白光LED用红色荧光粉Sr0.7Ca0.3－2xMoO4:Eux3+Nax+的制备及发光性能研究

采用高温固相法合成白光LED用红色荧光粉Sr0.7Ca0.3-2 xMoO4Eux3+Nax+,对样品分别进行X射线衍射(XRD)分析和荧光光谱的测定,讨论了不同掺杂量下合成的荧光粉的发光性质。XRD图谱分析表明,在1 000℃下灼烧9h得到的样品为纯相的SrMoO4。研究结果表明,制备的Sr0.7Ca0.3-2 xMoO4:Eux3+Nax+荧光粉可以被近紫外光(393nm)和蓝光(464nm)有效激发;发射光谱中,在波长在611nm和615nm处有很强的发射峰,其中最强发射峰位于615nm左右,与Eu3+的5D0→7F2跃迁对应。进一步探讨Na+和Eu3+掺杂浓度对发光强度的影响,得出Sr0.7Ca0.3-2 x MoO4:Eux3+Nax+样品的发光强度比SrMoO4:Eu3+Na+增强,当掺杂量x=0.07时,Sr0.7Ca0.3-2 x MoO4:Eux3+Nax+样品在波长614nm处发光强度最强。最后测试计算样品在393nm紫外激发下的色坐标,当Eu3+和Na+的掺杂量x=0.02时,样品红色显示最强。研究结果表明,所合成的红色荧光粉Sr0.7Ca0.3-2 xMoO4:Eux3+Nax+新型红色荧光粉适合在白光LED中应用。     

LED用KZn_4(BO_3)_3∶Eu~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

荧光粉转化法是目前制备白光LED的主流技术。但是商业化的荧光粉由于缺少红色部分或红色不稳定,使得制备出的LED灯泡颜色偏冷,因此研制低成本、性能稳定的红色荧光粉具有重要的意义。本项目以化学性质稳定、合成工艺温和的硼酸盐KZn4(BO3)3为基质,掺杂稀土离子来研究荧光粉的发光性能。通过高温固相法合成了一系列不同掺杂浓度的KZn4(BO3)3∶Eu3+,并测试了XRD衍射图谱,发射和激发光谱。研究表明Eu3+离子倾向于占据Zn2+格位。同时,KZn4(BO3)3∶Eu3+的最佳激发波长(393nm)位于近紫外波段,适于用近紫外LED芯片激发来制备LED。KZn4(BO3)3∶Eu3+的最强发射峰位于590nm,属于5 D0-7F1跃迁。当发生浓度猝灭时,Eu3+-Eu3+离子间的临界距离为3nm。该荧光粉的色坐标为(0.629 7,0.369 9),色饱和较高。该物质是一种潜在的可被用于LED照明用的红色荧光粉。     

Dy3+,Tm3+掺杂的NaGd(MoO4)2白色荧光粉的制备与发光性能的研究

采用高温固相法成功制备出了一系列LED用白色 荧光粉NaGd1－x－y(MoO₄)₂:xDy³⁺,yTm 3+,用X射线衍射仪(XRD),荧光分光光度计和紫外-可见-近红外光谱分析系统对样 品的物相结构和发光性能进行了表征。结果显示制备的荧光粉的白光由Dy3＋的特征黄光发 射(575 nm)、特征蓝光发射(488 nm)与Tm 3＋的特征蓝光发射(459 nm)组合而成。制备的 NaGd(MoO₄)₂基质为四方晶系即白钨矿结构。在上述荧光粉中,激活离子Dy3＋ 发射⁴F9/2－⁶H13/2 跃迁的黄光(575 nm)和⁴F9/2－⁶H15/2跃迁的蓝光(488 nm),激活离子Tm3＋发射¹D₂-³F₄的蓝光 (459nm)跃迁,蓝光发射受晶体场的影响被劈为两个发 射峰。该系列荧光粉在389nm波长激 发下,当Dy3＋浓度为10%,Tm3＋浓度为12%时样品色坐标(0. 326,0.326)最接近标 准白 光(0.33),当Dy3＋浓度为8% ,Tm3＋浓度为12%时样品发光强度达到 最大,色坐标为(0.377,0.369),结果表明,该系列荧光粉有潜在的发展和应用前景 。     

