LED用YAG荧光粉的性能改善的研究

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随着经济发展带来的能源消耗过甚、环境严重污染等问题已经严重威胁到人类的生存环境,人们才意识到要走绿色环保的可持续发展路线。各行各业都必须寻求低能耗、无污染的发展方式。照明作为人类最基本的需求行业更要积极探索新的照明方式。高亮度LED的横空出世为固体照明行业带来了福音,由于白光LED能量消耗低、使用寿命长、光效高、无污染等巨大的优势被人们认为是可以取代白炽灯、荧光灯的第四代照明光源。一般的可见光都可以由红、绿、蓝三基色混合产生,所以白光LED是用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉实现。这也是目前市场上主流的白光LED实现方式。白光LED的发光效果与芯片、荧光粉以及封装工艺等因素有关,荧光粉的性质会产生很重要的影响。市场上主流的黄色荧光粉为YAG:Ce3+,该荧光粉与蓝光LED组合产生的白光中绿色成分比较少,本文的工作就是研究Ga3+、Lu3+离子共掺杂的YAG:Ce3+荧光粉,使得荧光粉发光谱蓝移,增加白光中绿光成分,丰富发光谱,同时也可以作为绿色荧光粉,满足显示等其他领域的需要。为了拓展荧光粉的应用,本文还研究了紫外LED用荧光粉,用Tb3+离子掺杂Gd2O2S,实现紫外LED激发荧光粉发绿光。本文用高温固相法合成了YAG:Ce3+、Ga3+、Lu3+以及Gd2O2S:Tb3+,用XRD分析了样品,证明实验样品是荧光粉晶体。观察了样品的晶粒大小,证明实验得到了满足涂覆要求尺寸的荧光粉颗粒,实验所得样品颗粒直径约为5-10μm。分析了实验YAG其激发光谱与发射光谱,得到Ga3+对Ce3+发光有敏化作用,而Ga3+、Lu3+掺杂使得发光谱向短波长方向移动,共掺杂使得蓝移效果更明显,而且Lu3+促进了Ga3+的敏化作用。并且根据发射光谱确定了Ga3+、Lu3+离子的掺杂浓度最佳为1、0.5。对实验样品进行了封装测试,掺杂样品可以与蓝光LED组合实现偏冷的白光,光效有提高。也可以混合红粉涂敷芯片实现暖白光,提高显色指数。分析了Gd2O2S:Tb3+样品的激发光谱与发射光谱,确定了Tb3+可以被紫外LED所激发发出绿光,并且根据发光谱确定了Tb3+掺杂浓度最佳为0.06。
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