led荧光粉原理

LED荧光粉原理

LED荧光粉是一种用于LED显示屏和照明设备中的重要材料，其原理是通过激发荧光粉分子中的电子，使其跃迁至高能级，再经过非辐射过程回到基态时释放出光能。本文将从荧光粉的基本结构、激发机制以及应用领域等方面介绍LED荧光粉的原理。

一、荧光粉的基本结构

荧光粉是一种由稀土元素或过渡金属离子掺杂的无机晶体材料，其基本结构包括两个主要组成部分：基质和活性中心。基质是一种无机晶体材料，具有良好的光学性能和化学稳定性，可以将活性中心固定在晶格中。活性中心则是指掺杂在基质中的离子，其能级结构决定了荧光粉的发光性质。

二、激发机制

LED荧光粉的发光过程主要包括两个步骤：激发和发射。激发是指外加能量将荧光粉分子的电子激发到高能级，使其处于激发态。而发射是指激发态的荧光粉分子经过非辐射过程回到基态时释放出光能。

激发方式主要有两种：一种是电子束激发，即通过电子束轰击荧光粉表面，使其分子中的电子跃迁到高能级；另一种是光激发，即通过外界光源照射荧光粉，使其分子中的电子被激发。其中，光激发

方式是LED荧光粉常用的激发方式。

三、发光机制

荧光粉的发光机制主要包括荧光和磷光两种方式。荧光是指荧光粉分子在激发态下通过非辐射跃迁回到基态时，能量以光的形式释放出来。而磷光是指荧光粉分子在激发态下通过非辐射跃迁回到基态时，能量以热的形式释放出来，再通过热激发使荧光粉分子再次跃迁到激发态并释放出光能。

LED荧光粉的发光主要是通过荧光机制实现的。在激发态下，荧光粉分子中的电子通过非辐射过程从高能级跃迁到低能级，同时释放出光能。这种发光方式具有高效、高亮度和颜色可调的特点，因此被广泛应用于LED显示屏、LED照明以及荧光标识等领域。

四、应用领域

由于LED荧光粉具有高效、高亮度和颜色可调的特点，因此在LED 显示屏和LED照明等领域得到了广泛应用。

在LED显示屏中，荧光粉被用于提高显示效果。LED荧光粉可以将蓝光或紫光转化为其他颜色的光，如绿光、红光等，从而实现彩色显示。同时，通过调整荧光粉的成分和掺杂浓度，还可以实现不同颜色的发光效果，满足不同应用场景的需求。

在LED照明中，荧光粉被用于提高光的颜色性能。由于LED发出的光主要是蓝光，通过荧光粉的转化作用，可以将蓝光转化为其他颜

色的光，如白光、黄光等。这样可以使LED照明具有更好的色温和色彩还原性能，使照明效果更加自然和舒适。

荧光粉还被应用于荧光标识等领域。荧光标识是一种在黑暗环境下能够发光的标识，常用于安全标识和紧急出口标识等场合。通过荧光粉的荧光机制，可以实现标识的长时间发光，提高安全性和可见性。

LED荧光粉是一种通过激发和发射过程实现发光的材料。其原理是通过激发荧光粉分子中的电子，使其跃迁至高能级，再经过非辐射过程回到基态时释放出光能。LED荧光粉具有高效、高亮度和颜色可调的特点，在LED显示屏、LED照明以及荧光标识等领域得到了广泛应用。随着科技的不断进步，LED荧光粉的性能和应用领域还将不断拓展和完善。

阐述LED荧光粉的用途和工作原理

阐述LED荧光粉的用途和工作原理近年来，在照明领域最引人关注的事件是半导体照明的兴起。20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管（LED）的关键技术，并由此开发出以荧光材料覆盖蓝光LED产生白光光源的技术。半导体照明具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、工作电压低及安全性好的特点，因此被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，或称为21世纪绿色光源。美国、日本及欧洲均注入大量人力和财力，设立专门的机构推动半导体照明技术的发展。 LED实现白光有多种方式，而开发较早、已实现产业化的方式是在LED芯片上涂敷荧光粉而实现白光发射。 LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。第一种方法是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的（YAG）黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色温照明的要求，同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改善。第二种实现方法是蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好。但是，这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。

