高效Eu 2+掺杂的氮化物和氮氧化物光转换荧光体白光LED
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碳热还原氮化法合成稀土掺杂氮系荧光粉
摘 要 采 用碳 热 还 原 氮化 法 （ Ｃ ＲＮ ） 制备 了 Ｅ ｕ ｝ ｝ 掺杂Ｓ ｉ Ｎ 一 基 氮化 物 、 氮 氧化 物 以及 氧 化 物 Ｌ Ｅ Ｄ用荧光粉 ， 通
过 ｘ射线衍射仪和扫描 电子显微镜对其结构和形貌进行分析 ， 并通过激发一 发射光谱研究 了相关 荧光粉 的光谱特性 。
结 果表 明 ， 随 着 氮 化 时 间 的 延 长 以及 氮化 温 度 的 升 高 ， Ｅ ｕ 。 。 。 掺杂的 Ｓ ｒ Ｓ ｉ Ｏ ３： Ｅ ｕ 、 Ｓ ｒ Ｓ ｉ ２ Ｏｚ Ｎ２：Ｅ ｕ 抖、 Ｓ ｒ ２ Ｓ ｉ ５ Ｎ８：
Ｅ ｕ 。 。 。 荧光粉的主要成分比例发生变化 ， 从 而导致激发峰位发 生变化 ， 主要 发射 波长 出现红移 。这类 荧光粉 能够被 近
紫 外一 蓝 光之 间 的 光谱 激发 ， 呈 现 出橘 红 色 、 黄 色、 黄 绿 色、 蓝 绿 色光 发 射 。 关键 词 氮氧化物荧光粉 稀土 白光 Ｌ Ｅ Ｄ 发光性 能 红移
中 图分 类 号 ： ０ ６ １ ４ ． ２ ３ ＋２
文献 标 识 码 ： Ａ
Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｐｈ ｏ ｓ ｐ ｈｏ ｒ ｓ Ｄｏ ｐｉ ｎ ｇ Ｒａ ｒ ｅ Ｅａ ｒ ｔ ｈ Ｆａ ｂｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ
ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｔ ｕ ｒ ｎ ｅ ｄ ｕ ｐ ｒ ｅ ｄ ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｅ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ｒ ｓ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｂ ｏ ｔ ｈ ｎ ｅ ａ ｒ Ｕ Ｖ ａ ｎ ｄ ｂ ｌ ｕ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 。ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｄ — ｏ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ， ｙ ｅ ｌ ｌ ｏ ｗ， ｙ ｅ ｌ ｌ ｏ ｗ－ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ， ｂ ｌ ｕ ｅ － ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｍ
过 ｘ射线衍射仪和扫描 电子显微镜对其结构和形貌进行分析 ， 并通过激发一 发射光谱研究 了相关 荧光粉 的光谱特性 。
结 果表 明 ， 随 着 氮 化 时 间 的 延 长 以及 氮化 温 度 的 升 高 ， Ｅ ｕ 。 。 。 掺杂的 Ｓ ｒ Ｓ ｉ Ｏ ３： Ｅ ｕ 、 Ｓ ｒ Ｓ ｉ ２ Ｏｚ Ｎ２：Ｅ ｕ 抖、 Ｓ ｒ ２ Ｓ ｉ ５ Ｎ８：
