白光LED用荧光粉制备及性能研究

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本文简述了发光与发光材料的相关理论,系统介绍了荧光粉的组成成分和性能表征,列举了荧光粉材料的制备方法以及影响荧光粉发光性能的因素,综述了近紫外LED激发三基色荧光粉和单一相白光荧光粉的研究现状,详细探讨了各体系的优点及存在的问题。在此基础上,采用高温固相法制备了近紫外激发单一相白光荧光粉CaYAl3O7:Ce3+,Tb3+和近紫外激发红色荧光粉SrMoO4:Sm3+。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和光谱仪(PL)等材料分析测试手段,研究了烧结温度、稀土离子掺杂浓度、助溶剂、电荷补偿剂等对荧光粉微观结构、形貌以及发光性能的影响。   采用高温固相法制备了CaYAl3O7:Ce3+,Tb3+单一相白光荧光粉,在365nm近紫外光激发下,能发射出肉眼可以观察到的强白光。在这个体系中存在有效的Ce3+离子向Tb3+离子传能的现象,对应于Ce3+离子和Tb3+的发光峰会发生变化。通过调节Ce3+,Tb3+离子的含量可以调控荧光粉的发光强度和色坐标。同时,烧结温度和稀土离子的掺杂浓度对荧光粉的发光性能也有很大影响。   研究了助溶剂对荧光粉晶体结构形成和发光强度的影响,添加助溶剂能有效降低荧光粉的烧结温度。在CaYAl3O7:Ce3+,Tb3+荧光粉中添加合适的助溶剂能够有效提高发光强度,添加5wt%H3BO3的荧光粉发光强度可增加33%。   采用高温固相法制备了SrMoO4:Sm3+红色荧光粉,荧光粉的发光强度先随着Sm3+离子浓度的增加而增强,而后下降。在406nm激发下,能发射出肉眼可以观察到的橘红色光。该荧光粉的最佳烧结工艺为在950℃下烧结3小时,添加适当的电荷补偿剂能有效地提高红色荧光粉的发光强度。  
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