【摘 要】
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白光LED由于具有发光效率高、使用寿命长、安全环保等优点,已经被广泛应用于生活中的各行各业之中,如显示器和照明领域等等。在LED应用的任何领域中,高量子效率和优良的热稳定性一直是人们需要解决的两大问题。在目前应用广泛的白光LED封装方式中,由于缺少红光成分,得到的白光偏冷,显色指数（CRI＜80）偏低,因此亟需开发红光发射荧光粉,弥补红光缺失的问题。目前,发现的一些红色荧光粉能解决红光发射不足的问
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白光LED由于具有发光效率高、使用寿命长、安全环保等优点,已经被广泛应用于生活中的各行各业之中,如显示器和照明领域等等。在LED应用的任何领域中,高量子效率和优良的热稳定性一直是人们需要解决的两大问题。在目前应用广泛的白光LED封装方式中,由于缺少红光成分,得到的白光偏冷,显色指数（CRI＜80）偏低,因此亟需开发红光发射荧光粉,弥补红光缺失的问题。目前,发现的一些红色荧光粉能解决红光发射不足的问题,但是其发射光谱较宽,导致很大一部分光谱超出人眼的视觉识别范围,大大降低人眼可识别范围荧光的发光效率。针对以上的问题,开发具有高发光量子效率、优良热稳定性以及窄带发射的荧光粉在高质量的白光LED实施途径中至关重要。本文以Sr Li Al3N4窄带红粉作为研究对象,通过阳离子的替换对该体系进行结构性能调控以及发光热稳定性改善的研究。主要内容如下:1、利用纯氮化物原料,在低气压条件下成功合成了一系列Sr Li Al3N4:x Eu2+（0≤x≤0.05）氮化物红色荧光粉,并对其晶体结构和发光性能进行了研究。结果表明,通过低气压烧结方法,能够获得相纯度较高的Sr Li Al3N4:Eu2+系列发光材料。随着Eu2+的掺杂,样品在300-600 nm范围内存在两个激发峰,发射光谱的峰值位于650 nm,半峰宽为55 nm;样品的发光强度呈现出先增加后减小的趋势,其最佳掺杂浓度为x=0.02。变温光谱显示,当温度达到150℃时,Sr Li Al3N4:0.02Eu2+的发光强度能保持初始强度的93.86%,这说明该荧光粉具有优异的热稳定性。利用将荧光粉旋涂在玻璃基板上再与蓝光芯片组合制成WLED器件的方法,在不同的驱动电流下器件表现出良好的色稳定性,此方法为WLED器件的设计和实际应用提供了新思路。2、通过阳离子取代的方式(Ca2+→Sr2+)并利用低气压烧结法合成了一系列的Sr1-xCaxLi Al3N4:2%Eu2+（0≤x≤0.8）固溶体。实验结果表明,随着Ca2+浓度的增加,在468 nm蓝光激发下,固溶体的发射光谱由654 nm红移到687 nm。通过Rietveld精修和晶体场理论对固溶体的晶体结构变化、光谱移动以及Ca2+在晶格中的占据情况进行了仔细的研究。同时在不同浓度的固溶体样品中,找到了结晶性最好的Sr0.7Ca0.3Li Al3N4:0.02Eu2+样品。有趣的是,该荧光粉存在异常的热稳定性,样品的发射强度随着温度升高而异常增加,425 K时的发射强度达到109.91%。最后将该荧光粉与商业化的YAG:Ce3+黄色荧光粉和LED蓝光芯片相结合,得到了低色温（4044 K）和高流明效率（99.2lm/w）,显色指数Ra=83.5的暖白光WLED器件。3、通过阳离子取代的方式(Mg2+→Sr2+)并利用低气压烧结法合成了一系列的Sr1-xMgxLi Al3N4:2%Eu2+（0≤x≤0.6）固溶体。实验结果表明,随着Mg2+浓度的增加,晶体结构收缩,晶格失配严重,XRD衍射峰逐渐向大角度方向偏移。同时固溶体样品的激发光谱出现偏移,位于324 nm的激发峰移动到351 nm。在460 nm蓝光激发下,样品的发射光谱由655 nm红移到687 nm。通过对比固溶体样品的发光强度找到Mg2+最佳掺杂浓度为10%,并将其与商用的红粉Sr2Si5N8:Eu2+样品的热稳定性进行对比,结果发现Mg2+取代后的样品在150℃时发射强度能够保持在初始强度的91.0%优于商用的Sr2Si5N8:Eu2+荧光粉的86.5%。最后将该荧光粉与商业化的YAG:Ce3+黄色荧光粉和LED蓝光芯片相结合,得到了色温为4496K,流明效率（59.9 lm/w）,显色指数Ra=80.1的白光WLED器件。
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