论文部分内容阅读
与传统的照明技术(白炽灯、荧光灯)相比,固态照明由于具有高效、寿命长、节能环保、实用性广等优点,引起人们的广泛关注,被誉为新一代的照明光源。其中,白光LED已经应用于我们的日常生活,商业上主要采用蓝光LED芯片与黄色Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce)荧光粉结合的方式实现白光LED,得到的白光效率高,但是由于使用的YAG:Ce荧光粉缺少长波段的红光发射,导致光源的显色指数偏低(Ra<75)、色温偏高(CCT>5000K),难以得到普通照明用的暖白光。因此,为了提高白光LED的性能,开展YAG:Ce荧光粉的发射光谱可控裁剪设计研究是十分必要的。白光FEL是近年来提出的一种新型的固态照明方案。这种照明形式拥有诸多优点,如结构简单、生产成本低、易得到均匀的光输出等,是一种很有发展潜力的绿色照明光源。目前关于白光FEL的报道还仅局限在其阴极材料的研究和探索,对光源性能的研究相对较少,尤其是,目前还没有使用(氧)氮化物荧光粉实现白光FEL的相关报道。针对上述问题,本论文开展了以下研究工作:(1)气压烧结法合成Y2.925Ce0.075Al5-xSixO12-xNx荧光粉,系统的研究了Si4+N3-键的引入对YAG:Ce光学性质的影响。研究发现,引入Si4+-N3-键后使YAG:Ce荧光粉的发射光谱向长波段移动,并且增加了发射光谱的半高宽,同时,发光强度出现一定程度的降低。采用纳米无定型Si3N4做原料或加入助溶剂可使其发光强度显著提高。使用上述氧氮化物荧光粉封装的白光LED光源,其显色指数可以达到83,光效为65lm/W,色温3700K,满足了普通照明对“暖白光”的应用要求。(2)气压烧结法合成Y3Al5-xBxO12-xNx:Ce3+荧光粉,系统的研究了B3+N3-键的引入对YAG:Ce光学性质的影响。引入B3+N3-键后增加了YAG:Ce的荧光强度,且发射光谱出现了几个纳米的蓝移。采用该荧光粉封装的白光LED器件的光效为101lm/W,色温为6600K,显色指数为72,可以满足普通照明用“冷白光”的应用要求。(3)采用高温气压烧结法制备了Eu2+掺杂的A1N多型体荧光粉(8H、15R、12H和21R)。在紫外光或电子束的激发下,Eu2+掺杂的A1N多型体荧光粉发出蓝光,且表现出较好的热稳定性和很好的电流、电压饱和特性。(4)气压烧结法合成了AlN:Mn2+荧光粉。在紫外光或电子束的激发下,AlN:Mn2+发出红光,发射峰位于600nm。系统的研究了与氧相关的缺陷对AlN:Mn2+发光性质的影响,荧光粉的亮度与电压和电流之间的关系及其在电子束轰击下的稳定性。结果表明,与商用Y2O3:Eu3+相比,AlN:Mn2+具有高的亮度,低的电压、电流饱和特性,以及高的稳定性。(5)使用蓝色AlN:Eu2+和黄色Ca-a-SiAlON:Eu2+两种荧光粉,或使用蓝色AlN:Eu2+、绿色β-SiAlON:Eu2+和红色CaAlSiN3:Eu2+三种荧光粉组合,得到了不同光学性能的白光场发射灯(FEL)。与相同荧光粉封装的白光LED相比,白光FEL具有更加均匀的光输出,且色温和显色指数易调,尤其是,使用三种荧光粉得到的白光FEL的显色指数可达到97。因此,白光FEL作为一种新型的固态照明光源具有很好的发展前景。