用于白光LED的紫外激发下的单一基质磷酸盐以及硅酸盐荧光粉的制备与研究

发布时间：2017-12-18 08:23

本文关键词：用于白光LED的紫外激发下的单一基质磷酸盐以及硅酸盐荧光粉的制备与研究

【摘要】：白光LED作为第四代照明光源,具有能耗低、发光强度高、寿命长以及绿色环保等特点。目前实现白光LED的主要方案是将LED芯片与荧光粉组合产生白光,也就是所谓的荧光转换型白光LED。当前市场上我们主流的方案是InGaN蓝色LED芯片和YAG:Ce3+黄色荧光粉组合产生白光。由于其缺少红光成分,故提出了一种新型的方案即紫外LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光粉合成白光,获得的白光具有较高的发光强度和极好的显色指数。然而由于蓝色荧光粉的重吸收致使发光效率较低,发光不稳定。因此紫外LED芯片与单一基质荧光粉组合产生白光这一方案被提出,该体系具有极好的稳定性和色重现性。在荧光转换型白光LED的研究中,光的颜色与性能完全取决于组合的荧光粉,因此研究良好的荧光粉成为白光LED研究中的重点工作。本文中通过高温固相法合成一系列掺杂不同稀土离子的紫外激发的用于白光LED的Ca3Y(P04)3荧光粉和KBaYSi207荧光粉。并对荧光粉的物相、发光性能以及掺杂离子间的能量传递进行了表征与分析。具体如下:(1)采用高温固相法在CO还原气氛下合成Ca3Y(P04)3:Eu2+,S mmm3+荧光粉,利用XRD图谱、漫反射图谱、激发发射图谱、色坐标图谱以及荧光衰减图谱对样品进行表征分析。通过样品的XRD图谱与JCPDS标准卡片做比对,其衍射峰并未发生明显的变化,即证明少量的Eu2+离子与Smm3+离子的掺入并未改变基质的晶格结构。在405 nm光的激发下,通过发射光谱可知Eu2+离子与Smm3+离子被共激发并组合产生白光。调节Eu2+离子和Smm3+离子的浓度,其色坐标从蓝绿光区域进入白光区域,最终落在橙红光区域。并通过计算该白色荧光粉的色温值5058 K,也证明了此荧光粉在室内照明方面有着良好的应用前景。通过荧光衰减曲线证明了 Eu2+离子与Smm3+离子之间存在着能量传递,分析了 Eu2+与Smm3+离子之间能量传递的作用机理。研究表明Ca3Y(P04)3:Eu2+,S mm3+荧光粉在白光LED荧光粉领域具有良好的应用前景。(2)采用高温固相法合成Ca3Y(P04)3:Dy3+荧光粉,利用XRD图谱、激发发射光谱图、色坐标等进行表征分析。通过XRD图谱与JCPDS标准卡片做对比,样品衍射峰并未出现杂峰,表明Dy3+离子的掺入并未对晶体结构产生影响。在365 nm激发波长下,Ca3Y(P04)3:Dy3+荧光粉的发射光谱在485 nm、578 nm处呈现两个较强的尖峰和在664 nm出呈现一个强度很弱的尖峰,这些分别由于 4M21/2→6H13/2、4F9/2→6H13/2 以及 4G11/2→6H11/2 的能级跃迁产生的。其中Dy3+离子的最佳浓度为5 mol%。其在掺入5 mmol%Dy3+时的色坐标点(0.333,0.360)非常接近标准白光点,且色温值计算为5482 K,证明此荧光粉在照明方面有良好的应用前景。同时我们研究了 Dy3+离子之间的能量传递以及其作用机理。研究显示Ca3Y(PO4)3:Dy3+荧光粉在白光LED研究中具有深远的意义。(3)在CO还原气氛下利用高温固相法合成KBaYSi207:Ce3+荧光粉。通过XRD图谱可知,样品的衍射峰与STD标准卡片的衍射峰相一致,并未出现杂峰,证明少量的Ce3+离子的掺入并未改变基质的晶体结构。在354 nm激发波长下,KBaYSi207:Ce3+荧光粉的发射光谱在448 nm处呈现一个宽峰,这是由于5d的激发态向4f的基态跃迁引起的。且Ce3+离子的最佳掺杂浓度为2 mol%。通过荧光粉发光强度积分面积(I)与Ce3+离子浓度(x)的拟合图谱证明了 Ce3+离子之间存在能量传递以及能量传递作用机理。总而言之,KBaYSi207:Ce3+蓝色荧光粉在白光LED研究中具有重要的意义。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O482.31

【参考文献】

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