KMno利BMF6：MnJ荧光粉一图4生产工艺路线图图5产品的色坐标与实物发光图6.资金规划与财务需求原材料磷酸溶液800KMno4、Tio2、KHF2、CH2O-K1500酒精等其他有机添加剂800水热釜3000其他1000测试及试验费用XRD测试2000XPS测试4000ICP测试3500SEM测试3000其他分析3000外出交流5000产品推广及相关费用12000总计39600
