目前主流商用白光LED均采用“黃色熒光粉+藍(lán)光芯片”的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射,但是封裝所用的硅膠在大功率光輻射或較高使用溫度下容易老化,導(dǎo)致產(chǎn)品光衰、色偏等問(wèn)題。因此,采用熒光透明玻璃陶瓷替代熒光粉/聚合物熒光轉(zhuǎn)化層,已經(jīng)成為白光LED領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本論文制備了三種基于紫外或者藍(lán)光激發(fā)的熒光玻璃陶瓷,通過(guò)XRD、SEM、TEM、熒光光譜等表征方法對(duì)樣品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能進(jìn)行分析,并將樣品與商業(yè)藍(lán)光芯片耦合封裝成白光LED器件,探究其是否滿(mǎn)足白光LED的照明要求。研究成果包括以下內(nèi)容:（1）基于CaO-P₂O₅-SiO₂-Al₂O₃-ZrO₂-Eu₂O₃-Tb₄O₇體系,采用整體析晶法制備了紫外激發(fā)的透明玻璃陶瓷。XRD和TEM結(jié)果證實(shí)在玻璃基體中均勻分散了30-50 nm的α-Ca₃（PO₄）₂納米晶。P... 

【文章來(lái)源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

照明光源的發(fā)展Fig.1.1Developmentoflightingsources

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2述，隨后由Nakamura和Fasol等人進(jìn)行了驗(yàn)證[9]。1996年，日亞化學(xué)公司通過(guò)涂有黃色熒光粉（Ce:YAG）的藍(lán)色I(xiàn)nGaNLED芯片發(fā)明了一種全新的照明設(shè)備，即基于熒光粉和藍(lán)光芯片組合的白光LED照明[10]。此后，白光LED的身影涵蓋眾多領(lǐng)域，包括室內(nèi)外照明、汽車(chē)照明、顯示屏背光及生物補(bǔ)光等（如圖1.2所示），并以此開(kāi)發(fā)的附屬產(chǎn)品多達(dá)上萬(wàn)種[11]。圖1.2白光LED的實(shí)際應(yīng)用：（a）室內(nèi)照明；（b）汽車(chē)激光LED大燈；（c）顯示屏背光模組（miniLED）;（d）植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈Fig.1.2PracticalapplicationofwhiteLED:(a)indoorlighting;(b)automotivelaserLEDheadlights;(c)displaybacklightmodule(miniLED);(d)plantgrowthfilllight（1）室內(nèi)外照明：相比于熒光燈、白熾燈，白光LED在能效、使用壽命、色彩還原度、光照色溫可調(diào)等方面的優(yōu)勢(shì)更適用于室內(nèi)照明。同時(shí)，功能多樣、種類(lèi)繁多的LED產(chǎn)品可應(yīng)用于任何場(chǎng)景下的照明光源，包括室外路燈、景觀(guān)照明、休閑場(chǎng)所以及博物館等專(zhuān)業(yè)照明場(chǎng)地。（2）汽車(chē)照明和交通信號(hào)燈：在20世紀(jì)50年代，鹵素?zé)舻陌l(fā)明逐漸取代白熾燈成為汽車(chē)的主要燈泡，并一直沿用至今。白光LED的高亮度、高穩(wěn)定性和高壽命，成為汽車(chē)廠(chǎng)商的首眩汽車(chē)上所有照明用品包括大燈、霧燈、尾燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈等均為L(zhǎng)ED照明光源。此外，白光LED燈光的強(qiáng)穿透性使得其被廣泛用于交通指示，例如信號(hào)燈、警示燈之類(lèi)。（3）顯示屏背光模組：液晶顯示屏（LiquidCrystalDisplay，LCD）作為非發(fā)光性的顯示裝置，須要借助背光源才能達(dá)到顯示的功能。MiniLED的出現(xiàn)可以為L(zhǎng)CD顯示技術(shù)帶來(lái)新的發(fā)展?jié)摿Γ軌驅(qū)崿F(xiàn)局部調(diào)光，并且彌補(bǔ)LCD屏幕出現(xiàn)漏光、耗電大、

