LED用多色荧光粉的制备、发光性质与发光机理研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:ff927
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根据互补色光原理,商用白光LED(W-LED)采用InGaN蓝光芯片与YAG黄色荧光粉组合封装技术,但由于缺乏红光成分,所发射的白光显色指数偏低(Ra<80)。为了克服这一缺陷,基于红光补偿或三基色光复合技术,本论文主要研究了几种可适用于蓝光芯片激发的红、绿、黄多色荧光粉,以达到降低W-LED色温值和提高其显色指数的目的,并对荧光材料的合成方法和发光机理进行了多方位研究。1.采用高温固相法制备了蓝光吸收增强的Mg2TiO4:Mn4+,Bi3+钛酸盐红色荧光粉及发光陶瓷。首次发现以Bi3+作为敏化剂,激活剂离子紫外与蓝光激发带增强作用不同步现象,归因于大半径Bi3+对发光中心离子Mn4+格位对称性和晶格振动的扰动、以及同时产生的晶体缺陷,从而导致蓝光吸收大大增强。Bi3+的敏化作用同时作用于粉体荧光粉和发光陶瓷,蓝光激发下Mg2TiO4:Mn4+,Bi3+,Li+荧光粉的发光强度为单掺杂Mn4+的1.5倍,而发光陶瓷可以达到2.5倍,并伴随410 nm处激发峰的劈裂和增强。蓝光吸收增强的钛酸盐红色荧光粉可以作为红光成分应用于W-LED。而以Mg2TiO4为单一基质的发光陶瓷荧光粉,一步成型,可以直接制备成具有发光性质的陶瓷工艺品。2.中间相复分解法制备碱土金属硫化物红色荧光粉及复合转光材料。基于绿色化学原理,发明了中间相复分解法,以Zn S为硫源,不采用其他有毒的含硫还原剂,通过中间相硫氧化物高温分解获得(Ca,Sr)S:Eu2+红色荧光粉。考察了Sr/Ca比例对荧光粉物质组成和发光性质的影响。并经过表面处理后制备得到具有碱土金属硫化物红色荧光粉发光性质的转光树脂和转光玻璃,避免了硫化物易受潮分解的问题,不仅可以应用于远程LED,还能够作为新型农用转光设施。3.溶剂热法一步合成形貌可控的CaS基绿色荧光材料。以乙二胺为溶剂,以乙酰丙酮、十二硫醇和PVP为封端剂,采用配体和表面活性剂共同作用的溶剂热体系一步合成CaS基发光材料。调节溶剂与不同封端剂的比例,能够实现可控调节荧光粉的形貌(正八面体、正六边形棱台或立方体晶体颗粒)与尺寸(几十纳米至2个微米),摒除高温煅烧过程,200 oC下得到形貌均一、分散均匀的微/纳米CaS:Ce3+黄-绿色荧光粉,并分别讨论了各溶剂体系中相应的晶体生长过程与机理。4.溶胶-凝胶法制备颜色可调的(Sr,Ca)3B2O6:Eu2+硼酸盐黄-绿色荧光粉。通过改变Sr/Ca比例,Sr3-mCamB2O6:Eu2+(m=0-3)固溶体荧光粉的发射波长在橙黄光-绿光区范围内可调;发射峰半峰宽大于70 nm,有利于提高LED的显色指数。并通过晶体结构精修等方法深入分析Ca取代Sr的固溶体荧光粉晶体结构的连续性变化,以及发射波长反常的蓝移现象。
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