Pb2+对YAG:Ce3+,L(L=Pr3+/Cr3+)荧光粉发光性能的影响

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发光二极管(LED)被称为绿色照明光源,是一种新型全固态照明光源,具有许多优点,如耗电量小、响应快、亮度高、寿命长、体积小等,一直以来成为人们关注的焦点。它广泛应用于各种领域,如标识与指示照明、普通照明、背景光源、屏幕显示和城市建筑景观等。白光LED合成白光的多种方式中,蓝光LED芯片和黄光荧光粉的组合流明效率较高且技术比较成熟,是商品化的白光LED主要使用的方式。。其使用的黄光荧光粉是Ce3+激活的钇铝石榴石体系荧光粉(Y3Al5O12),它能够吸收蓝光LED芯片发出的蓝光,发射明亮的黄绿光(来自Ce3+的最低的5d能级→2F5/2和2F7/2的能级跃迁),黄绿光与剩余的蓝光互补共同合成白光,而且发光效率高,物理化学性质稳定。但是由于YAG∶Ce3+发光光谱中存在着缺少红光成分的问题,从而导致白光LED的显色指数偏低。在前期的研究工作中,我们发现在YAG∶Ce3+中加入PbO,可以使Ce3+的发射峰红移。为了进一步提高白光LED的显色指数,增加发射光谱的红黄比,本文将Pb2+离子(PbO)引入YAG∶Ce3+,L(Pr3+/Cr3+)体系,从而使L离子的激发光谱与Ce3+的发射光谱交叠增加,提高Ce3+-L之间的能量传递效率,使YAG∶Ce3+,L(Pr3+/Cr3+)荧光粉中的红光成分增强。  本论文采用高温固相合成法,在YAG∶Ce3+,L(Pr3+/Cr3+)体系荧光粉中掺入Pb2+离子,研究了Pb2+的掺杂对YAG∶Ce3+,L(Pr3+/Cr3+)荧光粉中的红光发射强度的影响。在此基础上,研究了不同助溶剂和不同升温速率对YAG∶Ce3+,Pr3+荧光粉发光性能的影响。主要的研究结果如下:  (1)将Pb2+离子(PbO)引入到YAG∶Ce3+,Pr3+荧光粉中,可以使Ce3+的534 nm宽带发射发生红移,Pr3+的610nm红光发光强度增强。这是由于Ce3+发射光谱的红移,可以增加它与Pr3+激发光谱的交叠,从而提高Ce3+-Pr3+能量传递的效率。荧光寿命和衰减研究表明,Pb2+会影响YAG荧光粉中的Ce3+-Pr3+之间的能量传递效率。当掺杂PbO的浓度为x=0.04时,红移最强,红黄强度比最大。  (2)改变发红光的离子的种类,将Cr3+离子替换Pr3+离子。YAG∶Ce3+,Cr3+荧光粉中掺入Pb2+后,提高了Ce3+-Cr3+能量传递的效率。当掺杂PbO的浓度为x=0.0075时,红黄强度比最大,有利于提高YAG∶Ce3+黄色荧光粉的显色指数。  (3)改变添加助溶剂的种类,研究不同的助溶剂对YAG∶Ce3+,Pr3+,Pb2+荧光粉的物相、荧光光谱的影响。结果表明:添加助溶剂基本没有改变衍射峰的位置,也没有新的衍射峰出现,添加BaF2和HBO3各为3wt%的混合助溶剂时,发射光谱的强度达到最大。比单独添助溶剂HBO3和BaF2的发射峰强度高很多,大约是单独添加BaF2样品发射强度的257.7%,是单独添加HBO3样品发射强度的195.7%。  (4)改变升温速率,研究不同的升温速率对YAG∶Ce3+,Pr+,Pb2+荧光粉合成性能的影响。结果表明:随着升温速率的提高,样品的发射强度先增大后减小,为当升温速率为6℃/min时,样品发光光谱的相对强度达到了最大值。
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