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文3色彩對(duì)比度低等先天條件。（4）棚內(nèi)植物生長(zhǎng)補(bǔ)光：近年來(lái)，由于市場(chǎng)需求，菜農(nóng)普遍采用溫室大棚生產(chǎn)反季節(jié)花卉、瓜果、蔬菜等，這就對(duì)植物生長(zhǎng)的光照條件提出需求，而LED補(bǔ)光燈具有光譜范圍廣、節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)被大量使用。1.2白光LED的介紹1.2.1LED芯片的發(fā)光原理LED芯片是一種半導(dǎo)體材料（例如氮化鎵、砷化鎵等）制備而成的發(fā)光器件，能夠在正向偏壓下發(fā)射高強(qiáng)度光子，實(shí)現(xiàn)將電能直接轉(zhuǎn)化為光能的目的。半導(dǎo)體晶片可以分為兩部分：p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體，其中p型半導(dǎo)體以空穴為主，而n型半導(dǎo)體中以電子為主。兩部分半導(dǎo)體結(jié)合形成一個(gè)p-n結(jié)。當(dāng)LED芯片通電開(kāi)始工作時(shí)，p-n結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡就會(huì)被打破，p型半導(dǎo)體中的空穴和n型半導(dǎo)體中的電子互相向?qū)Ψ竭w移并復(fù)合；在此過(guò)程中，多余的能量以光子的形式進(jìn)行釋放，從而完成電能到光能的轉(zhuǎn)化，這就是LED芯片的發(fā)光原理（如圖1.3所示）。因此，當(dāng)LED芯片使用不同的半導(dǎo)體材料時(shí)，發(fā)光顏色會(huì)隨之改變，例如砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光[12]。圖1.3LED的發(fā)光原理示意圖Fig.1.3SchematicdiagramofLEDillumination1.2.2白光LED的實(shí)現(xiàn)方式自然界大部分的顏色都是由多種顏色復(fù)合形成的。如圖1.4所示，以紅、綠、藍(lán)三種顏色為基本色，按照不同的比例混合，就能復(fù)合出包括白色在內(nèi)的任何顏色，這也是實(shí)現(xiàn)白光LED的基本原理。目前，實(shí)現(xiàn)白光LED的形式包括以下三種：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]玻璃陶瓷的研究與發(fā)展[J]. 劉道春,崔利軍.  陶瓷. 2019(11)
[2]照明及顯示用稀土發(fā)光材料[J]. 張霞,陳曉霞,劉榮輝,劉元紅,莊衛(wèi)東.  金屬功能材料. 2019(05)
[3]YAGG:Ce transparent ceramics with high luminous efficiency for solid-state lighting application[J]. Hui HUA,Shaowei FENG,Zhongyu OUYANG,Hezhu SHAO,Haiming QIN,Hui DING,Qiping DU,Zhijun ZHANG,Jun JIANG,Haochuan JIANG.  Journal of Advanced Ceramics. 2019(03)
[4]熱處理溫度對(duì)溶膠凝膠Bi2O3-SiO2-B2O3系玻璃粉體結(jié)構(gòu)的影響[J]. 陸正華,袁鴿成,劉華,李倩,厲佩賢.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]鋰電池研究中的X射線(xiàn)多晶衍射實(shí)驗(yàn)與分析方法綜述[J]. 張杰男,汪君洋,呂迎春,禹習(xí)謙,李泓.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2019(03)
[6]Optical characteristics of Ce,Eu:YAG single crystal grown by Czochralski method[J]. Jingfeng Zhang,Guorui Gu,Xiaoxuan Di,Weidong Xiang,Xiaojuan Liang.  Journal of Rare Earths. 2019(02)
[7]Ce:YAG熒光陶瓷摻雜Gd對(duì)白光LED發(fā)光性能的影響[J]. 邵秀晨,周圣明,唐燕如,易學(xué)專(zhuān),郝德明,陳杰.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2018(10)
[8]白光LED用橙色發(fā)射熒光粉Y3Mg2AlSi2O12∶Ce3+的制備研究[J]. 閆世潤(rùn),陳曉倩,鄧陶麗,胡建國(guó).  上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(06)
[9]白光LED用新型YAG:Ce玻璃陶瓷的制備與發(fā)光性能[J]. 崔三川,陳國(guó)華,姚樂(lè)琪,袁昌來(lái).  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2017(09)
[10]白光LED用Phosphor-in-Glass熒光材料的研究進(jìn)展[J]. 張瑞,王伯陽(yáng),王海.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2017(04)

博士論文
[1]白光LED用鈰鋱激活高效藍(lán)、綠熒光粉發(fā)光性能的研究[D]. 肖宇.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2019
[2]白光LED用Ce3+、Eu2+摻雜的幾種典型發(fā)光材料的制備及發(fā)光性能研究[D]. 毛愛(ài)君.蘭州大學(xué) 2019
[3]基于f-d躍遷的三種含氧酸鹽稀土熒光材料的制備和性質(zhì)研究[D]. 曾鵬.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[4]基于先進(jìn)封裝材料的高性能LED封裝技術(shù)研究[D]. 雷翔.華中科技大學(xué) 2017
[5]氧化物基白光LED熒光粉的設(shè)計(jì)與合成[D]. 侯京山.東華大學(xué) 2014

碩士論文
[1]白光LED封裝用高折射率熒光玻璃制備及其顯色性能調(diào)控[D]. 許旭佳.武漢理工大學(xué) 2018
[2]白光LED用光譜可調(diào)熒光材料的研究[D]. 劉曼.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2017
[3]功率型混合白光LED模塊照度和色溫控制[D]. 蔡嘉毅.閩南師范大學(xué) 2016
[4]稀土摻雜新型氧化物基白光LED熒光粉的設(shè)計(jì)合成及性能研究[D]. 劉馮新.上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2015
[5]Ce:YAG納米粉體及透明陶瓷的制備和性能研究[D]. 汪勇.深圳大學(xué) 2015
[6]溶膠凝膠法制備鋰鋅鋁硅系統(tǒng)微晶玻璃材料的研究[D]. 王晶.武漢理工大學(xué) 2012



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