Ｅ ｕ 。 。 。 荧光粉的主要成分比例发生变化 ， 从 而导致激发峰位发 生变化 ， 主要 发射 波长 出现红移 。这类 荧光粉 能够被 近
紫 外一 蓝 光之 间 的 光谱 激发 ， 呈 现 出橘 红 色 、 黄 色、 黄 绿 色、 蓝 绿 色光 发 射 。 关键 词 氮氧化物荧光粉 稀土 白光 Ｌ Ｅ Ｄ 发光性 能 红移
中 图分 类 号 ： ０ ６ １ ４ ． ２ ３ ＋２
文献 标 识 码 ： Ａ
Ｎｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｐｈ ｏ ｓ ｐ ｈｏ ｒ ｓ Ｄｏ ｐｉ ｎ ｇ Ｒａ ｒ ｅ Ｅａ ｒ ｔ ｈ Ｆａ ｂｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ
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白光LED蓝光转换材料的发光特性研究
碱 土金属硫化物 、 硅酸盐掺杂稀土的荧 光体为主， 综合各 种
物理 、化学及 发光 特性后 ，Ｙ ＡＧ成为首选的发光材料基质 。
将氧化 物按化学计量 比准确称量 、 混合 ， 加入少量助熔
剂［ 和乙醇后 装入 玛瑙 球磨 罐 ，置 于行 星球磨 机 上 以 ３ ０ ｇ ０ ｒ ｍｉ 的速度球磨 ３ｈ 然后在 ８ ・ ｎ ， Ｏ℃的烘箱 中烘干 ， 装入 刚玉舟中 ， 在碳还原气氛下 于 １３ ０℃烧 结，冷 却后 出炉 ， ０ 研磨， 得最终产物。 采用 日本理学 Ｒｇ ｋ Ｄ／ ｘ３ ｉａ ｕ ｍａ ＣＸ射线 衍 射仪 （ ，Ｋ ，４ Ｖ，ｌ Ｏ Ｃｕ ０ｋ Ｏ ｍＡ） 产物 进行 物相 结构 分 对
钇铝石榴石蓝光转换材料 ， 系统研究了其光谱特性 。 利用荧
光转换法制备 了性能优 良的白光 Ｌ ，达到照明光源要求 。 Ｄ Ｅ
备 的发光体系。以 Ｌ 产生 的蓝光为 激发源 ， Ｄ Ｅ 配合适 当的 光转换 材料 ， 可得到发光效率 高和适合于照 明的 白光 Ｌ 。 Ｄ Ｅ
这类 白光光 源具有驱动 电压低 、 寿命 长、能耗低 、 污染等 元 诸多优点 ， 因此 ，人们预计 白光 Ｌ 必将 替代 白炽灯 、荧 Ｄ Ｅ 光灯 ， 成为新一代 照明光源 ［ ２ ＿ 。制备 白光 Ｌ 的光转换 材 Ｄ Ｅ 料分为元机 和有 机两类 ，有机 材料 以荧 光颜 料和金 属鳌 合 物［ ；元机材料 以钇铝 石榴 石（ ３ ５ ｌ，简 称 Ｙ ５ Ｙ Ａ１ ２ ０ ＡＧ） 和
白光 Ｌ Ｄ蓝光 转 换材 料 的发 光 特性 研 究 Ｅ
郝海涛 周禾丰 ， ， 梁 建 刘旭光 许并社 ， ，
１ ．太原理工大学教育部新材料界面与工程重点实验室 ，太原理工大学材料科学与工程学院，山西 太原 ２ ．太原理工大学化学化工学院，山西 太原 ０ ０ ２ ３０４ ０ ０ ２ ３０４
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。
发光二极管
学现代 光学仪器 室）／ 明， ２ ０ 第 ｌ ， ４ ／ 照 － ０ ６年 Ｏ期 ３ ～ ３ ７页。文中介 绍了 Ｌ Ｄ的主 要特 点及优点，照明 白 Ｅ 光 Ｌ Ｄ的工作原理和 白光 Ｌ Ｄ 明存在的 问题 。 Ｅ Ｅ照