第三种实现方法是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)来激发荧光粉而实现白光发射，该方法显色性更好，但同样存在和第二种方法相似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光衰的白光LED用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。我们是国内率先进行LED用高效低光衰荧光粉研究的研究机构。最近，通过与我国台湾合作伙伴的联合攻关，多种采用荧光粉的彩色LED被开发出来了。采用荧光粉来制作彩色LED有以下优点：首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红、黄、绿、蓝、紫等不同颜色的彩色LED，但由于这些不同颜色LED的发光效率相差很大，采用荧光粉以后，可以利用某些波段LED发光效率高的优点来制备其他波段的LED，以提高该波段的发光效率。例如有些绿色波段的LED效率较低，台湾厂商利用我们提供的荧光粉制备出一种效率较高，被其称为"苹果绿"的LED用于手机背光源，取得了较好的经济效益。其次，LED的发光波长现在还很难精确控制，因而会造成有些波长的LED得不到应用而出现浪费，例如需要制备470nm的LED时，可能制备出来的是从455nm到480nm范围很宽的LED，发光波长在两端的LED只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采用荧光粉可以将这些所谓的"废品"转化成我们所需要的颜色而得到利用。第三，采用荧光粉以后，有些LED的光色会变得更加柔和或鲜艳，以适应不同的应用需要。当然，荧光粉在LED上最广泛的应用还是在白光领域，但由于其特殊的优点，在彩色LED 中也能得到一定的应用，但荧光粉在彩色LED上的应用还刚刚起步，需要进一步进行深入的研究和开发。

基于LED用红色荧光粉研究进展的研究

基于LED用红色荧光粉研究进展的研究 LED是一种半导体光源，具有体积小，寿命长，节能环保等优点，在现代照明和显示领域得到了广泛的应用。而LED的发光效果的优劣，则取决于LED材料的选择和设计。红色荧光粉是一种常用的LED材料，通过与LED的结合，可以产生出红色的光线。基于LED用红色荧光粉的研究一直备受关注，相关的研究进展也在不断推进。一、红色荧光粉的特性红色荧光粉是一种能够在受到紫外线激发后产生红色荧光的物质。它在LED照明领域的应用主要是用于发射红光或者作为辅助材料，通过它的发光特性来调整LED的光谱特性，使得LED发出的光线更加接近自然光，这样可以提高LED的照明效果，减少颜色偏差。红色荧光粉的发射光谱范围一般为600-700nm，这个范围正好覆盖了人眼对于红光的感知范围，因此红色荧光粉在LED照明中的应用是非常广泛的。不同种类的红色荧光粉在发射光谱、发射效率等方面都会有所不同，因此需要根据具体的应用需求选择合适的红色荧光粉。二、基于LED用红色荧光粉的研究现状 1. 红色荧光粉的合成方法研究红色荧光粉的合成方法对于LED的性能具有重要影响，目前研究人员主要通过固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等方法来合成红色荧光粉。这些方法在提高荧光粉的发射效率、改善荧光粉的颗粒形貌、控制荧光粉的发射波长等方面都取得了一定的进展，为LED的照明性能提升提供了技术支持。 2. 红色荧光粉与LED封装技术研究 LED封装技术是指将LED芯片、导电线和封装树脂等材料封装在一起，形成可独立使用的LED灯具的过程。红色荧光粉作为LED的辅助材料，与LED封装技术结合，可以改善LED 的发光特性，提高LED的光谱质量，同时还可以降低LED的发热量，延长LED的使用寿命。目前，研究人员已经开始探索红色荧光粉与LED封装技术的结合，在这一领域也取得了一些令人振奋的成果。 LED显示技术是一种不间断发展的技术领域，而红色荧光粉作为LED显示技术中的重要材料，其在色彩还原、显示效果、能耗等方面的性能都备受研究人员的关注。当前，研究人员主要集中在提高红色荧光粉的发光效率、扩展红色荧光粉的应用范围、降低红色荧光粉的成本等方面进行研究，以期望进一步提升LED显示技术的性能和应用前景。三、红色荧光粉的未来发展趋势

led灯的发光原理及荧光粉改善技术

led灯的发光原理及荧光粉改善技术 led的发光原理。led是由ⅲ一v族化合物，如gaas（砷化镓）、gaasp（磷化镓砷）、a1gaas（砷化铝镓）等半导体制成，其核心是p-n结，因此它具有一般p-n结的伏一安特性，即正向导通、反向截止、击穿特性。当p型半导体和n型半导体结合时，由于交界面处存在的载流子浓度差。于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。这样，p区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子，n区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。空间电荷集中在p区和n区交界面附近，形成了一很薄的空间电荷区，就是p-n结。当给p-n结1个正向电压时。便改变了p-n结的动态平衡。注入的少数载流子（少子）与多数载流子（多子）复合时，便将多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。如果给pn结加反向电压，少数载流子（少子）难以注入，故不发光。白光led的主要实现方法。目前，氮化镓基led获得白光主要有：蓝光led+黄色荧光粉、三色led合成白光、紫光led+三色荧光粉3种办法。最为常见形成白光的技术途径是蓝光led芯片和可被蓝光有效激发的荧光粉结合组成白光led.led辐射出峰值为470nm 左右的蓝光，而部分蓝光激发荧光粉发出峰值为570nm左右的黄绿

