基于VUVLED匹配硼酸盐红色荧光粉及其发光机制

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随着经济的发展,能源的消耗日益增加,发展新型的节能产品已成为人们研究的重点。白光LED以其光效高、能耗低、污染小等优点受到了人们的广泛青睐,被认为是第四代照明工具。目前白光LED通常是在蓝光LED上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉合成的,但这种工艺得出的白光色温不易控制,而且由于缺少红色成分,显色指数偏低,发出的是冷白光,限制了其推广使用。随着近紫外LED技术的不断发展成熟,在近紫外LED上涂敷三基色荧光粉合成白光LED的方式开始受到人们的重视,而关于350-420nm内近紫外光激发的荧光粉的研究也受到越来越多的关注。本文主要旨在寻找和改进能适用于近紫外LED激发的硼酸盐体系红色荧光粉。  首先,本文利用高温固相法制备了Ba2Mg(BO3)2:Eu,Mn红色荧光粉样品。该样品能被250-450nm波段的近紫外光激发,并能发出明亮的红光,发射主峰位于622nm。实验结果发现,掺杂Ca2+和Zn2+能提高样品的发光强度,而掺杂Sr2+却会抑制样品的发光。当分别掺入3mol%的Zn2+、1mol%的Ca2+时,样品的发光强度比没有掺杂的样品分别提高了60%和40%,而掺入Sr2+时,样品的发光强度较没有掺杂的样品明显下降了。通过分析,我们发现在Ba2Mg(BO3)2基质中,掺杂低浓度的Ca2+和Zn2+时,这两种离子主要是替换Mg2+格位,而掺杂Sr2+时主要替换Ba2+格位。结合样品的发光性能比较,我们得出结论,相对于Ba2+格位,Mg2+格位似乎对Eu2+配位场的影响更大,改变Mg2+格位更可能提高Ba2Mg(BO3)2:Eu2+,Mn2+的发光性能。  其次,通过高温固相法制备了Eu3+、Sm3+分别掺杂和共同掺杂的LiY6O5(BO3)3红色荧光粉样品。该样品在近紫外光激发下也能发出明亮的红光。实验结果发现,过量的Li+浓度能促进样品晶体结构的形成,当Li+浓度过量200%时效果最好。分别研究了Eu3+、Sm3+在395nm和406nm激发下的发光性能,发现当Eu3+、Sm3+的掺杂浓度为30mol%和1mol%时,样品的发光最好。当Eu3+、Sm3+共同掺杂时,在395nm激发下,样品的发光随着Sm3+掺杂浓度的增加而下降,但在406nm激发下,随着Sm3+掺杂浓度的增加,样品的发光呈现先增加后减少的规律,可见在LiY6O5(BO3)3:Eu3+,Sm3+中存在Eu3+和Sm3+的能量传递和敏化现象。
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