LED用YAG荧光粉的性能改善的研究
本文关键词：LED用YAG荧光粉的性能改善的研究
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【摘要】：随着经济发展带来的能源消耗过甚、环境严重污染等问题已经严重威胁到人类的生存环境,人们才意识到要走绿色环保的可持续发展路线。各行各业都必须寻求低能耗、无污染的发展方式。照明作为人类最基本的需求行业更要积极探索新的照明方式。高亮度LED的横空出世为固体照明行业带来了福音,由于白光LED能量消耗低、使用寿命长、光效高、无污染等巨大的优势被人们认为是可以取代白炽灯、荧光灯的第四代照明光源。一般的可见光都可以由红、绿、蓝三基色混合产生,所以白光LED是用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉实现。这也是目前市场上主流的白光LED实现方式。白光LED的发光效果与芯片、荧光粉以及封装工艺等因素有关,荧光粉的性质会产生很重要的影响。市场上主流的黄色荧光粉为YAG:Ce3+,该荧光粉与蓝光LED组合产生的白光中绿色成分比较少,本文的工作就是研究Ga3+、Lu3+离子共掺杂的YAG:Ce3+荧光粉,使得荧光粉发光谱蓝移,增加白光中绿光成分,丰富发光谱,同时也可以作为绿色荧光粉,满足显示等其他领域的需要。为了拓展荧光粉的应用,本文还研究了紫外LED用荧光粉,用Tb3+离子掺杂Gd2O2S,实现紫外LED激发荧光粉发绿光。本文用高温固相法合成了YAG:Ce3+、Ga3+、Lu3+以及Gd2O2S:Tb3+,用XRD分析了样品,证明实验样品是荧光粉晶体。观察了样品的晶粒大小,证明实验得到了满足涂覆要求尺寸的荧光粉颗粒,实验所得样品颗粒直径约为5-10μm。分析了实验YAG其激发光谱与发射光谱,得到Ga3+对Ce3+发光有敏化作用,而Ga3+、Lu3+掺杂使得发光谱向短波长方向移动,共掺杂使得蓝移效果更明显,而且Lu3+促进了Ga3+的敏化作用。并且根据发射光谱确定了Ga3+、Lu3+离子的掺杂浓度最佳为1、0.5。对实验样品进行了封装测试,掺杂样品可以与蓝光LED组合实现偏冷的白光,光效有提高。也可以混合红粉涂敷芯片实现暖白光,提高显色指数。分析了Gd2O2S:Tb3+样品的激发光谱与发射光谱,确定了Tb3+可以被紫外LED所激发发出绿光,并且根据发光谱确定了Tb3+掺杂浓度最佳为0.06。
【关键词】：YAG:Ce~(3+)、Ga~(3+)、Lu~(3+) Gd_2O_2S:Tb~(3+) 白光LED 发射光谱
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312.8;TN104.3
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第一章 绪论10-22
- 1.1 引言10
- 1.2 LED简介10-16
- 1.2.1 LED的发展进程10-13
- 1.2.2 发光原理13-15
- 1.2.3 LED优点15-16
- 1.3 白光LED的实现16-18
- 1.3.1 多基色芯片组合17
- 1.3.2 紫外芯片涂覆荧光粉17-18
- 1.3.3 蓝光芯片涂覆黄色荧光粉18
- 1.4 LED的主要应用18-21
- 1.5 本论文主要的研究目的21-22
- 第二章 掺杂荧光粉制备的理论22-39
- 2.1 发光材料以及发光理论22-28
- 2.1.1 YAG：Ce~(3+)的结构23-25
- 2.1.2 Gd2O2S结构25-26
- 2.1.3 荧光粉发光理论26-28
- 2.2 稀土元素简介28-30
- 2.2.1 稀土元素的电子分布29
- 2.2.2 稀土元素的能量传递29-30
- 2.3 掺杂荧光粉的理论依据30-31
- 2.3.1 白光LED用荧光粉30-31
- 2.3.2 Ga~(3+)、Lu~(3+)共掺杂YAG：Ce~(3+)31
- 2.3.3 Tb3+掺杂Gd2O2S31
- 2.4 掺杂YAG荧光粉的制备方法31-34
- 2.4.1 高温固相法31-32
- 2.4.2 溶胶-凝胶法32-33
- 2.4.3 喷雾热解法33
- 2.4.4 溶剂热合成法33
- 2.4.5 共沉淀法33-34
- 2.5 荧光粉发光的光学性能指标34-38
- 2.5.1 晶体显微图、SEM图与XRD测试34
- 2.5.2 人的视觉和色品图34-36
- 2.5.3 光效、色温以及显色指数36-38
- 2.6 本章小结38-39
- 第三章 固相法制备Ga~(3+)、Lu~(3+)共掺杂YAG：Ce~(3+)39-59
- 3.1 实验准备39-41
- 3.1.1 主要实验仪设备39-40
- 3.1.2 实验药品40-41
- 3.2 实验流程41-43
- 3.3 实验测试43-58
- 3.3.1 YAG的XRD分析44-46
- 3.3.2 烧灼过程温度控制46-47
- 3.3.3 YAG微观形貌47-49
- 3.3.4 YAG光学性质测试49-58
- 3.4 本章小结58-59
- 第四章 固相法制备Tb：Gd_2O_2S59-67
- 4.1 实验准备59-60
- 4.1.1 实验设备与药品59
- 4.1.2 实验配方与参量59-60
- 4.2 实验过程60-61
- 4.3 实验测试61-66
- 4.3.1 XRD分析61-62
- 4.3.2 微观显示62-63
- 4.3.3 光谱分析63-66
- 4.4 本章小结66-67
- 第五章 总结与展望67-69
- 5.1 总结67-68
- 5.2 展望68-69
- 致谢69-70
- 参考文献70-73
- 攻读硕士期间研究成果73-74
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