光。与另一部分的蓝光与激发荧光粉产生的黄绿光混合产生ylo:ce 白光。目前采用的荧光粉多为稀土激活的铝酸盐ylo:ce（yag），当有蓝光激发它时发出黄绿色光，所以称作黄绿色荧光粉。该方法发光，发光效率高，制备简单，工艺成熟。但色彩随角度而变。光一致性差，而且荧光粉与led的寿命也不一致，随着时问的推移，显色指数和色温都会变化，影响了发光光源的发光质量。采用红、绿、蓝三原色led芯片或三原色led管混合实现白光。前者为三芯片型，后者为3个发光管组装型。红、绿、蓝led 封装在1个管内，光效可达20lm/w,发光效率较高，显色性较好。不过，这种合成白光方法的不足之处就是led的驱动电路较为复杂。三芯片型三原色混合成本较高，而且由于红绿蓝3种led的光衰特性不一致，随着使用时间的增加，三色的混合比例会变化。显色指数也会相应变化紫外光或紫光led激发三原色荧光粉，产生白光。采用这种方法更容易获得颜色一致的白光，因为颜色仅仅由荧光粉的配比决定，此外，还可以获得很高的显色指数。但其最大的难点在于如何获得高转换效率的三色荧光粉，特别是高效红色荧光粉。而且防止紫外线泄露也是很重要的。添加红色荧光粉对大功率白光led光效和显色指数的影响白光led是最具吸引力的21世纪绿色照明光源，日亚发明的制

白光LED用荧光粉Ba2.9

白光LED用荧光粉Ba2.9-x M x Si6O12N2：Eu2﹢(M=Mg2+, Ca2+)的制备及发光性能的研究随着科技进步,人们对照明显示技术的研究有了更高的追求。近些年,新一代的照明显示技术LED等,取得了突飞猛进的进展。在照明及显示器件中, 荧光材料因承担了将光源发出的光转化成所人们所需要色彩的作用, 是其重要的组成部分。正因为荧光材料具有如此重要的地位,近年来随着照明显示技术的快速发展,对荧光材料的研究也越来越受到重视。传统的荧光材料如：氧化物、硫化物、含氧酸盐等由于合成方法简单以及经过长时间的研究技术方面已较成熟，在性能上已经逐渐难以满足需要。作为一种优秀的荧光材料,它需具有以下基本性质：光转化效率高、化学及热稳定性好等。氮氧化物荧光材料正是由于在这些方面有很大的发展潜力,在近些年逐渐兴起并取得了快速的发展。本文采用高温固相法制备Eu2+ 掺杂的Ba3Si6O12N2荧光粉，反应条件为1350℃的NH3气氛中保温5h。本文用XRD对其结构进行测定，得出单相。并对其进行Eu2+掺杂，研究其光谱性质。第一章绪论 1.1 发光二极管（LED）概述 1.1.1 LED的基本结构

图 1.1 LED的基本结构图发光二极管的结构图如图1.1所示。其核心部分是由一个n型和p型半导体组成的半导体晶片，该晶片置于一个有引线的楔形上，引线一端是负极引擎，另一端是正极引擎，然后用环氧树脂将四周密封，以便保护内部芯线、增加LED 的抗震性能[1,2]。 1.1.2 LED的发光原理[3,5] 图1.2 LED的发光原理示意 LED是由Ⅲ－Ⅴ族化合物单晶，如磷化镓(GaP)、砷化镓（GaAs）、磷砷化镓（GaAsP）、磷化铝镓铟（AlGaInP）等半导体制成的，其核心是P-N结。由于

LEDLED光的原理及历史和优缺点

LEDLED光的原理及历史和优缺点 LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED 得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来，这里向读者介绍有关照明用白光LED。 1．可见光的光谱和LED白光的关系。众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED 发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色黄、绿、蓝合成。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这

