基于自然光谱设计的全光谱pc-LEDs,具有全固态、体积小、寿命长、节能环保等诸多优点,是国际光源领域研究的热点之一。全光谱pc-LEDs不仅可以满足照明理念的要求,而且由于其光谱的高度连续性,还可以应用于分析检测领域。现代商业化的pc-LEDs大多采用蓝光芯片作为激发光源,开发并优化适用于蓝光激发的高效荧光粉具有重要的意义。目前的全光谱pc-LEDs,在白光部分已经有黄色荧光粉YAG:Ce³⁺、黄绿荧光粉LuAG:Ce³⁺以及红色荧光粉Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺、CaAlSiN₃:Eu²⁺等被应用于商业化LEDs并得到了很好的效果。但是,在490 nm的蓝绿光（青色光）谱段以及700-1100 nm近红外部分还不满足当前的需求,限制了pc-LEDs的进一步发展及应用。本论文以获得可见到近红外的全光谱pc-LEDs为目标,通过共掺杂稀土离子技术优化蓝绿荧光粉BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺的发光性能,提升白光LEDs显色指数;改进优化适用于近红外检测的近红外荧光粉Ca₂LuZr₂Al₃O₁₂:Cr³⁺。具体内容如下:（1）未被还原的Eu³⁺离子的存在降低了蓝绿色荧光粉BaSi₂O₂N₂:Eu²⁺的发光性能,本文采用共掺杂三价稀土Ho³⁺离子进入晶格中的三价格位,破环原有的电离平衡,使得材料中三价离子富集,抑制Eu³⁺的产生,进而提高了青色荧光粉的发光性能。在Ho³⁺离子浓度达到3%时,峰值位于495 nm的Eu²⁺的发光达到最大值。该研究为减少氮化物材料中影响发光的还原不充分的Eu³⁺提供了一种解决思路。此外,使用发光增强的青色荧光粉制备了显色指数高达98.7的高性能白光LEDs,其光效仍然高达94.82 lm/W。为了更好的模拟太阳光得到优质的LEDs光线,使用了相似度（SCF）的概念来对光谱功率设计（SPD）后的LEDs光谱进一步限定。使用SCF的概念结合目前显色指数的概念将有望更加规范目前使用的全光谱pc-LEDs。（2）超宽带近红外pc-LEDs作为近红外光谱技术的光源可以应用于食品测试等领域。但是,目前已研制出的几种可以被蓝光激发的超宽带近红外荧光粉仍面临着发光效率不高、谱带不够宽的问题。我们在前期制备的Ca₂LuZr₂Al₃O₁₂:Cr³⁺(CLZA:Cr³⁺)的基础上,制备了适用于蓝色LED激发的高效的宽带近红外石榴石荧光粉Ca₂LuZr₂Al₃O₁₂:Cr³⁺,Nd³⁺(CLZA:Cr³⁺,Nd³⁺)。宽带的近红外发射来自过渡金属Cr³⁺以及三价稀土Nd³⁺的发射,相比于三价稀土离子f-f跃迁,Cr的d-d跃迁发射效率具有相对较低。因此,通过共掺发射效率较高的三价Nd³⁺发光中心,不仅实现了近红外光谱的展宽,而且内量子效率IQE达到了74.6%。由于能量传递抑制了热猝灭,共掺杂样品的发光热稳定性也明显提高。使用共掺杂荧光粉制备的NIR pc-LEDs在100 mA输入电流驱动下可以产生38.1 mW的近红外输出功率。（3）在Cr/Nd共掺杂的基础上,选用能级结构更加简单、发射效率更高的Yb³⁺离子进行掺杂,成功的制备了高效的超宽带近红外石榴石荧光粉Ca₂LuZr₂Al₃O₁₂:Cr³⁺,Yb³⁺(CLZA:Cr³⁺,Yb³⁺)。由于Cr³⁺离子和Yb³⁺离子发射带的叠加,该荧光粉的半高宽（FWHM）为320 nm,覆盖了730-1050 nm的光谱范围。Cr³⁺离子是直接由蓝色LED芯片激发的,而Yb³⁺离子的发射则来源于Cr³⁺离子的能量传递。由于发射中心Yb³⁺离子具有更高的发射效率从而比Cr³⁺贡献了更多的光子,使得内量子效率IQE达到了77.2%。同时,由于能量传递抑制了热猝灭,共掺杂样品的发光热稳定性也明显提高。使用共掺杂荧光粉制备的NIR pc-LEDs在100mA输入电流驱动下可以产生41.8 mW的近红外输出功率,以及14.3%的光电效率。该近红外pc-LEDs在纯水和生肉组织中水的检测实验中得到了很好的应用。这项工作的结果表明CLZA:Cr³⁺,Yb³⁺石榴石荧光粉在超宽带近红外pc-LEDs的应用方面具有巨大潜力。（4）Cr/Nd、Cr/Yb双掺杂样品的发射光谱分布的均匀性是一个问题,我们采用三掺杂技术,利用Nd/Yb离子的发射光谱可以互补,制备了超宽带近红外石榴石荧光粉Ca₂LuZr₂Al₃O₁₂:Cr³⁺,Nd³⁺,Yb³⁺(CLZA:Cr³⁺,Nd³⁺,Yb³⁺)。三掺杂的荧光粉材料展示了更加宽的近红外发光,半高宽（FWHM）高达350 nm。通过调整Nd³⁺以及Yb³⁺的掺杂浓度,实现了使光谱的相对强度更加均匀的目的。由于多种离子之间的交叉弛豫增加导致其量子效率降低。但是,由于能量传递抑制了热猝灭,共掺杂样品的发光热稳定性仍然明显提高。使用共掺杂荧光粉制备的NIR pc-LEDs在100 mA输入电流驱动下可以产生25.3mW的近红外输出功率。最后,通过与蓝绿荧光粉BSON、黄绿荧光粉LuAG以及红色荧光粉CaAlSiN₃的封装,实现了高显指的可见到近红外发光的全光谱pc-LEDs。