节能环保材料镓酸盐红色荧光粉的制备及其发光性能的研究

发布时间：2020-03-30 01:59

【摘要】：相比于传统的白炽灯,日光灯,LED具有高效、节能、环保、长使用寿命、体积小等诸多优点,被称为第四代照明光源。但遗憾的是,由于缺乏有效的红色成分,当前商业化的白光LED呈现出色温偏高,显色指数偏低,偏冷白光等不足,这在一定程度上限制了LED的普及使用。因此,研发出高效可靠的红色荧光粉具有十分重要的意义。本文主要对Ca_(14)Zn_6Ga_(10)O_(35):Mn~(4+)红色荧光粉和Ca_5Ga_6O_(14):Eu~(3+)红色荧光粉进行了研究。具体内容如下:(1)在最佳合成条件的情况下,用不同摩尔含量的MgO原料逐步取代ZnO原料,以探究Mg~(2+)替换Zn~(2+)对Ca_(14)Zn_6Ga_(10)O_(35):Mn~(4+)红色荧光粉晶体结构和发光性能的影响。结果表明适当的Mg~(2+)部分替换Zn~(2+)有利于提高红色荧光粉的发光强度与量子效率,这是因为一方面掺入Mg~(2+)在红色荧光粉合成的过程中发挥了助溶剂的作用,使得合成的红色荧光粉更均匀;另一方面,Mg~(2+)替代Zn~(2+)导致晶格刚性增强,从而增强了发光。(2)通过高温固相法在1200℃和6小时的合成条件下合成Ca_5Ga_6O_(14):Eu~(3+)红色荧光粉。红色荧光粉能被280nm深紫外宽带,393nm近紫外窄带和464nm窄带激发而发射出位于611nm的窄带红光。不同Eu~(3+)掺杂浓度下的发射光谱表明该红色荧光粉最佳的Eu~(3+)掺杂浓度为0.07。随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,荧光寿命也增加,这种反常现象可能是由于Eu~(3+)取代Ca~(2+)这种不等价取代加深了能级陷阱导致的。此外,该红色荧光粉具有良好的热稳定和色纯度。这些结果表明Ca_5Ga_6O_(14):Eu~(3+)红色荧光粉在白光LED上具有巨大的应用潜力。
【图文】：

三基色,白光LED,芯片组,紫外

LED 的光转换效率可达 30%以上。（3）使用寿命长。LED 使用寿命可达 50,000 小时以上，是传统钨丝灯的 50倍以上，节能灯的 15 倍。对普通家庭照明可谓"一劳永逸"。（4）体积小，质量轻。可以大面积封装，应用广泛。（5）受环境影响小。可以工作在高速状态中使用；耐冲击，抗雷力强；低热电压下工作，，安全可靠。可在表面温度≤60℃使用。1.2.2 白光 LED 的实现方式目前实现白光 LED 的方式主要有三种:(1)如图 1-1（a）所示，通过红、绿、蓝( RGB) 三基色 LED 芯片混光获得白光[9];(2)如图 1-1（b）所示，通过紫外芯片激发三基色荧光粉或者通过紫外-近紫外芯片激发单基质白色荧光粉获得白光[10];(3)如图 1-1（c）所示，通过蓝光芯片激发涂抹在芯片表面的黄光荧光粉得到蓝黄光混合的白光,也就是通常所说的 pc-LED[11]。其中,第三种方法因效率高且高效的黄色荧光粉 YAG：Ce 制备技术相当成熟,已经实现了大规模生产并已商业化。

色品坐标

图 1-2 1931 年色品坐标图Fig. 1-2 CIE-1931 chromaticity diagram 当前存在的问题芯片与 YAG（Y3Al5O12）:Ce 黄色荧光粉匹配以上，但其色温偏高，显指偏低，调出来的下，用于封装白光 LED 的环氧树脂容易老，LED 在长时间照射下最高可达到 150℃以粉的发光强度，并且不可逆。基于此，开发荧光粉成为了当务之急。
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM923.34

【参考文献】