白光LED荧光粉概述

白光LED荧光粉概述 1 引言在全球气候变化和能源紧张的背景下，节约能源、保护环境成为当今时代的主流，其中寻求高节能的照明光源已受到高度重视. 白光发光二极管(Light EmittingDiode, LED)具有发光效率高、能耗低(仅为白炽灯的1/8)、寿命长(可达10 万h)、无污染等诸多优点，已广泛应用于城市景观照明、液晶显示背光源、室内外普通照明等多种照明领域[1–20]，被认为是替代白炽灯、荧光灯的新一代绿色照明光源. 目前，获取白光LED 的主要有效途径有以下几种：(1)蓝色LED 芯片与可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉结合组成白光LED[]. 荧光粉吸收一部分蓝光，受激发发射黄光，发射的黄光与剩余的蓝光混合，通过调控二者强度比，从而获得各种色温的白光；(2)采用发紫外光的LED 芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色的荧光粉，产生多色混合组成白光LED. 制备白光发光二极管大多离不开稀土荧光粉，主要有黄色荧光粉、红色荧光粉及三基色荧光粉等，因此获得化学性质稳定和性能优异的荧光粉成为实现白光LED 的关键. 本文综述了白光LED 用荧光粉的发光机理、制备方法、各种体系荧光粉及荧光粉的性能表征做了较为详细的阐述. 2 荧光粉的发光机理发光是物质吸收的外部能量转换成光辐射的过程，是热辐射之外的一种辐射，持续时间超过光的振动周期(10?11 s). 发光材料大多数都是晶体材料，其发光性能与合成过程中化合物(发光材料基质)晶格中产生的结构缺陷和杂质有关，这种局部不完整破坏了晶体晶格的规则排列，从而形成了缺陷能级. 在外部光源激发作用下，电子就会在各种能级间跃迁，从而产生发光现象.目前，获取白光LED 的主要途径为光转换型，即利用波长为430~470 nm的InGaN 基蓝光LED 和可被蓝光有效激发的掺杂稀土的钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)荧光材料结合组成白光发光材料. 研究[28]发现，当YAG 的晶体结构中均匀掺入稀土元素时，其发光性能会有很大的提高. 以Ce 为例，由于其发光是由电子的5d?4f 跃迁引起的，跃迁能量受晶体环境影响较大，掺入Ce 不但可显着提高YAG 荧光材料的光转化效率和光通量，降低材料色温，还可通过调节发射光谱位置，适应不同白光色度要求. 刘如熹等[29]证实了这一理论，当YAG 中掺入稀土元素Ce 时，激发的黄光强度随Ce 含量增大而增加；Gd 取代Y 后，发射主峰有红移趋势；Ga 取代Al 时，发射主峰有蓝移趋势. 因而通过调节掺杂元素的种类及含量就可使发射主峰在一定波长内发生变化，见图1(a). 然而，此类荧光粉还存在着显色性较差、发光效率不够高、难以满足低色温照明要．求等缺点. 相关研究[30]表明，BaYF3中Ce3+→Eu2+间存在能量传递，当用263

led荧光粉原理

led荧光粉原理 LED荧光粉原理 LED荧光粉是一种用于LED显示屏和照明设备中的重要材料，其原理是通过激发荧光粉分子中的电子，使其跃迁至高能级，再经过非辐射过程回到基态时释放出光能。本文将从荧光粉的基本结构、激发机制以及应用领域等方面介绍LED荧光粉的原理。一、荧光粉的基本结构荧光粉是一种由稀土元素或过渡金属离子掺杂的无机晶体材料，其基本结构包括两个主要组成部分：基质和活性中心。基质是一种无机晶体材料，具有良好的光学性能和化学稳定性，可以将活性中心固定在晶格中。活性中心则是指掺杂在基质中的离子，其能级结构决定了荧光粉的发光性质。二、激发机制 LED荧光粉的发光过程主要包括两个步骤：激发和发射。激发是指外加能量将荧光粉分子的电子激发到高能级，使其处于激发态。而发射是指激发态的荧光粉分子经过非辐射过程回到基态时释放出光能。激发方式主要有两种：一种是电子束激发，即通过电子束轰击荧光粉表面，使其分子中的电子跃迁到高能级；另一种是光激发，即通过外界光源照射荧光粉，使其分子中的电子被激发。其中，光激发

