本文關鍵詞：白光LED用硅酸鹽熒光粉的發(fā)光特性及其應用研究

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【摘要】：藍光LED芯片結合黃色熒光粉(YAG:Ce~(3+))制得的白光LED燈是目前商業(yè)上應用比較廣泛的,這種方法的主要缺點是由于缺乏紅色成分而導致顯色性低(CRI,Ra80)和色溫高(CCT,T_C5500K),所以目前很多的研究都集中在基于近紫外芯片(300 nm-410nm)激發(fā)的紅綠藍三基色熒光粉或者單相可調(diào)的熒光粉來合成白光,這樣合成的白光相對于以前的方法就可以呈現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性、顯色性和色溫性。但是,因為熒光粉之間的自吸收性,紅綠藍三基色熒光粉存在著低效率的問題,所以近紫外芯片激發(fā)的單相可調(diào)的熒光粉得到的白光在LED領域成為比較活躍的研究方向。本文以開發(fā)有應用前景的LED燈用熒光粉為研究導向,利用高溫固相法分別制備了兩種硅酸鹽,以Gd_(4.67)Si_3O_(13)粉末和MgY_2Si_3O_(10)粉末作為研究的主體,在Gd_(4.67)Si_3O_(13)中摻入了Tb~(3+)離子、Ce~(3+)離子,在硅酸鹽MgY_2Si_3O_(10)中摻入Bi~(3+)離子、Eu~(3+)離子,并且利用X射線粉末衍射儀(輻射源為Cu靶的,λ=1.54078?)測試表征了發(fā)光物質(zhì)的結構和晶相,用熒光光譜儀F-4600(150w氙燈為光源)測量熒光粉的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜,用帶有納米LED燈的FLS980(含有320 nm脈沖激光照射)對熒光粉的量子效率和壽命進行測量,并對熒光粉的結構特性、尤其影響其實際應用的發(fā)光特性、熱穩(wěn)定性、色度學特性等性能進行了系統(tǒng)的分析與表征。本論文分為五個章節(jié),第一個章節(jié)講述了熒光粉的發(fā)展歷史、應用前景、研究目標和研究背景理論,研究理論包括熒光粉的發(fā)光原理、稀土離子能級、濃度猝滅、量子效率、色度坐標等熒光粉發(fā)光的理論介紹;第二章節(jié)介紹了實驗藥品、儀器設備以及表征手法;第三章節(jié)詳細介紹了硅酸鹽Gd_(4.67)Si_3O_(13)的晶格結構,摻雜不同濃度Tb~(3+)離子的發(fā)光特性,溫度對發(fā)光強度、波長移動的影響,分析了熱穩(wěn)定性和量子效率等性能;第四章節(jié)重點討論了硅酸鹽MgY_2Si_3O_(10)中Bi~(3+)離子摻雜占據(jù)格位的問題,討論了能量傳遞效率、臨界距離、能量傳遞機理,通過調(diào)節(jié)混摻離子的比例搭配344 nm波長,調(diào)和白光并分析了白光LED燈的發(fā)光特性、色溫、溫度穩(wěn)定性等等。第五章節(jié)主要是結論和展望。主要內(nèi)容和研究結果如下:1、通過高溫固相法在1350°C的溫度下燒結6個小時合成了Gd_(4.67)Si_3O_(13):Ce~(3+),Tb~(3+)熒光粉,在290nm的波長光的激發(fā)作用下,基質(zhì)中Ce~(3+)離子到Tb~(3+)離子能量傳遞過程被證實屬于偶極-偶極能量傳遞機制,通過Dester’s理論,能量傳遞的臨界距離也被計算出來,大小為21.03?,混摻中發(fā)射光譜包含了Ce~(3+)離子的藍色波帶和一些Tb~(3+)離子的綠色發(fā)射峰,所以發(fā)光的顏色可以從藍光到藍綠光到綠光進行調(diào)節(jié)。當外界的溫度從50°C到150°C時,熒光粉的發(fā)光強度減少到了初始溫度時發(fā)光強度的80%,而且當外界溫度上升到300°C時,發(fā)光強度也沒有減少到初始值的一半。2、通過高溫固相法在1350°C的溫度下燒結6個小時得到了系列新型熒光粉MgY_2Si_3O_(10):Bi~(3+),Eu~(3+),在近紫外光線激發(fā)作用下,通過電偶極-電四極躍遷,Bi~(3+)到Eu~(3+)離子存在著有效的能量傳遞,Bi~(3+)離子到Eu~(3+)離子的臨界距離是13?,在這個濃度期間,最大的能量傳遞效率是65%,通過調(diào)節(jié)Bi~(3+)離子和Eu~(3+)離子的摻雜比例,發(fā)光顏色的區(qū)域可以從藍色的光區(qū)(0.181,0.287)經(jīng)過白色的區(qū)域(0.333,0.306)到紅色的區(qū)域(0.579,0.349),在344 nm光譜的激發(fā)作用下,得到了色溫為5419K,色度坐標為(0.333,0.306)的白光。
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.8;O482.31

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本文編號：1216298