白光LED用LiCaGd(WO4)3:Eu钨酸盐红色荧光粉的制备及发光性能研究

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白光LED因其具有耗能低、高发光效率、绿色环保等优点被认为是在白炽灯与荧光灯之后的新一代照明光源。利用紫外/近紫外芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉混合实现白光是白光LED的研究热点。但是,目前商用的Y2O2S:Eu3+红色荧光粉存在对近紫外光的吸收能力较弱、热稳定性较差和发光效率低等缺点,这严重制约了白光LED的发光性能。因此,本文以白钨矿结构的钨酸盐为基质,以Eu3+离子作为激活剂,成功制备了一系列白光LED用红色荧光粉,并对其微观结构与发光性能做了深入研究。(1)采用传统高温固相法合成了一系列四方白钨矿结构的Li Ca Gd(WO4)3:x Eu3+(0≤x≤1.2)红色荧光粉,并系统地研究了Li Ca Gd(WO4)3:x Eu3+荧光粉晶体结构、发光性能、热稳定性及量子产率。在395 nm激发下,Li Ca Gd(WO4)3:x Eu3+荧光粉呈现典型的红色发射,其最强发射峰位于617 nm处,对应于Eu3+离子的~5D0→~7F2跃迁。随着Eu3+离子浓度的增大荧光粉的发光强度逐渐增大,当x=1.0时,荧光粉的发光强度最佳。并且此时,Li Ca Gd(WO4)3:x Eu3+荧光粉展现了较好的热稳定性(ΔE=0.5021e V)和较高的色纯度96.6%。更为重要的是,当x=1.0时,Li Ca Gd(WO4)3:1.0Eu3+荧光粉的量子产率高达86.5%。此外,将荧光粉与近紫外光In Ga N芯片(λ=395 nm)封装得到白光LED,白光LED具有较高的显色指数(Ra=89.6)。(2)采用传统高温固相法合成了一系列四方白钨矿结构的Li Ca1-xSrxEu(WO4)3红色荧光粉,并系统的研究了Sr2+离子的掺杂对Li Ca Eu(WO4)3荧光粉晶体结构、发光性能以及热稳定性的影响。Rietveld精修结果显示,Sr2+离子的掺杂没有改变Li Ca Eu(WO4)3荧光粉的四方白钨矿结构,而是形成了固溶体。光致发光光谱表明,在近紫外光395 nm激发下,荧光粉呈现典型的红色发射,其最强发射峰位于617 nm处。荧光粉的发光强度则随着Sr2+离子的掺杂浓度的变化而变化,当Sr2+离子的掺杂浓度为40 mol%时,荧光粉的发光强度和色纯度达到最佳。此外,对Li Ca0.6Sr0.4Eu(WO4)3荧光粉的热稳定性和热猝灭机理进行了研究。结果显示,Sr2+离子掺杂后的荧光粉同样表现出较好的热稳定性。该荧光粉与近紫外光In Ga N芯片(λ=395 nm)封装得到白光LED,白光LED具有较高的显色指数(Ra=90.6)。(3)通过高温固相法成功合成了Mo6+离子掺杂的Li Ca Eu(W1-xMoxO4)3(0≤x≤1.0)红色荧光粉。XRD和GSAS软件Rietveld精修结果均显示荧光粉均为白钨矿结构的固溶体,空间群为I41/a。Mo6+离子的掺杂不仅有效的拓宽了荧光粉在紫外区的电荷跃迁带(CTB),并且有效提高了基质能量到Eu3+离子传递效率。当Mo6+离子掺杂浓度为20 mol%时,荧光粉的发光强度和色纯度达到最大值。对Li Ca Eu(W0.8Mo0.2O4)3荧光粉的热稳定性和热猝灭机理进行研究,利用位形坐标图分析Mo6+离子的掺杂使荧光粉的热稳定性下降的现象。该荧光粉与近紫外光In Ga N芯片(λ=395 nm)封装得到白光LED,白光LED具有较高的显色指数(Ra=92.1)。
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