白光LED用单基质单激活剂白色发光材料的合成及其性能研究

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单一基质白光荧光粉将会成为一个新型的研究热点,它可以克服蓝光芯片加YAG:Ce3+荧光粉红光成分不足而显色指偏低的问题,也可以解决紫外芯片加红绿蓝三色荧光粉比例难调控的问题。本文围绕单基质单激活剂实现白色发光的主题,开发出了两种新型的、紫外激发的Eu2+离子掺杂的白光荧光粉,并对这两种荧光粉做LED封装应用。本文的的主要研究结果如下:1、采用高温固相法成功的合成了新型的氟磷酸盐基质Ba3GdNa(PO43F:Eu2+系列白光荧光粉。研究结果表明,样品的晶体结构为六方晶相,属于P6空间群。Ba3GdNa(PO43F:Eu2+样品的激发光谱覆盖260420nm,可与紫外芯片相匹配;在365nm紫外光激发下,样品的发射光谱覆盖整个可见光区域,包括两个发射带,峰值波长分别为472nm和640nm。通过寿命测试,可以确定样品中Eu2+离子有三个不同的发光中心。Ba2.95GdNa(PO43F:0.05Eu2+样品的色坐标为(0.3283,0.3011)。系统的研究了焙烧温度和保温时间对样品发光性能的影响。研究了离子替代对样品的晶体结构及发光性能的影响,结果表明:Ca2+离子取代基质中Ba2+离子时,样品的晶胞体积变小,但是其色坐标依旧在白光区域,适量的Ca2+离子的引入可以增强发光强度;稀土元素Y3+离子取代Gd3+离子时,Y3+离子可以完全占据基质晶格中Gd3+离子格位而形成固溶体,使得其发射光谱发生红移;Si4+离子并不能取代P5+离子格位,而是进入晶格缝隙,少量Si4+离子的引入有利于提高样品的热稳定性;Cl-离子取代F-离子会对荧光粉的晶体结构和发光性能产生非常大的影响,Cl-离子的引入会使样品中Ba2+离子格位由三个变成两个,发射光谱中红光峰消失,发出光的颜色由白色变成蓝绿色。2、采用高温固相法成功的合成了新型的氮氧化物基质Li4SrCa(Si2O4N8/3):Eu2+系列颜色可调的荧光粉。研究结果表明,样品的晶体结构为正交晶形,空间群为Pbcm。在375nm紫外光激发下,样品的发射光谱覆盖整个可见光区域,包括两个发射带,峰值波长分别为430nm和578nm,对应两个不同的Eu2+离子发光中心。两个发光中心之间存在有效的能量传递,改变Eu2+离子的掺杂浓度,可以实现发光颜色可调,从蓝色变化到白色再到黄色。当掺杂浓度为0.03和0.04时,可以得到白光发射,色坐标分别为(0.3387,0.3153)和(0.3537,0.3385)。Li4SrCa(Si2O4N8/3):Eu2+系列样品拥有良好的热稳定性以及颜色稳定性。3、将Ba2.95GdNa(PO43F:0.05Eu2+荧光粉制作成发光薄膜,通过与370nm芯片匹配,制作成白光LED。当驱动电流为100m A时,其色坐标为(x=0.3317,y=0.3019),显色指数为Ra=73.9,色温CCT=6283K。将Li4SrCa0.97(Si2O4N8/3):0.03Eu2+荧光粉和375nm芯片封装成白光LED,当驱动电流为80mA时,其色坐标为(0.3568,0.3111),显色指数Ra=82.5,色温为3318K,可以获得暖白光发光。
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