白光LED用Ce:YAG荧光玻璃的制备及光电性能的研究

发布时间：2017-10-30 06:14

  本文关键词：白光LED用Ce:YAG荧光玻璃的制备及光电性能的研究

  更多相关文章： 白光LED Ce:YAG 微晶玻璃 制备 光电性能

【摘要】：开展白光LED的研究是一项非常有前景的工作,已经受到了许多科学家和工程师的青睐。相比于白织灯和荧光灯,LED灯有节能、高光效、长寿命等明显的优点。目前,用蓝光InGaN芯片组合用硅胶或环氧树脂封装的Ce:YAG荧光粉仍然是获得白光LED的主要方式。然而,由于硅胶或树脂的热导率太差,硅胶或树脂长时间在高温工作环境下容易老化、黄化,导致LED的光效降低、色坐标偏移。因而,兼有玻璃和陶瓷优点的微晶玻璃应时而生,其展现出制备周期短、成本低、物化性能稳定、导热性能优异、透明性好、光学性能优异等优势。为了研究具有优异光学性能的Ce:YAG微晶玻璃材料,本论文中采用两种不同的方法制备了Ce:YAG透明微晶玻璃,优化了制备工艺并确定了光电性能最佳的制备条件。与蓝光芯片匹配封装后,白光LED器件的光学性能完全可以超越商用白光LED,且展现出优异的热稳定性,能满足大功率白光LED的应用要求。利用XRD、SEM、荧光光谱等测试手段分析了样品的物相结构、微观结构及发光性能。通过前期的工作,取得的研究成果主要包括:1.通过熔体冷却析晶法成功地制备了透明的Ce:YAG微晶玻璃。本文研究了不同Pb/Si摩尔比对物相结构、微观结构、发光性能的影响。耦合蓝光芯片后,研究了不同Ce3+离子掺杂浓度和微晶玻璃片厚度对白光LED器件发光效率和色坐标的影响。在Ce3+离子掺杂浓度为0.6%和微晶玻璃片厚度为1mm时,发光效率达到最高值97.1lm/W,色温为5561 K,显色指数为69.3。2.通过phosphor in glass(PiG)法成功地制备了透明的Ce:YAG微晶玻璃。本文采用了两步烧结法和一步烧结法成功地制备了透明的Ce:YAG微晶玻璃,对比了两种制备方式获得的样品在物相结构、微观结构、发光性能方面的差异。同时研究了荧光粉浓度、烧结温度、烧结时间对光谱性能的影响。此外,我们也研究了不同荧光粉浓度和微晶玻璃片厚度对白光LED器件光电参数的影响。耦合蓝光芯片后,封装的白光LED器件的发光效率可达到125 lm/W,色温为4329 K,显色指数为68,能很好的满足大功率白光LED的应用要求。
【关键词】：白光LED Ce:YAG 微晶玻璃 制备 光电性能
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.73
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 白光LED概述12-16
• 1.2.1 LED的结构与发光原理12-13
• 1.2.2 白光LED的实现形式13-14
• 1.2.3 LED封装技术14-15
• 1.2.4 LED发展中存在的问题15-16
• 1.3 荧光材料的分类16-27
• 1.3.1 荧光粉16-19
• 1.3.2 陶瓷19-20
• 1.3.3 单晶20-22
• 1.3.4 微晶玻璃22-27
• 1.4 本论文的研究意义和主要内容27-29
• 1.4.1 研究意义27-28
• 1.4.2 研究内容28-29
• 第二章 实验技术与测试手段29-37
• 2.1 前言29
• 2.2 实验技术29-32
• 2.2.1 实验方法29-30
• 2.2.1.1 熔融冷却析晶法29-30
• 2.2.1.2 PiG法30
• 2.2.2 实验原料与仪器30-32
• 2.3 测试分析手段32-37
• 2.3.1 透过率测试32
• 2.3.2 X射线衍射分析（XRD）32
• 2.3.3 扫描电镜分析（SEM）32-33
• 2.3.4 荧光光谱分析33
• 2.3.5 电光参数测试33-37
• 第三章 熔体冷却析晶法制备Ce:YAG荧光玻璃及光电性能37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 实验部分37-39
• 3.2.1 玻璃组分设计37-38
• 3.2.2 微晶玻璃的制备38-39
• 3.2.3 微晶玻璃的表征39
• 3.3 结果与讨论39-45
• 3.3.1 X射线粉末衍射(XRD)分析39-40
• 3.3.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析40-41
• 3.3.3 荧光光谱分析41-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 PiG法制备Ce:YAG荧光玻璃及光电性能47-61
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验部分48-49
• 4.2.1 微晶玻璃的制备48
• 4.2.1.1 两步法烧结微晶玻璃48
• 4.2.1.2 一步法烧结微晶玻璃48
• 4.2.2 玻璃样品的表征48-49
• 4.3 结果与讨论49-59
• 4.3.1 透过率分析49
• 4.3.2 X射线粉末衍射(XRD)分析49-50
• 4.3.3 场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析50-51
• 4.3.4 荧光光谱分析51-52
• 4.3.5 光电参数分析52-53
• 4.3.6 热稳定性质分析53-54
• 4.3.7 荧光光谱影响因素的分析54-58
• 4.3.8 光电参数影响因素的分析58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 论文结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 未来的工作方向62-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-73
• 硕士期间发表的学术论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郝继彦;陈兆平;张成龙;向卫东;刘海涛;;Ce,Sm:YAG单晶用于白光LED器件的封装研究[J];中国建材科技;2015年01期

2 陈兆平;向卫东;刘海涛;梁晓娟;邹军;;Ce,Sm共掺YAG单晶的生长及其光电性能的研究[J];人工晶体学报;2014年02期

3 刘炳峰;向卫东;刘海涛;张志敏;梁晓娟;陈兆平;赵斌宇;;Ce,Tb:YAG单晶的生长及光谱性能[J];硅酸盐学报;2013年09期

4 张志敏;梁晓娟;赵斌宇;陈兆平;刘炳峰;钟家松;向卫东;吕春燕;;Ce,Mn∶YAG单晶的生长及光学性能[J];高等学校化学学报;2013年08期

5 陆神洲;杨秋红;徐峰;王永刚;;基于Ce:YAG单晶的白光发光二极管性能研究[J];光学学报;2012年03期

6 谢晔;印琰;张瑞西;王海波;;白光LED用单一基质白光荧光粉的研究进展[J];化工新型材料;2012年02期

7 金怀东;向卫东;黄海宇;杨帆;华伟;董永军;梁晓娟;;Ce,Pr掺杂的YAG微晶玻璃的制备及光谱性能[J];无机化学学报;2011年07期

8 张其土;张乐;韩朋德;陈雁;杨浩;王丽熙;;白光LED用光转换无机荧光粉[J];化学进展;2011年06期

9 金怀东;向卫东;梁晓娟;黄海宇;华伟;董永军;;铈、钐掺杂YAG微晶玻璃制备及光谱性能[J];中国稀土学报;2011年03期

10 金怀东;向卫东;黄海宇;杨帆;华伟;梁晓娟;董永军;;Ce:YAG微晶玻璃制备及光谱性能[J];硅酸盐学报;2011年04期

，

本文编号：1116451