灯 圈
０ ４ ９ ５ 红色 Ｌ Ｄ模块【 ， ７２０ Ｅ 刊】 刘坚等、（ 锐高照明 电
０ ４ ８ ５ 液 晶显 示器件 的背光源新技术【 ／ ７ ２ １ 刊】 季旭 东（ 华东 电子集 团有 限公司 南京 ２ ０ ２ ）／ １０ ８ ／ 灯与 照 明，－２ ０ － ０ ６年第 ４期，５ ～５ 。介绍 了液 晶显 １ ２页 示 器背光源在结构 、材料及光 导系统方面的改进的
情 况。
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３ ２
中国照 明电器光源灯具文摘
２０ 年 ｌ ０７ ２月第 ２ ７卷第 ４期
东（ 华东 电子集团公 司 南京
一
２０２ ）光 电技术， １０８／
勇等 （ 浙江大学现代 光学仪器室
杭州
３０２ ） １０ ７
２０ ０ ６年 第 ４期 ，ｌ ～１ ０ ３页。介绍了制作 Ｆ Ｄ用 Ｅ
的处理。 灯 图
灯 图
０ ４ ８ ７ 液 晶投影显示色 均匀性的快速测量及误 ７ ２ １ 差 分析【 ／ 刊】 沈默等 （ 浙江大学现代 光学仪器室 州 杭 ３ ｏ ２ ）， ｌ０ ７ ／ 浙江大 学学 报，－２ ０ － ０ ６年第 ６期 ，
０ ４９７ ７ ２ ０ ＡＳ ＩＴ项 目： ＳＳ 普通照 明用 Ｌ Ｄ寿命 的确 Ｅ 定【 ／ 艺， 明电器简单 ，－ ２ ０ 第 ｌ ，第 刊】 卓 ／ 照 － ０ ６年 Ｏ期 １ ７页。该报 告详细地指 出测量 Ｌ Ｄ 及 其系统的寿 Ｅ 命 的方法和提供 了样 品数 据。
白光LED固态照明光转换荧光体
白光 Ｌ Ｄ固态 照明光转换荧光体 Ｅ
刘 行 仁
（ 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 ， 吉林 长春 １０ ３ ） ３ ０ ３
摘要： 报道了当前热点固态照明白光 Ｌ Ｄ对所用光转换荧光体的特殊要求， Ｅ 从发光学和晶场理论出发 ， 提出
研发 白光 Ｌ Ｄ用荧光体 的几种方案 和原则 。依据 多年成果 ， Ｅ 特别 阐述在稀土铝镓 石榴 石体系 ， 氯硅酸钙 及某 些钨 钼酸盐中 ，ｅ ｃ ¨、 、’ 、ｕ 、 ｕ ， ¨ Ｅ ¨ Ｅ ２ Ｍｎ ｌ ｂ 及 离子 的发光特性 ， 能量传递 ， ｕ 的特 征“ Ｅ“ 阶梯状” 光谱 以 及激活剂在晶体中所 占据不 同晶体学格位与发光性质 的关联性 。这些材料都 可用 于 白光 Ｌ Ｄ之 中。实践证 Ｅ 明， 这些基础性研究和原理是研 制白光 Ｌ Ｄ用荧光体 的基础 。光转 换荧 光体与 ＩＧ Ｎ蓝 光芯 片结合 可以获 Ｅ ｎａ 得符合严格标准 的全色温 （ ０ ０ 的高显色性 白光 Ｌ Ｄ光源 。白光 Ｌ Ｄ及 ＩＧ Ｎ蓝 光 Ｌ Ｄ的光 电 ２７ ０～８ ０Ｋ） ０ Ｅ Ｅ ｎａ Ｅ
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第２卷 ８
第 ３期
发 光 学 报
ＣＨＩ ＮＥＳ Ｊ Ｅ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＵＭ Ｉ ＮＥＳ ＣＥＮＣＥ
Ｖｏ ８ Ｎｏ ３ Ｌ２ ．
２０ ０ ７年 ６月
Ｊｎ ２ ０ ｕ ．， ０ ７
／ 章 编 号 ：１０ －０ ２ ２ ０ ） ３０ ９ －１ 文 ０ ０７ ３ （０ ７ ０ － １ １ ２ ０
中 图 分 类 号 ： ４ ２； ８ ． １ ０ ８ ０ ２ 发展 白光 Ｌ Ｄ用 的先 进发 光 Ｅ
材料具有重要意义 。当前人们非常关注如何研发
白光 Ｌ Ｄ ＳＬ光源 用 的荧 光 体 ， 希望 更 多 地 了 Ｅ Ｓ 也 解 白光 Ｌ Ｄ对 荧光 体有 怎样 的特殊要 求 。 Ｅ
白光LED用氮化物及氮氧化物红色荧光粉的研究现状
温的 影 响 极 其 显 著 。 氛 氮氧 化 物 体 系红 色 荧光 粉 是 一种 非 常优 质 的 Ｌ Ｄ 用 荧光粉 。介 绍 了 氮／ Ｅ 氮氧 化 物 红 色 荧光 粉 的研 究 现 状 、 晶体 结 构 、 要 的 制 备 方 法 ， 对 目前 还存 在 的 一些 问题 ， 出 了今 后 的 研 究方 向 。 主 针 指
光源相 比， 有能耗 低 、 具 寿命 长 、 积 小 、 体 响应 快 、 污染 等优 无 点， 被称 为继 白炽 灯 、 光灯 和 高压 气 体 放 电灯 后 的第 四代 荧 绿色光 源 ， 因此受 到极大关 注 。随着其性 价 比的不断提 高 ， 白
光 Ｉ Ｄ在众 多照 明领 域尤其 是家用 照 明 中展现 了广阔 的应 ． Ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ Ｗ ｈ ｔ Ｄ ｉｄ ｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌ ｎ ｎ ｒ ￣ｓ ｖ ｎ ｒ ｅ ｉｈ ｉ ｇ Ｈｏ ｖ ｒｔ ｅｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ ｉ ＬＥ ｉ ａ ｋ ｎ ｆ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｄ ｅ ｅ ｇ ａ ｉ ｇ ｇ ｅ ｎ ｌ ｔ ． ｅ ｓ ｅ ａ ｇ ｎ ｗｅ ｅ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｏ
・
１ ０・
材料 导报 ： 综述篇
２１ ０ ０年 １ １月（ ） ２ 第 １ 期 上 第 ４卷 １
白 光 Ｌ Ｄ 用 氮 化 物 及 氮 氧 化 物 红 色 荧 光 粉 的 研 究 现 状 Ｅ
林 海风 王 海 波 张瑞 西。 谢 ， ， ， 晔
（ 南 京 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 京 ２０ ０ ； 南 京 工业 大学 电光 源 材 料 科 学研 究 所 ， 京 ２ ０ １ ） １ 南 １０９２ 南 １０ ５ 摘 要 白光 Ｌ Ｄ是 一 种 符 合 环 保 和 节 能 的绿 色照 明光 源 ， Ｅ 而红 色 荧光 粉 的 性 能 对 白光 Ｌ Ｄ 的 显 色指 数 及 色 Ｅ
白光LED用单基质荧光粉BaSrMg(PO4)2：Eu 2+的制备及发光性能研究
和荧 光 体 涂 层 厚 度 的 变 化 而变 化 ， 彩 还 原 性 差 ，显 色 指 数 色
率 尚未达到实际应用价值 。本文选择 了磷酸盐 作为 基质 ，在
较低 温度 下合成 了适于近紫外光激发 的新 型单 一基质 白光荧 光粉 Ｂ ＳＭｇ Ｐ ） Ｅ ， ａ ｒ （ Ｏ４ｚ： ｕ 并考察 了各种 因素对其发 光特
