本文關(guān)鍵詞：用于白光LED的遠(yuǎn)程光譜轉(zhuǎn)換材料的制備及性能研究　出處：《重慶大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：白光LED由于能耗低、壽命長(zhǎng)、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)備受研究人員的關(guān)注。熒光粉組合LED芯片因?yàn)榫哂懈甙l(fā)光效率和低成本而成為目前應(yīng)用最廣的實(shí)現(xiàn)白光LED的方式。在熒光粉組合LED芯片中,熒光粉吸收部分入射藍(lán)光而激發(fā)-發(fā)射出另一長(zhǎng)波長(zhǎng)的光譜,實(shí)現(xiàn)光譜轉(zhuǎn)換,通過(guò)入射光和發(fā)射光的混合形成白光。傳統(tǒng)的熒光粉直接涂敷于LED芯片的封裝方式會(huì)造成散射和再吸收,針對(duì)這一問(wèn)題,本課題制備了兩類(lèi)遠(yuǎn)程光譜轉(zhuǎn)換材料,即遠(yuǎn)程熒光粉膜和耐高溫的熒光粉玻璃-陶瓷�？紤]到單一熒光粉膜的顯色指數(shù)等不能達(dá)到日漸增長(zhǎng)的要求,設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程雙層和三層熒光粉膜。封裝測(cè)試了兩類(lèi)遠(yuǎn)程光譜轉(zhuǎn)換材料,系統(tǒng)分析了實(shí)現(xiàn)單色藍(lán)光LED轉(zhuǎn)變?yōu)榘坠釲ED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律,相關(guān)的研究結(jié)果如下:①研究遠(yuǎn)程單層熒光粉膜(YAG:Ce3+黃色熒光粉膜、CaS:Eu2+紅色熒光粉膜和(SrBa)2SiO4:Eu2+綠色熒光粉膜)實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律時(shí),將InGa N芯片與遠(yuǎn)程單層熒光粉膜封裝,測(cè)得的發(fā)光光譜中透射光譜峰值波長(zhǎng)為455 nm,而黃、紅、綠膜的發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)分別為545 nm、650 nm和525 nm。發(fā)射光譜的峰強(qiáng)隨著熒光粉膜濃度的增大而增強(qiáng),而透射光譜和發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)和半高寬基本保持不變。另外,分別對(duì)YAG:Ce3+熒光粉膜、CaS:Eu2+熒光粉膜和(SrBa)2SiO4:Eu2+熒光粉膜建立了發(fā)光光譜的數(shù)學(xué)模型,驗(yàn)證得出所建立模型具有極高的準(zhǔn)確性。②研究遠(yuǎn)程雙層黃紅熒光粉膜實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律時(shí),InGaN芯片封裝黃紅雙層膜測(cè)試發(fā)現(xiàn),發(fā)光光譜不僅包括峰值波長(zhǎng)為455 nm的透射光譜,還包含峰值波長(zhǎng)分別為545 nm的黃峰和650 nm的紅峰疊加而成的發(fā)射光譜。在Y-R結(jié)構(gòu)的黃紅雙層膜中,增大紅膜濃度而固定黃膜濃度時(shí),透射藍(lán)峰和發(fā)射黃峰的峰強(qiáng)降低,發(fā)射紅峰的峰強(qiáng)增大;增大黃膜濃度而固定紅膜濃度時(shí),透射藍(lán)峰峰強(qiáng)降低,發(fā)射黃峰峰強(qiáng)增大而紅峰峰強(qiáng)基本保持不變。變化濃度的R-Y結(jié)構(gòu)的黃紅雙層膜實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律與Y-R結(jié)構(gòu)的相同。③對(duì)比黃紅雙層膜分別在Y-R結(jié)構(gòu)和R-Y結(jié)構(gòu)封裝的實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)化規(guī)律發(fā)現(xiàn),藍(lán)峰峰強(qiáng)基本相同,而Y-R結(jié)構(gòu)的黃峰峰強(qiáng)高于R-Y結(jié)構(gòu)的,R-Y結(jié)構(gòu)的紅峰峰強(qiáng)高于Y-R結(jié)構(gòu)的;Y-R結(jié)構(gòu)的黃紅雙層膜的光通量全部大于R-Y結(jié)構(gòu)的;兩種結(jié)構(gòu)的黃紅雙層膜的顯色指數(shù)都是隨著紅膜濃度的增大出現(xiàn)先增大后減小,最大顯示指數(shù)為90.9,是Y-R結(jié)構(gòu)的40 wt.%黃膜和25 wt.%紅膜的雙層膜,相比單層40 wt.%黃膜,顯色指數(shù)提高了13.9%。綜合考慮應(yīng)用于白光LED的光通量和顯色指數(shù)等光學(xué)參數(shù),性能較好的黃紅雙層膜是Y-R結(jié)構(gòu)的40 wt.%黃膜和15 wt.%紅膜的雙層膜或者R-Y結(jié)構(gòu)的40 wt.%黃膜和10 wt.%紅膜的雙層膜。④研究遠(yuǎn)程雙層綠紅熒光粉膜實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律時(shí),InGaN芯片封裝綠紅雙層膜測(cè)試發(fā)現(xiàn),發(fā)光光譜是由透射光譜和發(fā)射光譜構(gòu)成,透射光譜的峰值波長(zhǎng)為455 nm,發(fā)射光譜是由525 nm的綠峰和650 nm的紅峰疊加而成。