论文部分内容阅读
白光LED由于其具有高效能、寿命长、绿色环保、体积小、响应速度快等优点被称为新一代的照明光源。实现白光最成熟最通用的方法是荧光转换即在LED芯片周围涂敷荧光粉,被芯片发光激发而再发射。目前,荧光转换型白光LED的实现有如下三种设计方案：a)蓝光LED芯片激发黄色荧光粉(YAG)；b)紫外光或紫光LED芯片激发红绿蓝三基色荧光粉；c)紫外光或紫光LED芯片激发单一基质的白光荧光粉。本文的研究目的是探索寻找不同的适合紫光LED芯片激发的磷酸盐基质三基色荧光粉和单一基质的白光荧光粉。本文采用高温固相法合成了几种适用紫外LED激发的磷酸盐基质荧光材料,并研究了其物相组成,晶体结构及其光谱特性。(1)采用高温固相法合成了Ca3(PO4)2:RE3+(RE=Eu, Dy, Ce, Tb)系列发光材料,研究了其发光性质。研究表明Ca3(PO4)2:RE3+在紫外区域均能有效被激发,有很强的荧光发射,且发光范围覆盖蓝到红光波段,是一类可以紫外激发实现白光LED用的潜在荧光粉。在0.005到0.03mol浓度范围内,Eu,Dy和Ce掺杂的荧光粉的发光都发生了浓度淬灭,分别对应于0.025,0.025和0.02mol,而Tb3+掺杂的样品的表现出高的发光淬灭浓度。(2)采用固相法制备了一系列的NaSr1-xPO4:xDy3+荧光粉。用X射线衍射仪研究了荧光粉的晶体结构,用荧光光谱仪研究了Dy3+离子掺杂浓度和电荷补偿剂Li+、Na+、K+离子对材料发光性能的影响。结果表明,在348nm近紫外光激发下,材料呈现双峰发射,发射主峰位于481nm和573nm,分别标识为Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁。Dy3+离子的最佳掺杂浓度为2.5%时,此时荧光粉的发光强度最强。继续增加Dy3+离子的掺杂浓度,浓度猝灭导致发光强度降低,通过对激活剂离子间的临界作用距离的分析,电偶极-电偶极相互作用主导着猝灭过程。另外,电荷补偿剂会影响荧光粉的发光强度,其中Li+有最佳的增强效果。(3)采用高温固相法合成了Ca9La(PO4)7:Dy3+发光材料。利用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)确定了荧光粉的晶体结构和微观尺寸。光致激发和发射光谱揭示了材料的光学特性。Ca9La(PO4)7:Dy3+能被300nm～460nm范围内的紫外-可见光有效激发,有一系列的吸收峰。在350nm近紫外光激发下,材料有较强的蓝光(481nm)和黄光(573nm)两个窄带发射,混合后得到优质的白光。各种荧光粉样品的CIE-1931色坐标皆分布在无色点D65(0.313,0.329)附近。同样地,Dy3+掺杂浓度的增加导致荧光粉发光强度的浓度淬火。研究表明,Dy3+离子的最佳掺杂为5.0%(摩尔分数),猝灭机制依然是电偶极-电偶极相互作用。