硅酸盐橙色荧光粉的发光性能研究

采用高温固相反应法制备了高效橙色荧光粉Sr3–xSiO5:xEu2+。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及荧光分光光度计研究了Eu2+含量和不同助熔剂对荧光粉发光性能的影响,并分析了所制荧光粉的封装性能。研究表明,荧光粉Sr3–xSiO5:xEu2+的晶体结构属正方晶系。当Eu2+的摩尔分数为4%,并用质量分数为3%的NH4Cl作助熔剂时,制得的Sr3–xSiO5:xEu2+的发射光谱强度最大。荧光粉封装后可以有效降低白光LED的色温并提高其显色指数,这表明该荧光粉是一种适用于白光LED的光转化材料。     

AlPO_4∶xEu~(3+)红色荧光粉的制备及发光性研究

采用溶胶-凝胶法制备了AlPO_4:xEu~(3+)红色荧光粉,并对其结构和发光性能进行了分析。研究表明:在1300℃下恒温烧结4h可得到该样品,Eu~(3+)的加入对其结构没有明显的影响,且无杂相生成。通过测试AlPO_4:xEu~(3+)红色荧光粉的发光性能,激发峰位于200-550 nm,在394 nm处有一个很强吸收峰,该荧光粉有多个发射峰,发射主峰位于596nm处,呈现红色。同时研究了Eu~(3+)离子浓度对发光强度的影响,当掺杂浓度为7%时发光强度达到最高,结果表明该荧光粉是一种较好的红色发光材料。     

Ca3(PO4)2:RE3+ (RE=Eu,Dy,Ce,Tb) 荧光粉的制备及其发光特性

采用高温固相法合成了Ca3(PO4)2:RE3+(RE = Eu, Dy, Ce, Tb)系列发光材料,研究了其发光性质。研究表明Ca3(PO4)2: RE3+ 在紫外区域均能有效被激发,有很强的荧光发射,且发光范围覆盖蓝到红光波段,是一类可以紫外激发实现白光LED用的潜在荧光粉。在0.005到0.03 mol 浓度范围内,Eu,Dy和Ce掺杂的荧光粉的发光都发生了浓度淬灭,分别对应于0.025,0.025和0.02 mol,而Tb3+掺杂的样品的表现出高的发光淬灭浓度。     

Zn2＋,Ba2＋,Mg2＋对CaMoO4:Eu红色荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法,制备了系列Eu³⁺激活的掺 杂Zn²⁺、Mg²⁺和Ba²⁺离子的钼酸盐 红色荧光粉,并通过测试荧光粉的发射光谱、激发光谱和X射线衍射(XRD)谱等,对荧光粉 的物相结构 、发光性能进行了分析。 实验结果表明:荧光粉可以被近紫外(395nm)和蓝光(465nm) 有效激发,发射峰值位于616nm(Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁)波长的红光,395nm和465nm的激发 波长与 目前广泛使用的近紫外和蓝光LED芯片相匹配,适用于LED的制造;掺杂Zn²⁺、Mg 2+和Ba²⁺的 Ca0.88－xRxMoO₄:0.08Eu ³⁺红色荧光粉的发光强度均得到提高,且最佳掺杂浓度分别为15%和5%。在最佳浓度下,3种荧光粉的 发光强度大小为Ca0.73Zn0.15Mo O₄:0.08Eu³⁺ > Ca0.78Mg0.10MoO₄:0.08Eu³⁺> Ca0.83Ba 0.05MoO₄:0.08Eu³⁺。色坐标分析结果表明 :所制备的 荧光粉的色坐标达到了国家标准,比商用的Y₂O₃:Eu³⁺红色荧光材料更接近于标 准红色色坐标。     

