白光LED用熒光材料的制備與性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體白光 LED光源因其節(jié)能、環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、體積小、反應(yīng)速度快、耐沖擊等諸多優(yōu)點(diǎn)，被視作人類新一代的光源。本論文從光轉(zhuǎn)換型白光 LED發(fā)展存在的兩個(gè)難題——紅光區(qū)域顯色性能不足和多相熒光材料組分之間重吸收出發(fā)，通過(guò)對(duì)適用于455-465 nm藍(lán)光LED芯片和395-405 nm，355-365 nm近紫外光LED芯片的熒光材料進(jìn)行了研究，具體開(kāi)展了以下工作：
　　(1)455-465 nm藍(lán)光芯片激發(fā)的YAG:Ce3+, E

2、u3+熒光粉
　　利用水熱輔助燃燒的合成方法，通過(guò)在黃光熒光粉 YAG:Ce3+中共摻 Eu3+提高了其紅光區(qū)域的發(fā)射強(qiáng)度，既可避免添加另一相紅光材料而造成的重吸收現(xiàn)象，又提高了紅光區(qū)域的顯色性能。結(jié)果表明，水熱輔助燃燒合成法可以大大降低傳統(tǒng)高溫固相法所需的反應(yīng)溫度。YAG:Ce3+, Eu3+熒光粉封裝的白光LED彌補(bǔ)了YAG:Ce3+熒光粉封裝的白光 LED在紅光區(qū)域發(fā)射強(qiáng)度不足的缺陷，大幅提高了商業(yè)白光 LED的顯色性能。Y

3、AG:Ce3+, Eu3+熒光粉封裝的白光LED在20 mA電流激發(fā)下發(fā)射出色品坐標(biāo)(0.3201,0.3561)，色溫為4910K，顯色指數(shù)82的優(yōu)質(zhì)白光，器件的流明效率可達(dá)78.71 lm/W。
　　(2)455-465 nm藍(lán)光芯片激發(fā)的CdS:Cu2+/ZnS量子點(diǎn)
　　將摻雜量子點(diǎn)作為光轉(zhuǎn)換材料應(yīng)用于白光LED，以解決多相熒光材料混合后的重吸收問(wèn)題。通過(guò)一鍋法合成了發(fā)射紅光的CdS:Cu2+量子點(diǎn)。結(jié)果表明，通過(guò)控

4、制體系反應(yīng)的溫度從195℃到235℃變化，可以控制CdS:Cu2+量子點(diǎn)發(fā)射波長(zhǎng)從630 nm到710 nm變化。不同摻雜Cu2+濃度對(duì)CdS:Cu的發(fā)射波長(zhǎng)影響不大，但可決定CdS:Cu2+量子點(diǎn)中CdS本征發(fā)射峰與Cu2+摻雜發(fā)射峰的比例。通過(guò)在CdS:Cu2+表面包覆ZnS殼層，可以將CdS:Cu2+量子效率從18％~30%提高到40%~50%，同時(shí)提高其光化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。利用CdS:Cu2+/ZnS量子點(diǎn)、YAG:Ce3+

5、熒光粉與藍(lán)光LED芯片制成的白光LED，在120mA驅(qū)動(dòng)電流條件下，可發(fā)射出色品坐標(biāo)為(0.3449,0.3282)，顯色指數(shù)86的優(yōu)質(zhì)白光，器件的流明效率可達(dá)37.43 lm/W。
　　(3)395-405 nm近紫外芯片激發(fā)的CaIn2O4:Eu3+熒光粉
　　首次合成了物理化學(xué)性能更穩(wěn)定的，能被近紫外光有效激發(fā)的新型紅光熒光粉CaIn2O4:Eu3+。通過(guò)共摻堿金屬離子M+（M=Li，Na，K），利用M++ Eu3+→

6、2Ca2+方式彌補(bǔ)Eu3+替位Ca2+造成的電荷不平衡，可以大幅提高CaIn2O4:Eu3+熒光粉的發(fā)射強(qiáng)度。通過(guò)摻雜Sm3+，利用Sm3+→Eu3+的能量傳遞，可以拓寬CaIn2O4:Eu3+熒光粉近紫外區(qū)域的激發(fā)光譜，并提高CaIn2O4:Eu3+熒光粉400-405 nm波段的近紫外光的激發(fā)強(qiáng)度。
　　(4)355-365 nm近紫外芯片激發(fā)的單一相LiCa3MgV3O12:Eu3+和SrZn2(PO4)2: Eu2+, M

7、n2+白光熒光粉
　　針對(duì)近紫外光激發(fā)三基色熒光粉材料之間重吸收的問(wèn)題，研發(fā)了近紫外光激發(fā)的單一相白光熒光粉體系LiCa3MgV3O12:Eu3+和SrZn2(PO4)2: Eu2+, Mn2+。通過(guò)高溫固相法合成 LiCa3MgV3O12:Eu3+，利用[VO4]3-和Eu3+分別對(duì)應(yīng)的發(fā)射譜帶復(fù)合形成白光，通過(guò)調(diào)節(jié)Eu3+摻雜濃度，可獲得顯色性能87，色品坐標(biāo)(0.33,0.34)的白光。通過(guò)燃燒法合成SrZn2(PO4)2: