基于蓝光LED匹配的红色荧光粉制备及其发光机制

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随着用电量的激增,人们对电能的需求越来越大,LED因节能、耐用和环保而成为人们重点研究的节能产品。白光LED通常是由蓝光LED结合黄色荧光粉产生的,但这种方式显色指数偏低,通常需要红色荧光粉进行色度补偿。与已经工业化商品化的黄绿荧光粉相比,尽管红色荧光粉取得了长足的发展,但仍旧不能满足工业生产的需要,因此,本文旨在改善当前红色LED荧光粉的性能,改进了能够有效吸收蓝光的Sr3Al2O6:Eu红色荧光材料,同时合成了能够高效吸收蓝光并产生红光发射的Eu掺杂硫化锶/铝酸锶复合体系样品,并且在最佳工艺条件的基础上合成了不同助熔剂及敏化剂添加的Sr8Al12O24S2:Eu2+红色荧光粉。  首先,基于铝酸盐体系荧光粉成本低,原料易得,量子效率高并且热稳定性好等优点,本文研究的是具有宽带吸收并产生红光发射的Sr3Al2O6:Eu荧光粉,通过首次引进高浓度的SrB4O7,在降低反应温度的同时提高了样品的发光强度。通过在Sr3Al2O6:Eu中掺杂Er3+离子,优化了Er3+浓度,使发光强度提高了1.4倍,并对其发光机理进行了分析。  同时,注意到硫化物体系在高效吸收蓝光的同时,会产生很强的红光发射,但由于硫化物体系稳定性差,通常会采用包覆处理。本文通过SrO与Al2O3所组成的铝酸盐来改善硫化物的稳定性,合成了硫化锶/铝酸锶复合体系样品。在SrSO4低浓度混合时,发现样品中存在相变过程,并出现417nm和469nm的双激发峰,在417nm激发下,可以得到不同比例的红绿光。同时样品能够被469nm蓝光有效激发,而且复合体系的稳定性有较大改善。在SrSO4高比例混合即硫化锶/铝酸锶之比达到0.8/0.2时,红光发射强度最大,能够被417nm和469nm有效激发,并对红光发射强度变化的原因进行了分析。  在此基础上,通过变化SrSO4、SrCO3和Al2O3之间的比例,在改变工艺条件的基础上合成了Sr8Al12O24S2:Eu2+红色荧光粉。通过改变第一步反应过程的温度和升温速率以及第二步反应过程的温度,得到了样品合成的最佳工艺。同时引入不同的助熔剂Li2CO3和NH4Cl,在Li2CO3达到7wt.%时能够合成更纯的Sr8Al12O24S2晶相。在此基础上,改变Eu的掺杂浓度,在Eu浓度为1%时发光强度最强,并从机理上对样品发光强度随Eu浓度变化的原因进行了分析。通过共掺杂Dy,Sm和Er,在有效改善样品发光强度的同时,还观察到发射光峰位产生移动,共掺杂Ce的样品虽然没有产生明显的峰位移动,但是却存在属于Eu3+的强发射峰。
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