Eu3+-Bi3+共掺杂Ca0.7Sr0.3MoO4荧光粉发光性能的研究

采用高温固相法制备了Ca0.7Sr0.18M oO₄:0.08 Eu³⁺、Ca0.7Sr0.27MoO₄:0.02Bi³⁺和Ca0.7Sr0.18－1.5xMoO₄:0.08Eu³⁺,xBi³⁺红色 荧光粉,考察Bi³⁺浓度对荧光粉发光性能的影响以及Bi³⁺与Eu³⁺间的能 量传递。通过X射线衍射(XRD)以及荧光的激发、发射光谱 对荧光粉样品进行表征。结果表明,制备的Ca0.7Sr0.15MoO₄:0.08Eu3+ ,0.02Bi³⁺红色荧光粉属于白钨矿结构。在 Ca0.7Sr0.15MoO₄:0.08Eu³⁺,0.02Bi³⁺红色荧光粉中,由于Bi ³⁺的掺杂将吸收的能量传递给激活离子Eu³⁺,其发光强度得到 增强。当Bi³⁺掺杂量x=0.02时,在312 nm激发下,主发 射峰 在616 nm处的相对发光强度最大,属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁, 但掺杂浓度过高时会出现浓度猝灭现象,发光强度减弱。     

白色荧光粉Gd2(MoO4)3:Dy3+,Tm3+的制备及发光性能

采用高温固相法合成了一系列Gd₂(MoO₄)₃:D y³⁺, Tm³⁺白色荧光粉。通过XRD衍射、荧光光谱分析对荧光粉的物相结构以及发光性能进 行了研究,且通过色坐标监测样品的发 光颜色。发射光谱显示荧光粉Gd2－x(MoO₄)₃:xDy 3+在387nm激发下,Dy³⁺的²F₉→⁶H15/2跃 迁的蓝光发射及²F₉→⁶H13/2跃迁的黄光发射最强,随着Dy³⁺浓度增加 ,色坐标由白光向黄 光转移。在Gd₂(MoO₄)₃:Dy³⁺,Tm³⁺的发射光谱中,在361nm激发下,可以同时看到Dy³⁺的 黄光发射和Tm³⁺的蓝光发射,即Dy³⁺的²F9/2→⁶H13/2黄光 跃迁和Tm³⁺的¹D₂→³F₄蓝光跃 迁,因此,通过调节Dy³⁺,Tm³⁺的浓度可以使样品发出白光。当Dy³⁺浓 度为12%,Tm³⁺ 浓度为7～14%时,样品皆在白光区。当Dy³⁺,Tm³⁺浓度均为12%时,样品的色 坐标为(0.338,0.329 )最接近标准白光(0.33)。同时,在 Dy³⁺与Tm³⁺共掺的体系中,可以看到Tm³⁺向Dy³⁺的能量传递。     

KSrPO_4:Eu~(3+)红色发光材料的制备及性能研究

采用高温固相合成工艺制备了KSrPO4:x Eu3+红色发光材料,通过X射线衍射、荧光光谱、量子效率仪、封装对发光材料的晶体结构及发光特性进行了研究。XRD表明KSrPO4晶体结构并没有随着Eu3+的掺入而发生变化;荧光光谱表明KSrPO4:Eu3+在394 nm处存在最强激发峰,发射光谱最强发射峰为612nm;量子效率研究表明随着Eu3+掺杂量的增加,量子效率先增后降,在Eu3+掺杂量x=0.04时,量子效率存在最大值51%;封装光源的显色指数为83,色温3497 K,并且随着电流的变化色坐标(X,Y)基本保持不变,因此,KSrPO4:Eu3+红色发光材料作为近紫外激发的红色发光材料具有一定的潜力。     

新型红色荧光粉Ca_(0.5)Sr_(0.5)MoO_4:Sm~(3+)的制备及光学性能

为了得到发光效率较好的长波长红色荧光粉,采用高温固相法成功地合成了适合紫外激发的红色荧光粉Ca0.5-x Sr0.5MoO4:xSm3+,研究了其晶体结构和发光性质。X射线衍射(XRD)测量结果显示,制备的样品为纯相Ca0.5Sr0.5MoO4晶体。其激发光谱包括一个宽带峰和一系列尖峰,通过不同波长激发的发射谱和与Ca0.5-x Sr0.5MoO4:xEu3+的发射谱比较分析得出激发宽带为最有效激发带,归属于Mo6+-O2-的电荷迁移跃迁。在275nm的激发下,发射峰由峰值为564nm(4 G5/2→6 H5/2)、606nm(4 G5/2→6 H7/2)、647nm(4 G5/2→6 H9/2)、707nm(4 G5/2→6 H11/2)的4个峰组成,最大发射峰位于647nm处,呈现红光发射。Sm3+掺杂高于6%时Ca0.5-x Sr0.5MoO4:xSm3+出现浓度猝灭,分析表明,其猝灭机理是最邻近离子间的能量传递。同时,添加电荷补偿剂可增强材料的发射强度,以添加Na+的效果最明显。     

