白光LED用硅酸鹽熒光粉的發(fā)光特性及其應(yīng)用研究.pdf

1、藍(lán)光LED芯片結(jié)合黃色熒光粉（YAG:Ce3+）制得的白光LED燈是目前商業(yè)上應(yīng)用比較廣泛的，這種方法的主要缺點(diǎn)是由于缺乏紅色成分而導(dǎo)致顯色性低（CRI，Ra<80）和色溫高(CCT，TC>5500K)，所以目前很多的研究都集中在基于近紫外芯片（300 nm-410 nm）激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉或者單相可調(diào)的熒光粉來合成白光，這樣合成的白光相對(duì)于以前的方法就可以呈現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性、顯色性和色溫性。但是，因?yàn)闊晒夥壑g的自吸收性，紅綠

2、藍(lán)三基色熒光粉存在著低效率的問題，所以近紫外芯片激發(fā)的單相可調(diào)的熒光粉得到的白光在LED領(lǐng)域成為比較活躍的研究方向。
　　本文以開發(fā)有應(yīng)用前景的LED燈用熒光粉為研究導(dǎo)向，利用高溫固相法分別制備了兩種硅酸鹽，以Gd4.67Si3O13粉末和MgY2Si3O10粉末作為研究的主體，在Gd4.67Si3O13中摻入了Tb3+離子、Ce3+離子，在硅酸鹽MgY2Si3O10中摻入Bi3+離子、Eu3+離子，并且利用X射線粉末衍射儀（輻射

3、源為Cu靶的，λ=1.54078?）測(cè)試表征了發(fā)光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和晶相，用熒光光譜儀F-4600（150w氙燈為光源）測(cè)量熒光粉的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜，用帶有納米LED燈的FLS980(含有320 nm脈沖激光照射)對(duì)熒光粉的量子效率和壽命進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)熒光粉的結(jié)構(gòu)特性、尤其影響其實(shí)際應(yīng)用的發(fā)光特性、熱穩(wěn)定性、色度學(xué)特性等性能進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與表征。
　　本論文分為五個(gè)章節(jié)，第一個(gè)章節(jié)講述了熒光粉的發(fā)展歷史、應(yīng)用前景、研究目標(biāo)和研究背景

4、理論，研究理論包括熒光粉的發(fā)光原理、稀土離子能級(jí)、濃度猝滅、量子效率、色度坐標(biāo)等熒光粉發(fā)光的理論介紹；第二章節(jié)介紹了實(shí)驗(yàn)藥品、儀器設(shè)備以及表征手法；第三章節(jié)詳細(xì)介紹了硅酸鹽Gd4.67Si3O13的晶格結(jié)構(gòu)，摻雜不同濃度Tb3+離子的發(fā)光特性，溫度對(duì)發(fā)光強(qiáng)度、波長(zhǎng)移動(dòng)的影響，分析了熱穩(wěn)定性和量子效率等性能；第四章節(jié)重點(diǎn)討論了硅酸鹽MgY2Si3O10中Bi3+離子摻雜占據(jù)格位的問題，討論了能量傳遞效率、臨界距離、能量傳遞機(jī)理，通過調(diào)節(jié)混

5、摻離子的比例搭配344 nm波長(zhǎng)，調(diào)和白光并分析了白光LED燈的發(fā)光特性、色溫、溫度穩(wěn)定性等等。第五章節(jié)主要是結(jié)論和展望。主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　1、通過高溫固相法在1350℃的溫度下燒結(jié)6個(gè)小時(shí)合成了Gd4.67Si3O13:Ce3+，Tb3+熒光粉，在290nm的波長(zhǎng)光的激發(fā)作用下，基質(zhì)中Ce3+離子到Tb3+離子能量傳遞過程被證實(shí)屬于偶極-偶極能量傳遞機(jī)制，通過Dester’s理論，能量傳遞的臨界距離也被計(jì)算出來，大小

6、為21.03?，混摻中發(fā)射光譜包含了Ce3+離子的藍(lán)色波帶和一些Tb3+離子的綠色發(fā)射峰，所以發(fā)光的顏色可以從藍(lán)光到藍(lán)綠光到綠光進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)外界的溫度從50℃到150℃時(shí)，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度減少到了初始溫度時(shí)發(fā)光強(qiáng)度的80％，而且當(dāng)外界溫度上升到300℃時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度也沒有減少到初始值的一半。
　　2、通過高溫固相法在1350℃的溫度下燒結(jié)6個(gè)小時(shí)得到了系列新型熒光粉MgY2Si3O10:Bi3+，Eu3+，在近紫外光線激發(fā)作用下，通