白光LED用硅酸盐发光材料的合成与性能研究

发布时间：2020-03-29 06:05

【摘要】：白光发光二极管(white light-emitting-diodes,简称w-LEDs)近年来广受关注,因其具有体积小、使用寿命长、节能环保等优点,被称为是第四代照明光源。目前,实现白光LED的主要方式是荧光粉转换型,其主要性能指标,如显色性、色温及能量利用效率等都与所使用荧光粉的发光性能息息相关。因此,开发满足使用需求且性能优异的荧光粉具有重要的现实意义。另外,荧光粉发光性质与基质结构紧密联系,利用结构特性对现有荧光粉进行性能优化对以后的研究也具有指导意义。硅酸盐物理化学性质稳定、合成原料易得、结构可调节性高,是一类理想的基质。本文从晶体结构入手,以三种硅酸盐,即Na2CaSi2O6、K2MgSi3O8和Na1.8Mg0.9Si1.1O4,作为研究对象,利用组分同构和能量传递原理,实现了发光性能的调节与优化,具体内容包含以下几个方面:·1、利用高温固相法合成了Na2CaSi2O6:Ce3+蓝色荧光粉,测量了其外量子效率。利用晶体同构思想,合成了Na2Ca1-xSrxSi2O6:Ce3+固溶体荧光粉,Rietveld精修表明Sr2+在Na2CaSi2O6基质中存在择优占据现象,这样导致了固溶体中两种适合Ce3+占据的格位膨胀速率不一致。随着Sr2+浓度的增加,Ce3+在两种格位中产生迁移,这种迁移也体现在了发射与激发光谱的不规则变化中。2、利用高温固相法合成了Na2CaSi2O6:Eu3+红色荧光粉,探讨了电荷补偿剂的加入对于荧光粉发光性能的影响。另外,针对Eu3+在Na2CaSi2O6中不能还原的现象也应用能带理论给予了初步理论解释。3、利用高温固相法合成了K2MgSi3O8:Eu2+绿色荧光粉,利用Rietveld精修获得了K2MgSi3O8的晶体结构,表明在K2MgSi3O8基质中仅存在一种K+格位,Eu2+占据其中时,电荷不匹配导致了K+空位的产生,这也是K2MgSi3O8:Eu2+中存在多重Eu2+发射的原因。4、利用高温固相法合成了K2MgSi3O8:Ce3+蓝色荧光粉,同样由于Ce3+、K+的电荷不匹配导致了荧光粉中存在多重Ce3+发射。发现Ce3+、Tb3+存在能量传递,进一步合成了 K2MgSi3O8:Ce3+,Tb3+光色可调荧光粉。随着Tb3+浓度的增加,实现了发光颜色从蓝色到蓝绿色的变化。其能量传递效率最高可达51%,能量传递方式为电四极-电四极相互作用。5、利用高温固相法合成了Na1.8Mg0.9Si1.1O4:Ce3+荧光粉,其发光位于蓝光和紫外区。进一步通过能量传递原理,合成了Na1.8Mg0.9Si1.1O4:Ce3+,Tb3+绿色荧光粉,表明了二者存在高效的能量传递,并测量了其量子效率。
【图文】：

集成方式,荧光粉,涂敷,芯片

Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋ａｐｐｒｏａｃｈ邋ｏｆ邋ｗ－ＬＥＤ．逡逑２、荧光粉转换型逡逑该方式通过将荧光粉涂敷在ＬＥＤ芯片上来实现白光的产生，如图１．１所示，这也逡逑是目前主流的白光ＬＥＤ实现方式。按照芯片种类及所涂敷荧光粉发光颜色来说，又可逡逑分为以下三种：逡逑（１）

能级结构,荧光粉,涂敷

（ａ）邋Ｐｈｏｓｐｈｏｒ邋Ｃｏｎｃｅｒｔｉｎｇ邋Ｉ．ＥＤ逦（ｂ）邋Ｃｏｌｏｒ邋Ｍｉｘｉｎｇ邋Ｉ．ＫＩ）逡逑图１．１白光ＬＥＤ的集成方式逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋ａｐｐｒｏａｃｈ邋ｏｆ邋ｗ－ＬＥＤ．逡逑２、荧光粉转换型逡逑该方式通过将荧光粉涂敷在ＬＥＤ芯片上来实现白光的产生，如图１．１所示，这也逡逑是目前主流的白光ＬＥＤ实现方式。按照芯片种类及所涂敷荧光粉发光颜色来说，，又可逡逑分为以下三种：逡逑（１）
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ422;TN312.8

【相似文献】