方式是LED荧光粉常用的激发方式。三、发光机制荧光粉的发光机制主要包括荧光和磷光两种方式。荧光是指荧光粉分子在激发态下通过非辐射跃迁回到基态时，能量以光的形式释放出来。而磷光是指荧光粉分子在激发态下通过非辐射跃迁回到基态时，能量以热的形式释放出来，再通过热激发使荧光粉分子再次跃迁到激发态并释放出光能。 LED荧光粉的发光主要是通过荧光机制实现的。在激发态下，荧光粉分子中的电子通过非辐射过程从高能级跃迁到低能级，同时释放出光能。这种发光方式具有高效、高亮度和颜色可调的特点，因此被广泛应用于LED显示屏、LED照明以及荧光标识等领域。四、应用领域由于LED荧光粉具有高效、高亮度和颜色可调的特点，因此在LED 显示屏和LED照明等领域得到了广泛应用。在LED显示屏中，荧光粉被用于提高显示效果。LED荧光粉可以将蓝光或紫光转化为其他颜色的光，如绿光、红光等，从而实现彩色显示。同时，通过调整荧光粉的成分和掺杂浓度，还可以实现不同颜色的发光效果，满足不同应用场景的需求。在LED照明中，荧光粉被用于提高光的颜色性能。由于LED发出的光主要是蓝光，通过荧光粉的转化作用，可以将蓝光转化为其他颜

白光LED荧光粉的制备和发光性能研究

白光LED用Na3MgZr(PO4)3:R(R=Dy3+,Eu3+,Sm3+)荧光粉的制备和发光性能研究白光发光二极管(light emitting diodes，LED)因其节能环保等显著优势，被广泛誉为第四代照明光源。白光LED的实现是将荧光粉涂覆在LED芯片上，利用LED芯片发出的较短波长的光，激发荧光粉发出较长波长的可见光。荧光粉性能的好坏直接影响LED的使用，因而寻求新型荧光粉是一种重要的工作。本文用高温固相法制备了Na3MgZr(PO4)3:R(R=Dy3+,Eu3+,Sm3+)。 Na3MgZr(PO4)3：0.02Dy3+的色坐标为（0.403,0.416），分布在白光区域， Na3MgZr(PO4)3：0.01Eu3+的色坐标为（0.648,0.352)，Na3MgZr(PO4)3：0.01Sm3+的色坐标为（0.610,0.389），分布在红光区域。对样品进行了XRD测试，并对其发光性能（激发，发射光谱等）做了分析研究，结果表明，以Na3MgZr(PO4)3为基质的荧光粉具有应用于W-LED的潜力。关键词：发光二级管，Na3MgZr(PO4)3:R(R=Dy3+,Eu3+,Sm3+)，固相法

第一章绪论 1.1 LED的历史和现状发光二极管LED（Light Emitting Diode）被称为第四代照明光源，自发明以来，因其发光效率高、体积小、寿命长、节能、环保、高亮度、低功耗等优点，具有广阔的市场与潜在照明应用前景而受到广泛关注。近年来，关于LED方面的研究是科学研究的热门方向。 1907年Henry Joseph Round 第一次利用SiC(碳化硅)观察到电致发光现象；二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard 在德国利用用从锌硫化物与铜中提炼的黄磷发光；在1936年，George Destiau出版了一个关于ZnS粉末发射光的报告；20世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用半导体GaAs(砷化镓)发明第一个具有现代意义的LED。60年代末，在GaAs(砷化镓)的基板上使用磷化物发明了第一个可见的红光发光二级管，到70年代，随着研究的不断深入，LED先后发出灰白绿光、黄光、纯绿色光；80年代，随着GaP(磷化镓)、ALP(磷化铝）的发明和使用使得第一代高亮度的LED的诞生。到20世纪90年代，先后采用GaPAlIn（铟铝磷化镓）、GaP(磷化镓)和GaInN（铟氮镓），使LED的光效得到大幅度的提高。90年代末科学家们利用GaN（氮化镓）蓝光LED 芯片与Y3Al5O12：Ce3+黄色荧光粉复合第一次发出白光，使得LED取得了历史性的突破，自此白光LED引起越来越多的关注。第一个商用发光二级管自20世纪60年代初问世以来，经过50多年的努力，先后研制成功了红，橙，绿，蓝色LED以及红外、紫外LED，并通过材料合成方法的改进和新材料的发现，LED的研究和生产得到了迅速地发展，LED的发光效率提高了近1000倍，这也使得LED的应用领域得到了迅速的扩展，更好的应用于各工业生产以及日常生活中。 1.2 LED的结构 LED的结构如图1.1所示，发光二级管为一种固态的半导体光源，是结型发光器件。LED主要是由PN结芯片、电极、光学系统及附件等组成，LED芯片是由P型和N型半导体组成的，主要功能是把电能转化为光能。晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个芯片被环氧树脂封装起来。

