LED植物生长灯用红蓝近红外三色智能荧光粉的研究

发布时间：2018-03-28 14:37

  本文选题：荧光粉　切入点：能量传递　出处：《西北大学》2017年硕士论文

【摘要】：不可预测的气候和病虫害的威胁使得温室种植和环境可控的室内种植受到广泛关注。光是植物生长发育中必不可少的因素,为了增补温室中自然光的不足,需要补充人工照明。传统植物设施栽培中使用的光源不仅与植物的光合作用光谱(Photosynthetic action spectra)不匹配,而且能耗高、对环境有污染。光转换型LED作为一种新型光源具有高效节能,绿色环保等优点,更为重要的是其光谱组成可根据植物生长的需要进行任意调整,因此LED用多色荧光粉的研究显得尤为重要。本文以性能稳定的氟磷酸盐、正硅酸盐和钛酸盐为基质材料,稀土离子(Ce~(3+)、Eu~(2+)、Pr~(3+)、Yb~(3+))和过渡金属离子(Mn~(2+)、Mn~(4+))为掺杂离子,采用固相法制备了适用于LED植物生长灯的光转换材料。荧光粉Ba_3LaNa(PO_4)_3F:Eu~(2+),Pr~(3+)在近紫外光激发下能发出蓝光、红光和近红外光,它们与光和色素(叶绿素、类胡萝卜素和细菌叶绿素)的吸收光谱匹配。通过改变Eu~(2+)和Pr~(3+)的浓度可以调节三者的强度比(蓝:红:近红外)。由它们的发射光谱和荧光寿命的变化规律可以发现Eu~(2+)和Pr~(3+)间存在能量传递。在Ba_3LnNa(PO_4)_3F(Ln=Gd,Y)中单掺Eu~(2+)离子和双掺Eu~(2+)-Mn26离子对可以得到红蓝双色发射,表明该荧光粉可用于调节植物生长的白光LED器件中。对Eu~(2+)离子单掺的红蓝双色荧光粉,研究了其结构特性、Eu~(2+)最佳掺杂浓度及浓度猝灭机理;同时分析了其在液氦温度下的光谱和荧光寿命,确定了 Eu~(2+)的格位分布;此外讨论了红光和蓝光的热稳定性及热猝灭机理;最后分析了由其制作的白光LED器件的性能。基于此,对Eu~(2+)-Mn~(2+)离子对掺杂的荧光粉进行了研究,发现Eu~(2+)和Mn~(2+)1间存在能量传递,并分析了其能量传递效率和能量传递机制;最后研究了由其制作的白光LED器件的性能,结果表明由Ba_3LnNa(PO_4)_3F:Eu~(2+),Mn~(2+)(Ln=Gd,Y)制作的器件的性能更佳。正硅酸盐 Ca_2SiO_4:Ce~(3+),Eu~(2+)、Eu~(2+)、Ca1.7Sr0.3SiO_4:Ce~(3+),Yb~(3+)和Li2SrSiO_4:Ce~(3+),Pr~(3+)在近紫外波段均有强的宽带吸收,Ce~(3+)和Eu~(2+)共掺荧光粉的发光颜色从蓝到绿可调,Ce~(3+)-Yb~(3+)共掺荧光粉能发出蓝光和近红外光,Ce~(3+)-Pr~(3+)共掺荧光粉能发出蓝、红和近红外光,它们分别与光和色素(叶绿素、类胡萝卜素和细菌叶绿素)的吸收光谱匹配。同时,详细分析了上述荧光粉的晶体结构与浓度相关的光谱特性、Ce~(3+)的格位分布、热稳定性以及Ce~(3+)→Eu~(2+)/Yb~(3+)/Pr~(3+)的能量传递过程和能量传递效率。Mn~(4+)激活的Gd_2ZnTiO_6荧光粉能够被近紫外光和蓝光有效地激发,并在704 nm附近有强的深红光发射。重点分析了该荧光粉与浓度相关的光谱特性和热稳定性。Gd_2ZnTiO_6:Mn~(4+),Yb~(3+)荧光粉不仅能够产生Mn~(4+)的深红光发射,还能产生Yb~(3+)的近红外光发射,与光敏色素和细菌叶绿素的吸收光谱匹配。讨论了 Yb~(3+)离子掺杂浓度对发光性能的影响,并证明了 Mn~(4+)→Yb~(3+)的能量传递过程。
[Abstract]:Unpredictable climate and pest threats make greenhouse planting and environment controlled indoor planting has attracted extensive attention. The light is essential factors in the development of plant growth, in order to supplement the greenhouse in natural light is insufficient, need to add artificial lighting. The light source in the cultivation of traditional plant and plant photosynthesis not only spectral (Photosynthetic action spectra) do not match, and high energy consumption, pollution to the environment. The light conversion type LED as a new type of light source with high efficiency and energy saving, environmental protection and other advantages, is more important is its spectral composition can be adjusted according to the need of plant growth, so the LED of multicolor phosphor is particularly important in this paper. Fluorphosphate stable performance, is Portland and titanate as matrix material and rare earth ions (Ce~ (3+), Eu~ (2+), Pr~ (3+), Yb~ (3+)) and transition metal ions (Mn~ (2+), Mn~ (4+))涓烘幒鏉傜�诲�，

本文编号：1676762