白光LED（light emitting diode,简称LED）作为第四代照明光源因其环保节能的巨大优势已经出现在我们生活的方方面面,例如指示灯、手机背光板、生物生长照明光源、舞台显示屏等。现阶段大多利用Ce³⁺作为激活剂的（Y,Gd）₃（Al,Ga）₅O₁₂钇铝石榴石黄色荧光粉(YAG:Ce³⁺)涂覆于蓝光氮化铟镓InGaN芯片封装制备白光LED。虽然这种实现白光LED的技术方案已经很成熟了,但是依旧无法克服发射光谱的混合过程中缺少红光组分的缺陷,白光LED显色指数偏低以及色温偏高的问题仍未得到解决,研究出高效稳定的红色荧光粉是解决这一问题的有效途径。钒酸锶钙（Ca₃Sr₃（VO₄）₄）具有良好的物理化学稳定性和可见光穿透性,是一种理想的发光基质材料。多种稀土离子被证实与钒酸根离子之间可发生有效的能量传递作用,可设计为光发射中心合成钒酸盐稀土发光材料。据此,本文设计了Eu³⁺、Sm³⁺和Pr³⁺三种稀土离子作为发光中心,采用柠檬酸溶胶燃烧法合成了一系列Ca₃Sr₃（VO₄）₄为基质的稀土红色荧光粉。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和荧光光谱仪等测试分析手段,确定了优化的合成工艺条件,对比分析研究了Eu³⁺、Sm³⁺和Pr³⁺三种掺杂Ca₃Sr₃（VO₄）₄稀土红色荧光粉的发光性能特点,优选出Ca₃Sr₃（VO₄）₄:Eu³⁺红色荧光材料,以Y³⁺、Al³⁺作为敏化剂以及碱金属离子作为电荷补偿剂对其发光性能进行优化,研究了其热稳定性及荧光性能优化等机理,合成了发光效果好的Ca₃Sr₃（VO₄）₄:Eu³⁺红色荧光材料。采用柠檬酸溶胶燃烧法合成了Ca₃Sr₃（VO₄）₄:Eu³⁺、Ca₃Sr₃（VO₄）₄:Sm³⁺、Ca₃Sr₃（VO₄）₄:Pr³⁺三种荧光粉,通过分析这三种荧光粉不同燃烧温度和保温时间的荧光发射性能确定了它们相对最优的合成工艺条件:燃烧温度900°C、保温时间1 h。稀土离子Eu³⁺、Sm³⁺和Pr³⁺被设计为基质的红色发光中心,其中Eu³⁺在464 nm的激发下发射出明亮红光,Sm³⁺和Pr³⁺分别在405 nm和450 nm的激发下发射出橙红色的光。稀土离子在不同掺杂浓度条件下能显著地影响荧光粉的发光强度,Eu³⁺、Sm³⁺和Pr³⁺相对最优的掺杂浓度分别为5 mol%、8 mol%和1 mol%。三种荧光粉中Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺红色荧光粉发光强度最高,色坐标最靠近标准红光点。在合成Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺的基础上,选择Y³⁺、Al³⁺作为敏化剂,分别与Eu³⁺共掺入Ca₃Sr₃（VO₄）₄基质中,研究Y³⁺、Al³⁺对Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺红色荧光性能的影响。随着敏化剂掺杂含量的增加,合成样品的红光发射强度先上升后下降。敏化剂Y³⁺、Al³⁺相对最优的掺杂浓度分别为7 mol%、6 mol%。Y³⁺、Al³⁺分别与Eu³⁺共掺可以影响Eu³⁺周围的晶体环境,提高Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂超灵敏跃迁对应的主红光发射峰的强度。此外Al³⁺能够有效的协助基质中的VO₄^3-把吸收的蓝光光子能量更多的传递给发光中心Eu³⁺,更进一步的增强了Ca₃Sr₃（VO₄）₄:Eu³⁺的红色发光强度。在相同的实验条件下,Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺,0.06Al³⁺红色荧光粉的发光强度和色纯度都优于Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺,0.07Y³⁺红色荧光粉和SrS:Eu²⁺商用红色荧光粉。使用碱金属离子M⁺（M=Li、Na、K）对Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺,0.06Al³⁺进行电荷补偿,研究电荷补偿剂种类及含量对其综合荧光性能产生的影响。三种电荷补偿剂离子可以有效地优化样品的综合荧光性能,其中Li⁺的优化效果相对最佳,它们相对最优的掺杂浓度都为12 mol%。经过电荷补偿的样品其晶粒发育良好且具有优异的热稳定性,Ca₃Sr₃（VO₄）₄:0.05Eu³⁺,0.06Al³⁺,0.12Li⁺红色荧光粉外量子效率为57.77%,将该样品与近紫外芯片匹配进行LED封装得到了发光效果良好的单色红光LED,证明了其在白光LED的实际应用中有着不凡的潜力。