led荧光粉

LED荧光粉是制造白色LED的必须材料。首先，我们要了解白色LED的发光原理。白色LED芯片是不存在的。我们见到的白色LED一般是蓝光芯片激发黄色荧光粉发出白色光的。好比：蓝色涂料和黄色涂料混在一起就变成了白色。其次，不同波长的LED蓝光芯片需要配合不同波长的黄色荧光粉能够最大化的发出白光。所以说，LED荧光粉是制造白色LED必须的东西(白色LED也有另外几种发光方式，但是市面上白色LED95%都是蓝光芯片激发黄色荧光粉的原理)。黑体(热力学)任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体黑体(blackbody)，以此作为热辐射研究的标准物体。所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射(当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似(在某些波段上)。黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关. 基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。用公式表达如下： Er=a*Eo Er物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能； a该物体对辐射能的吸收系数； Eo——等价于黑体在相同温度下发射的能量，它是常数。普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为 B(九，T)=2hc2/九5•l/exp(hc/XRT〉l B@,T)—黑体的光谱辐射亮度(W,m-2，Sr-1，gm-1) 入—车辐射波长(pm) T—黑体绝对温度(K、T=t+273k) C—光速(2.998x108m・s-1) h—普朗克常数，6.626x10-34J・S K—波尔兹曼常数(Bolfzmann),1.380x10-23JK-1基本物理常数由图2.2可以看出： ①在一定温度下，黑体的谱辐射亮度存在一个极值，这个极值的位置与温度有关，这就是维恩位移定律(Wien) 九mT=2.898xl03@m・K) 九m—最大黑体谱辐射亮度处的波长(pm) T—黑体的绝对温度(K) 根据维恩定律，我们可以估算，当T~6000K时，九m~0.48pm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处。当T〜300K，九m〜9.6pm，这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处。

基于LED用红色荧光粉研究进展的研究

基于LED用红色荧光粉研究进展的研究一、红色荧光粉在LED中的应用红色荧光粉是一种光学材料，能够将蓝光或紫外光转换成红光。在LED照明中，可以通过LED芯片发出蓝光，然后经过红色荧光粉的转换，最终得到红光。这种结构可以实现LED红光的发射，同时也能够满足人们对不同色彩的需求，使LED灯具具有更好的色彩表现能力。除了红色荧光粉外，还有绿色和蓝色荧光粉用于LED的色彩调控，通过不同颜色的荧光粉搭配，可以实现LED照明的全色温调控，满足不同场景下的照明需求。红色荧光粉在LED照明中的应用是非常广泛的，是LED发光颜色实现的关键材料之一。二、红色荧光粉的性能要求红色荧光粉在LED照明中的应用，对其性能有着较高的要求。首先是光谱性能要求，红色荧光粉需要能够将蓝光有效转换成红光，且转换效率高，发光稳定性好，不易出现光衰现象。其次是耐高温性能要求，LED发光过程中会产生热量，红色荧光粉需要能够在高温环境下保持稳定的发光性能，具有一定的热稳定性。还需要具有良好的湿热稳定性，抗紫外线性能和耐化学腐蚀性能，以保证LED的长期稳定工作。红色荧光粉的颜色均匀性、颗粒大小和分布均匀性、耐磨损性等性能也是需要考虑的。如何研究和改进红色荧光粉的性能，成为LED照明技术中急需解决的问题之一。三、红色荧光粉的研究进展 1. 红色荧光粉的制备方法红色荧光粉的制备方法包括固相法、水热法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等多种方法。溶胶-凝胶法是一种较为常用的方法，可通过控制溶胶和凝胶的化学成分、溶胶的浓度和沉淀速率等参数，来调控红色荧光粉的颗粒大小和分布均匀性。还有一些新型的红色荧光粉制备方法被提出，比如纳米材料掺杂、表面修饰等，可以通过改变材料的结构和成分，来提高红色荧光粉的发光效率和稳定性。这些制备方法的研究，为提高红色荧光粉的性能提供了新的途径和思路。针对红色荧光粉的性能要求，已经有很多研究工作进行了探讨和改进。通过控制荧光粉的化学成分和添加适量的杂质离子，可以提高其光谱性能和发光效率，使LED的发光更加稳定和高效。利用纳米技术和表面修饰技术可以改善红色荧光粉的热稳定性和湿热稳定性，延长LED灯具的使用寿命，并且提高了LED在高温环境下的工作性能。