提高KLa1－x(MoO4)2:Eu3+x荧光粉发光性能的研究

在氧化气氛下,采用固相反应法合成了一系列 KLa1－x(MoO₄)₂:Eu³⁺x红 色荧光粉。利 用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光分光光度计考察了KLa1－x(MoO₄)₂:Eu³⁺x荧光粉的 物相、形貌和发光强度。结果表明,激活剂Eu³⁺和助熔剂H₃BO₃的添加没有改变K La(MoO₄)₂的物相结构。KLa1－x(MoO₄)₂:Eu 3+x荧光粉可以被近紫外(393 nm )和蓝光(463 nm)有效 激发,主发射峰值位于616 nm附近,发射红光,归属为Eu³⁺的 ⁵D₀→⁷F₂跃迁。393nm和463nm的激发波长与目前广泛使用的近紫外和蓝光LED芯片相匹配。添加质量分数为5%的H₃BO₃时 ,所制备的KLa1－x(MoO₄)₂:Eu³⁺x红色荧光粉的发光强度比未掺杂H₃BO₃时的发光强度提高了234%,色坐标 (0.639,0.339)比商用的Y₂O₃:Eu³⁺(0.625,0.338)更接近于美国电 视标准委员会标准(0.67),这表明这 种荧光粉具备成为商业化红色荧光粉的潜力。     

Bi~(3+)共掺和能量传递对BaY_2Si_3O_(10):Eu~(3+)发光的调制和增强

荧光粉BaY_2Si_3O_(10):Bi~(3+),Eu~(3+)经高温固相法制备并由X-ray衍射谱仪分析其物相结构。实验结果显示Bi~(3+)共掺下BaY_2Si_3O_(10):Eu~(3+)的激发光谱呈现一个有明显增强的宽电荷转移带(CTB)和系列Eu~(3+)的f-f窄吸收峰,发射谱为Eu~(3+)的~5D_0—~7F_J橙-红光发射。当用285 nm紫外光激发时,Bi~(3+)到Eu~(3+)间存在有效的能量传递,导致Bi~(3+)的宽带紫外发射(中心345 nm)强度减弱,而Eu~(3+)的橙-红光发射显著增强;随着Eu~(3+)浓度的增加,能量传递效率也随之提高。最佳Eu~(3+)浓度为0.4摩尔百分比,此后荧光粉发射强度发生浓度猝灭。结果表明Bi~(3+)共掺时明显改善和提升荧光粉在电荷转移带(200~350 nm)的激发效率。Bi~(3+)到Eu~(3+)间主要的能量传递机制是通过四极-四极相互作用实现,并且能量传递的临界作用距离是1.604 nm。     

荧光粉配比对大功率白光LED发光特性的影响

利用黄色、红色和黄绿色3种荧光粉混合的方法制备了一系列大功率平面发光LED光源,深入研究了黄色、红色和黄绿色3种荧光粉分别对大功率白光LED光源的发光效率、显色指数以及色温的影响规律。研究结果表明,随着黄色荧光粉含量的增加,其发光效率明显提高,最高可达140 lm/W,而显色指数和色温略有下降。随着红色荧光粉含量的增加,其显色指数明显提高,最高可达85,而发光效率和色温明显降低。随着黄绿色荧光粉含量的增加,其发光效率、显色指数以及色温均不同程度地略有下降,但是其对大功率白光LED的色容差起到很好的调节作用。     

