白光LED用硅酸盐荧光粉的发光特性及其应用研究

发布时间：2017-11-22 22:27

  本文关键词：白光LED用硅酸盐荧光粉的发光特性及其应用研究

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【摘要】：蓝光LED芯片结合黄色荧光粉(YAG:Ce~(3+))制得的白光LED灯是目前商业上应用比较广泛的,这种方法的主要缺点是由于缺乏红色成分而导致显色性低(CRI,Ra80)和色温高(CCT,T_C5500K),所以目前很多的研究都集中在基于近紫外芯片(300 nm-410nm)激发的红绿蓝三基色荧光粉或者单相可调的荧光粉来合成白光,这样合成的白光相对于以前的方法就可以呈现出更好的热稳定性、显色性和色温性。但是,因为荧光粉之间的自吸收性,红绿蓝三基色荧光粉存在着低效率的问题,所以近紫外芯片激发的单相可调的荧光粉得到的白光在LED领域成为比较活跃的研究方向。本文以开发有应用前景的LED灯用荧光粉为研究导向,利用高温固相法分别制备了两种硅酸盐,以Gd_(4.67)Si_3O_(13)粉末和MgY_2Si_3O_(10)粉末作为研究的主体,在Gd_(4.67)Si_3O_(13)中掺入了Tb~(3+)离子、Ce~(3+)离子,在硅酸盐MgY_2Si_3O_(10)中掺入Bi~(3+)离子、Eu~(3+)离子,并且利用X射线粉末衍射仪(辐射源为Cu靶的,λ=1.54078?)测试表征了发光物质的结构和晶相,用荧光光谱仪F-4600(150w氙灯为光源)测量荧光粉的发射光谱和激发光谱,用带有纳米LED灯的FLS980(含有320 nm脉冲激光照射)对荧光粉的量子效率和寿命进行测量,并对荧光粉的结构特性、尤其影响其实际应用的发光特性、热稳定性、色度学特性等性能进行了系统的分析与表征。本论文分为五个章节,第一个章节讲述了荧光粉的发展历史、应用前景、研究目标和研究背景理论,研究理论包括荧光粉的发光原理、稀土离子能级、浓度猝灭、量子效率、色度坐标等荧光粉发光的理论介绍;第二章节介绍了实验药品、仪器设备以及表征手法;第三章节详细介绍了硅酸盐Gd_(4.67)Si_3O_(13)的晶格结构,掺杂不同浓度Tb~(3+)离子的发光特性,温度对发光强度、波长移动的影响,分析了热稳定性和量子效率等性能;第四章节重点讨论了硅酸盐MgY_2Si_3O_(10)中Bi~(3+)离子掺杂占据格位的问题,讨论了能量传递效率、临界距离、能量传递机理,通过调节混掺离子的比例搭配344 nm波长,调和白光并分析了白光LED灯的发光特性、色温、温度稳定性等等。第五章节主要是结论和展望。主要内容和研究结果如下:1、通过高温固相法在1350°C的温度下烧结6个小时合成了Gd_(4.67)Si_3O_(13):Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉,在290nm的波长光的激发作用下,基质中Ce~(3+)离子到Tb~(3+)离子能量传递过程被证实属于偶极-偶极能量传递机制,通过Dester’s理论,能量传递的临界距离也被计算出来,大小为21.03?,混掺中发射光谱包含了Ce~(3+)离子的蓝色波带和一些Tb~(3+)离子的绿色发射峰,所以发光的颜色可以从蓝光到蓝绿光到绿光进行调节。当外界的温度从50°C到150°C时,荧光粉的发光强度减少到了初始温度时发光强度的80%,而且当外界温度上升到300°C时,发光强度也没有减少到初始值的一半。2、通过高温固相法在1350°C的温度下烧结6个小时得到了系列新型荧光粉MgY_2Si_3O_(10):Bi~(3+),Eu~(3+),在近紫外光线激发作用下,通过电偶极-电四极跃迁,Bi~(3+)到Eu~(3+)离子存在着有效的能量传递,Bi~(3+)离子到Eu~(3+)离子的临界距离是13?,在这个浓度期间,最大的能量传递效率是65%,通过调节Bi~(3+)离子和Eu~(3+)离子的掺杂比例,发光颜色的区域可以从蓝色的光区(0.181,0.287)经过白色的区域(0.333,0.306)到红色的区域(0.579,0.349),在344 nm光谱的激发作用下,得到了色温为5419K,色度坐标为(0.333,0.306)的白光。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8;O482.31

【参考文献】

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本文编号：1216298