led工作原理

LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种能够将电能转化为光能的电子器件。它具有体积小、耗能低、寿命长等优点，因此在照明、显示、通信等领域得到广泛应用。本文将详细解释LED的工作原理，包括PN结、载流子注入与复合、能带结构、发光机制等相关基本原理。 1. PN结 PN结是LED的核心组成部分，由p型半导体和n型半导体通过熔融、扩散或外延生长等方法连接而成。在PN结的连接界面上，存在着从p型半导体向n型半导体的电子扩散和从n型半导体向p型半导体的空穴扩散。这两种扩散过程导致了PN 结两侧的电荷分布不均，形成了内建电场。当PN结处于电子静止状态时，内建电场阻碍了进一步的扩散。 2. 载流子注入与复合当给PN结加上正向电压时，即使内建电场被抵消，电子仍然能够从n型区域注入到p型区域，空穴也能够从p型区域注入到n型区域。这种注入过程导致了载流子的浓度不均，形成了电子寿命和空穴寿命。在正向偏置下，电子和空穴在PN结中相互注入，并在内部复合。 3. 能带结构半导体材料的能带结构对LED的工作原理起着重要的影响。在p型半导体中，价带是最高能级的电子能级，而在n型半导体中，导带是最低能级的电子能级。在PN 结的连接界面上，价带和导带发生了弯曲，形成了势垒。这个势垒阻碍了载流子的自由移动。 4. 发光机制 LED的发光机制可以通过复合发光和注入发光来解释。 4.1 复合发光当电子从n型半导体跃迁到p型半导体时，会与一个空穴结合，形成一个复合态。这个复合态的能量较高，当电子从复合态回到价带时，会释放出能量。这个能量以光子的形式发出，即LED的发光。复合发光是LED最主要的发光机制。 4.2 注入发光当载流子注入到PN结中时，电子和空穴之间的复合过程会释放出能量。这个能量以光子的形式发出，即LED的发光。注入发光在特定条件下会起到辅助作用。

各种灯的发光原理

各种灯的发光原理灯具是我们日常生活中必不可少的物品，目前市场上有众多种类的灯具，包括LED灯、荧光灯、白炽灯、霓虹灯等等。这些灯具在不同的使用场合下，具有不同的发光原理。下面将逐一介绍这些灯具的发光原理。 1、LED灯 LED灯是一种半导体光电器件，它利用PN结中的电子和空穴再结合，释放能量的原理来发光。常见的LED灯其发光原理是通过LED芯片中的半导体材料，引导电子在能级间跃迁时，能量释放成为光能，以此来实现发光。 2、荧光灯荧光灯的发光原理是利用荧光粉的发光原理。荧光粉能够将短波紫外线能量吸收后，再经过激发而发出光，从而完成发光的效果。荧光灯内部的电极会通过放电产生稳定的电流，电流会通过荧光粉使其发光。 3、白炽灯白炽灯的发光原理是利用电流通过灯丝时，灯丝被加热到发光的温度，同时发出光。白炽灯通过电流通往灯丝中，离子化的气体会引发电弧放电，将其加热至高温状态，从而产生可见光。

4、霓虹灯霓虹灯的发光原理是利用气体在高电压作用下的放电现象。在霓虹灯内部，有一定的稀有气体，当通过高电压放电时，气体会发生电离，形成电子云和正离子，两者因碰撞而发光，从而完成发光的效果。 5、光导致发光灯光导致发光灯通过光的发射和光的吸收产生光发光机制。光导引发的发光是由于材料中含有一定的稀土元素，这些元素通过不同的能级跃迁，触发放射出光。光导致发光灯的发光效果能够让人感受到光谱的变化，故其应用范围越来越广泛。综上所述，不同种类的灯具具有不同的发光机制，这些机制的实现，都需要充足的电力支持，并且需要特定的材料。随着科技不断的进步，新型发光材料不断涌现，灯具的照明效率以及照明质量也在不断提高。

白色LED用荧光粉的制备与应用

白色LED用荧光粉的制备与应用 LED照明是当下具有很高的实用性的照明光源，并且已经成为应用最为广泛的一种照明的光源。作为照明用的白色LED更是受到了很大的关注，获得白光LED共有三种：第一种是荧光粉涂敷光转换法，就是采用荧光粉将紫光或蓝光转换复合产生白光；第二种是多色LED组合法，由发射不同波长的绿色和红色等的单色的LED组合而发射复合的白光，第三种是多量子阱法，单一的LED材料中中进行掺杂。荧光粉材料的制备方法主要有高温制备和溶液法制备两类方法。本文主要综述了蓝光转换型荧光粉和近紫外转换型荧光粉的中的典型几种荧光粉材料。

