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作为21世纪新生代绿色照明光源,白光LED具有发光效率高、使用寿命长、稳定性好、节能环保、色彩还原性好、容易维护、安全性高等优点,不仅应用于普通照明,还广泛应用于交通信号灯、城市景观、手机、商业大屏幕及LCD背光源等特殊照明领域。目前市场上商品化的白光LED普遍采用蓝光转换法来实现,即将YAG:Ce黄色荧光粉涂覆在Ga(In)N蓝光LED芯片表面,通过蓝光LED芯片激发荧光粉,使其发出黄光,再与透射出的蓝光混合成白光,但是这种实现方案存在显色指数低、色温高等缺点。本文尝试通过蓝光LED芯片激发红、绿色荧光粉的方案获得白光LED,旨在提高白光LED的显色指数。 本文分别采用高温固相法和共沉淀法来制备及优化YAGG:Ce绿色荧光粉,并通过XRD、SEM、PL、封装等测试技术对所制备的样品进行表征。其主要内容包括以下三个方面: (1)在高温固相法工艺中,本文详细研究了煅烧温度、助熔剂种类、稀土离子(Ce3+、Ga3+、Lu3+)的掺杂量对荧光粉性能的影响。测试结果表明,适当增加煅烧温度有利于提高荧光粉的发光强度,助熔剂可促进荧光粉颗粒的生长从而提高发光强度,Ga3+对Al3+的取代以及Lu3+对Y3+的取代均能引起发射光谱峰值蓝移,Ga3+离子掺杂量对荧光粉的发光强度基本没有影响,但增加Lu3+离子掺杂量能够有效提高发光强度。Ce3+作为激活剂,其掺杂量直接影响荧光粉的发光性能,通过PL分析,确定其最佳掺杂量为x=0.05(Y3-xAl3.5Ga1.5O12:xCe)。 (2)在共沉淀法工艺中,本文详细研究了前驱体的热处理温度、沉淀剂种类、溶液pH值对荧光粉性能的影响。测试结果表明,当溶液pH=8.5时,以三乙胺作沉淀剂制备的前驱体在800℃进行热处理即可得到纯YAGG相,1200℃时可得到形貌规则、分散性良好、发光强度较好的荧光粉。 (3)选取不同煅烧温度、Ga3+离子掺杂量、沉淀剂合成的YAGG:Ce荧光粉涂覆在蓝光LED芯片进行封装并测试,测试结果表明:以上两类方法制备的荧光粉均能被450nm蓝光Ga(In)N芯片激发,且封装的LED的色坐标靠近纯白光区域,发光效率分别是64.13lm/w、28.59lm/w,说明其能够作为绿粉应用于Ga(In)N蓝光LED芯片激发红、绿粉实现白光LED的方案中。对于同一种荧光粉封装得到的LED,随着驱动电流的增加,荧光粉的发光效率逐渐降低,说明YAGG:Ce荧光粉适用于小功率型白光LED。