基于ANSYS分析温度对荧光粉发光性能的影响

采用有限元方法模拟了LED集成封装光源和LED远程荧光集成封装(LED RPIP)光源各部分的热量分布。通过结合模拟和实验数据分析得到:随着LED结温升高,荧光粉温度随之上升,发光性能不断衰退,LED硅胶板和LED远程荧光板温度从室温35℃分别升高到73.794和73.156℃,光源光通量分别降低了30.53和22.39lm。最后得出硅胶板和远程荧光板中荧光粉发光性能分别下降了0.943%和0.78%。     

氮(氧)化物荧光粉的合成与发光性能

为了制备高性能的白光LED,发光性能好的荧光粉是必不可少的。氮(氧)化物荧光粉有着发光效率高、可进行光谱剪裁、绿色环保、热稳定性好的优点,可以成为制备白光LED的主要的荧光粉材料。本文综述了近几年来在氮(氧)化物荧光粉的晶体结构特征、制备方法,发光性质及其在高亮度、高显色白光LED封装应用的最新进展,并指出该领域研究过程中存在的问题:(1)含有不同非金属成份的氮(氧)化物新基质很少,(2)关于计算荧光粉晶体场变化的理论研究很少,(3)目前单一基质白光发射荧光粉的发射普遍存在红色发射成分缺乏或不足、显色指数不高等问题。对该领域的发展趋势做出了展望,希望推动新型高效白光LED用发光材料的研究,继而提高白光LED研究应用水平。     

新型Ba_2ZnS_3∶Cu荧光粉的合成及其发光性能

采用双坩埚嵌套高温固相法在950℃下成功地合成了Ba2ZnS3∶Cu荧光粉,探讨了工艺条件和Cu掺杂量对样品发光亮度的影响,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光分光光度计分别对其结构、形貌和发光性能进行了表征。结果表明:样品具有单一的Ba2ZnS3晶相结构;与Ba2ZnS3基质不同,该荧光粉的激发光谱在近紫外区存在一个从275～350nm的宽激发带,归因于Cu发光中心的吸收;该荧光粉在近紫外光激发下发出明亮的黄光,发射中心波长位于560nm处,是一种良好的黄光材料。     

W6+对钼酸锶钙红色荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法,制备了一系列以Ca0.7Sr 0.3Mo O₄作为复合材料基质,以Eu³⁺为激活剂的混合钨钼酸盐红色荧光粉Ca0.7Sr 0.3Mo1－xWxO₄:Eu ³⁺,并通过测试荧光粉的激发光 谱,发射光谱和XRD对荧光粉的物相结构和发光性能进行了研究。实验结果表明, 掺杂W⁶⁺的Ca0.7Sr0.3Mo1－xWxO₄:Eu³⁺红色荧光粉的亮度得到提高,且其最佳掺杂浓度为 20%。 当W⁶⁺的掺杂浓度为20%时,Ca0.7Sr0.18Mo0.8W0.2O₄:0.08Eu³⁺样品的衍射峰与CaMoO₄(29-0351)标准卡片的衍射峰基本吻合。适当的加入电荷补偿剂Li ₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃可以提高Ca0.7Sr0.18Mo0.8W0.2O₄:0.08Eu³⁺荧光粉亮度,最终结果表明当Li⁺的掺杂浓度为2% 时荧光粉的发光效果最好。色坐标分析结果表明:所制备的荧光粉的色坐标达到了国家标准 , 比商用的Y₂O₃:Eu³⁺红色荧光材料更接近于标准红色色坐标,具备成为商业化红 色荧光粉的潜力。     

Sb~(3+)掺杂的YAG:Ce荧光粉的合成与发光性能研究

通过高温固相法制备了白光LED用Sb3+掺杂的Y1.94-yGdSbyAl5O12:0.06Ce荧光粉,使用荧光分光光度计研究了样品的发光性能,并采用紫外-可见-近红外光谱分析系统分析了所制荧光粉的封装性能。结果表明,Y1.94-yGdSbyAl5O12:0.06Ce荧光粉为立方晶系,其发射中心波长为550 nm,Sb3+掺杂有助于提高YAG:Ce的发光强度。将合成的Y1.92GdSb0.02Al5O12:0.06Ce(CL-Y-550)荧光粉封装成白光LED,其平均色温为5 376 K,属于冷白;平均显色指数为81.2,达到了基本的应用水平。