在G-R結(jié)構(gòu)的綠紅雙層膜中,固定綠膜濃度而增大紅膜濃度時(shí),透射藍(lán)峰和發(fā)射綠峰的峰強(qiáng)降低,而發(fā)射紅峰的峰強(qiáng)增大;當(dāng)固定紅膜濃度而增大綠膜濃度時(shí),透射藍(lán)峰峰強(qiáng)降低,發(fā)射綠峰峰強(qiáng)增大而紅峰峰強(qiáng)基本保持不變。變化濃度的R-G結(jié)構(gòu)的黃紅雙層膜實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律與G-R結(jié)構(gòu)的相同。⑤對(duì)比綠紅雙層膜分別在G-R結(jié)構(gòu)和R-G結(jié)構(gòu)封裝的實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)化規(guī)律發(fā)現(xiàn),藍(lán)峰峰強(qiáng)基本不變,而G-R結(jié)構(gòu)的綠峰峰強(qiáng)高于R-G結(jié)構(gòu)的,R-G結(jié)構(gòu)的紅峰峰強(qiáng)高于G-R結(jié)構(gòu)的,這與黃紅雙層膜有類(lèi)似的規(guī)律。同樣,G-R結(jié)構(gòu)的綠紅雙層膜的光通量所有都大于R-G結(jié)構(gòu)的。隨著紅膜濃度的增大,G-R結(jié)構(gòu)和R-G結(jié)構(gòu)的顯色指數(shù)出現(xiàn)先增大后減小,即當(dāng)R-G結(jié)構(gòu)的40 wt.%綠膜和15 wt.%紅膜的雙層膜有最大顯色指數(shù)89.4,相比單層40 wt.%的綠膜時(shí),顯色指數(shù)提高了66.5%。綜合考慮應(yīng)用于白光LED的光通量和顯色指數(shù),性能較好的綠紅雙層膜是G-R結(jié)構(gòu)的40 wt.%綠膜和20 wt.%紅膜的雙層膜或者R-G結(jié)構(gòu)的綠膜濃度為40 wt.%綠膜和15 wt.%紅膜的雙層膜。⑥研究遠(yuǎn)程三層熒光粉膜實(shí)現(xiàn)白光LED的光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律時(shí),采用G-Y-R結(jié)構(gòu)封裝綠黃紅三層膜,測(cè)得的發(fā)光光譜中透射光譜的峰值波長(zhǎng)為455 nm,發(fā)射光譜是由535 nm的黃綠峰和650 nm的紅峰疊加而成,但黃綠峰的峰值波長(zhǎng)會(huì)隨著綠膜或黃膜濃度變化而偏移。變化紅膜濃度而固定綠膜和黃膜濃度時(shí),透射藍(lán)峰和發(fā)射黃綠峰的峰強(qiáng)降低,而發(fā)射紅峰的峰強(qiáng)增大;當(dāng)變化綠膜濃度或黃膜濃度時(shí),透射藍(lán)峰和發(fā)射紅峰的峰強(qiáng)降低,而發(fā)射黃綠峰的峰強(qiáng)增大。綜合考慮應(yīng)用于白光LED的光通量和顯色指數(shù),性能最優(yōu)的是20 wt.%綠膜、25 wt.%黃膜和20 wt.%紅膜組成的綠黃紅三層膜,其光通量為27.8 lm,顯色指數(shù)為91.9。⑦應(yīng)用于大功率白光LED的YAG:Ce3+熒光粉玻璃-陶瓷的玻璃是起黏合劑作用,存在于熒光粉顆粒的間隙中。封裝測(cè)試研究其光譜轉(zhuǎn)換規(guī)律發(fā)現(xiàn),其發(fā)光光譜中透射光譜的峰值波長(zhǎng)為450 nm和發(fā)射光譜的峰值波長(zhǎng)為545 nm。隨著玻璃濃度的增加,透射光譜的峰強(qiáng)增大而發(fā)射光譜的峰強(qiáng)減小。厚度對(duì)YAG:Ce3+熒光粉玻璃-陶瓷的結(jié)構(gòu)、形貌及發(fā)光性能影響很小。
[Abstract]:In this paper , two kinds of long - distance spectral conversion materials are studied . The results are as follows : 1 . The peak wavelength and half width of the emission spectrum of the fluorescent powder are 455 nm , and the peak wavelength and half width of the emission spectrum are respectively 545 nm , 650 nm and 525 nm . The blue - red double - layer film with the structure of G - R and R - G has a higher peak intensity than that of the R - Y structure , and the peak intensity of the blue - red double - layer film is higher than that of the R - G structure . A green yellow red three - layer film composed of 20 wt . % green film , 25 wt . % yellow film and 20 wt . % red film was studied . The luminous flux was 27 . 8 lm , the color rendering index was 91.9 . 7 The peak wavelength of the transmission spectrum was 450 nm and the peak wavelength of emission spectrum was 545 nm .

【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ422;TN312.8

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本文編號(hào)：1370977