第一章 LED 及发光原理 1.1 LED 发光原理 LED 主要是半导体化合物，例如砷化镓（GaAS ），磷化镓（GaP ），磷砷化镓（GaAsP ）等半导体制成的，LED 的核心是PN 结。LED 的发光机理是:热平衡的条件下,PN 结中有很多迁移率很高的电子在N 区中, P 区则不同，在P 区中有较多的迁移率较低的空穴, 由于PN 结势垒层的限制, 由于该PN 结势垒层的限制，在正常状态下，不能穿过屏障复合发生;而当施加于PN 结的正向电压，所施加的电场方向由于自建电场方向和所述势垒区与此相反，它减少了势垒高度，该势垒宽度较窄，破坏了PN 结动态平衡发电少数载流子注入，而空穴注入从PN 区面积，在同一地区的电子注入从N 到P 区，少数载流子注入，在多数载流子复合会保持多余的能量在光辐射从而形式的同一区域，直接将电能转换为光能。自从1965年第一支发光二极管的产生，LED 已经历经50年的发展历程，第一支发光二极管是利用半导体锗材料制作而成的]1[，第一支LED 能够发射出红光；随后在1985年日本Nishizawa 利用液相外延法制备出了使用异质结构的GaAlAs 作为发光材料的LED ]2[，从而使得LED 的封装技术也得到了很大的提高；1993日亚化学公司，在蓝色氮化镓LED 的研究上取得了重大突破]3[，并且很快的实现了产业化的生产，在1996年实现了白光LED 的发光二极管（white light Emitting Diodes ），简称白光LED ]4[，将发射黄光粉+ 31253:Ge O Al Y （YAG ：Ge ）作为荧光粉，涂在发射蓝光的GaN 二极管上，制备出白光LED 。并在1998年推向市场，成为照明光源的到了广泛的应用。从此LED 也进入了一个新的发展历程。

LED灯发光及变色原理

LED灯及其发光原理一、LED的结构及发光原理 50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 LED结构图如下图所示发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光

能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。二、LED光源的特点 1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50% 5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染：无有害金属汞 7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。三、单色光LED的种类及其发展历史最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。 90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。

LED发光原理

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，也即固体封装,所以能起到保护内部芯线的作用，所以LED 的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由p型半导体与n型半导体组成的晶片，在p型半导体与n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n 结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载

流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯与大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益与社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片与钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光

荧光粉机理

在制作白光LED的方法中，有两种方法都与荧光粉有关，因此在制作白光LED时，必须对荧光粉进行仔细研究。荧光粉是一个非常关键的材料，它的性能直接影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等。因而开发具有良好发光特性的荧光粉是得到高亮度、高发光效率、高显色性白光LED的关键所在。所谓荧光粉是指那些可以吸收能量（这些所吸收的能量包括电磁波（含可见光、X射线、紫外线）、电子束或离子束、热、化学反应等），再经由能量转换后放出可见光的物质，也称之为荧光体或夜光粉。目前发光材料的发光机理基本是用能带理论进行解释的。不论采用那一种形式的发光，都包含了： •激发； •能量传递； •发光；三个过程一、激发与发光过程 •激发过程：发光体中可激系统（发光中心、基质和激子等）吸收能量以后，从基态跃迁到较高能量状态的过程称为激发过程。 •发光过程：受激系统从激发态跃回基态，而把激发时吸收的一部分能量以光辐射的形式发射出来的过程，称为发光过程。一般有三种激发和发光过程 1. 发光中心直接激发与发光（1）. 自发发光过程1：发光中心吸收能量后，电子从发光中心的基态A跃迁到激发态G 过程2：当电子从激发态G回到基态A，激发时吸收的一部分能量以光辐射的形式发射出来的过程。发光只在发光中心内部进行。（2）. 受迫发光若发光中心激发后，电子不能从激发态G直接回到基态A（禁戒的跃迁），而是先经过亚稳态M（过程2），然后通过热激发从亚稳态M跃迁回激发态G（过程3），最后回到基态A（过程4）发射出光子的

过程，成为受迫发光。受迫发光的余辉时间比自发发光长，发光衰减和温度有关。 2. 基质激发发光基质吸收了能量以后，电子从价带激发到导带（过程1）；在价带中留下空穴，通过热平衡过程，导带中的电子很快降到导带底（过程2）；价带中的空穴很快上升到价带顶（过程2’），然后被发光中俘获（过程3’）， s 导带底部的电子又可以经过三个过程产生发光。（1）. 直接落入发光中心激发态的发光导带底的电子直接落入发光中心的激发态G（过程3），然后又跃迁回基态A，与发光中上的空穴复合发光（过程4）