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基于白光LED灯珠用红色荧光粉的探讨

文章出处:http://www.tpjewels.com 网责任编辑:白光LED 作者:拓展LED 人气:- 发表时间:2019-04-03 10:25:00


白光LED灯珠用红色荧光粉的研究


现有技术所研制出的 白光LED灯珠 荧光粉普遍存在显色指数低、色温高、偏向于冷白光等问题,主要的原因是所制备的荧光粉中缺少红光成分,因此研究具有高效率的红色荧光粉尤为重要。按目前研究状况,按基质材料分类可主要分为以下几种体系。

1.硫化物、硫氧化物和氧化钇体系

碱土金属可以用来充当硫化物红色荧光粉基质的阳离子, Eu2+为硫化物荧光粉的激活离子且这类荧光粉的发光效率也较高,在白光灯珠中的应用十分广泛。一些学者利用固相反应法将 Ca 元素掺入到 SrS: Eu2+基质,制备出了(Cax,Sr1-x)S: Eu2+红色荧光粉材料,通过研究测试发现:掺杂剂的引入会引起样品发射峰位置的改变,当 Ca2+浓度的增加时,会使主发射峰位置向长波方向移动,并且强度也随之增强。

以氧化钇或硫氧化物为基质的红色荧光粉其激活离子通常选用 Eu3+,激发峰在通常在 350nm、 380nm、 460nm 范围处,另一些学者研制出了 Y2O2S: xEu3+红色荧光粉,且研究结果表明,其发射峰位置随着Eu3+离子浓度的逐渐增加向右偏移最终可达到 626nm 处。

利用射频溅射法成功研制出 Y2O2S: Eu 发光薄膜材料,测试得出,其发光光谱与商用的 Y2O2S: Eu 荧光粉十分类似。尽管可被近紫外光以及蓝光 LED 芯片激发的氧化钇或硫氧化物红色荧光粉已被开发出来, 但是由于其基质发光效率偏低因而限制了其使用的广泛性。此外,硫化物荧光粉材料的化学性质及其不稳定,遇高温或水即发生分解,容易危害环境。
 
 

基于白光LED灯珠用红色荧光粉的探讨


2.氮化物体系

氮化物体系红色荧光粉其基质具备优异的热稳定性及化学稳定性,因此被广泛研究,通常选用 Eu2+为激活离子。 Sr2Si5N8: Eu 红色荧光粉可吸收的波长范围从近紫外到蓝绿光且发射的黄、橙、红光波长范围从 550 nm~750 nm,且效率很高,其发射波长随 Eu2+掺杂浓度的增加逐渐向长波方向红移,通过荧光测试发现,此LED灯珠用红色荧光粉具有良好的发展前景。

利用高温固相法制备出以 CaAlSiN3 为掺杂 Eu2+的荧光粉粉体,经研究测试表明在温度为 1 700℃ ,压力为 0.65 MPa 下保温 3 h 且掺杂浓度为 4mol%时所制备出的荧光粉结晶性能最好发光强度最高。

到目前为止,对比商业的硫化物红粉来说,氮化物红粉的红光具有更大的可控制性,而且其物理化学性质也高于硫化物。但是,氮化物红色荧光粉对制备条件的要求却十分的严苛,一般要在高温达到1400℃~2000℃ 、长时间保温并且需要在氮气的保护下才能制备出来。这必将增加荧光粉的成本同时也会耗费大量的资源。

3.硅酸盐体系

硅酸盐体系众多且性能优异,因此被广泛用于荧光粉的研究,其激活离子通常选用 Eu3+用以制备红色荧光粉。在探讨以激活离子 Eu3+掺杂硅酸盐基红色荧光粉的研究中,归纳了前人的研究经验,在研究 Eu3+离子在 5D0→7F2 处的跃迁中分别利用了溶胶-凝胶法、凝胶-燃烧法、高温固相法等,并且探讨了不同的电荷补偿剂、激活剂的掺杂浓度、助熔剂的添加状况等影响因素对发光效果的影响。

以高纯度的NH4H2PO4、CaCO3、 SiO2 等为原料,从含碱金属的卤化盐中获取电荷补偿离子,采用高温固相法制备出了适用于近紫外光芯片激发的 Ca5(PO4)2SiO4: Eu3+, A+(A=Na, Li, K)红色荧光粉材料。经过研究测试得出,该荧光粉材料的荧光性能十分优异,其激发主峰位于 395nm 处,位于近紫外区内,发射主峰位于 615nm 处,荧光强度与色坐标十分接近于商业用的荧光粉。

利用溶胶凝胶法制备出了以 LaPO4-5SiO2 为复合基质掺杂 Eu3+为激活剂的红色荧光粉。经测试研究表明所制备的硅酸盐基红色荧光粉的性能优异,Eu3+的最佳掺杂浓度为 7mol%,最佳激发波长位于 395 nm(紫光区)处,发射波长位于 612 nm(红光区)处。

4.钨钼酸盐体系

钨钼酸盐是物理化学性质均非常稳定的无机材料,因而被广泛应用为荧光粉的基质材料。在研究红色荧光粉时其激活离子常选用 Eu3+,钨钼酸盐用于红色荧光粉的研究层出不穷。

利用燃烧法和溶胶-凝胶法结合固相法制备出了 Sr(1-x)MoO4: xEu3+红色荧光粉。并且利用固相法合成了 Gd2(MO4)3(M=Mo,W): Eu3+,Sm3+红色荧光粉。经过测试得:所制备的荧光粉可被紫外(UV)光及蓝光有效的激发,且其发射波波长范围与已被商用的以 GaN 为基质的红色荧光粉的波长十分相近。(拓展LED http://www.tpjewels.com)
此文关键字:白光LED灯珠,红色荧光粉,探讨,白光LED
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