面有 着 极 为 广 阔 的 应 用 前 景［ａ。 目前 ，通 常 利 用 蓝 光 １Ｊ ＩＧａ 芯 泉 浦 Ｙ ｎ Ｎ管 ＡＧ ：Ｃ 抖 黄 光 荧 光 粉 ，来 实 现 白光 ｅ Ｉ Ｉ 。然而 ，由于这 种方式合成 的 白光 是 由荧 光粉 的黄色 ． ￣Ｊ Ｅ 荧 光 与 Ｌ Ｄ 的蓝 光混 合而成 ， 件的发 光颜色 随驱 动 电压 Ｅ 器
第 ３ 卷 ， １ 期 １ 第 １
２０ｌ１年 １１月
光
谱
学
与 光
谱
分
析
Ｖ １３ ，ｏ １，ｐ ９０２ １ ｏ．１Ｎ ． １ｐ２ １ ９３
Ｎｏ ｅ ｅ ，２ ｖ ｍｂ ｒ ０ １ １
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔ ａ ａｙ ｉ
性 的影响 。
１ 实Байду номын сангаас
验
低 且不耐高温 。为解决 上述问题 ，人们 尝试采用紫外一 近紫 外 （ ５ － ４ ０ｎ ＩＧａ 管芯激发红绿 蓝三基 色荧光 粉实 现 ３ ０ １ ｍ）ｎ Ｎ 光 Ｌ Ｄ。 Ｅ 然而 ，由于混合荧光粉之 间存在 颜色再 吸收和配 比调控 问题 ， 得荧光粉 的流 明效率和 色彩还原性 受到较大 使
影 响 ＇ 。单一基质 白光荧 光粉作 为新 型荧 光粉 材 料 ，由于
率 尚未达到实际应用价值 。本文选择 了磷酸盐 作为 基质 ，在
较低 温度 下合成 了适于近紫外光激发 的新 型单 一基质 白光荧 光粉 Ｂ ＳＭｇ Ｐ ） Ｅ ， ａ ｒ （ Ｏ４ｚ： ｕ 并考察 了各种 因素对其发 光特
面有 着 极 为 广 阔 的 应 用 前 景［ａ。 目前 ，通 常 利 用 蓝 光 １Ｊ ＩＧａ 芯 泉 浦 Ｙ ｎ Ｎ管 ＡＧ ：Ｃ 抖 黄 光 荧 光 粉 ，来 实 现 白光 ｅ Ｉ Ｉ 。然而 ，由于这 种方式合成 的 白光 是 由荧 光粉 的黄色 ． ￣Ｊ Ｅ 荧 光 与 Ｌ Ｄ 的蓝 光混 合而成 ， 件的发 光颜色 随驱 动 电压 Ｅ 器
第 ３ 卷 ， １ 期 １ 第 １
２０ｌ１年 １１月
光
谱
学
与 光
谱
分
析
Ｖ １３ ，ｏ １，ｐ ９０２ １ ｏ．１Ｎ ． １ｐ２ １ ９３
Ｎｏ ｅ ｅ ，２ ｖ ｍｂ ｒ ０ １ １
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔ ａ ａｙ ｉ
性 的影响 。
１ 实Байду номын сангаас
验
低 且不耐高温 。为解决 上述问题 ，人们 尝试采用紫外一 近紫 外 （ ５ － ４ ０ｎ ＩＧａ 管芯激发红绿 蓝三基 色荧光 粉实 现 ３ ０ １ ｍ）ｎ Ｎ 光 Ｌ Ｄ。 Ｅ 然而 ，由于混合荧光粉之 间存在 颜色再 吸收和配 比调控 问题 ， 得荧光粉 的流 明效率和 色彩还原性 受到较大 使
影 响 ＇ 。单一基质 白光荧 光粉作 为新 型荧 光粉 材 料 ，由于
白光LED用荧光粉的研究进展
第 29卷 第 1 期 V o l 29 N o 1
中
国
稀
土
学
报
J OU RNAL O F TH E CH I NESE RAR E EARTH SOC I ETY
2011年 2月 Feb 2011
白光 LED 用荧光粉的研究进展
曾琦华 , 张信果 , 梁宏斌 , 龚孟濂
1 2 2* 2
(1 . 广东药学院药科学院, 广东 广州 510006 ; 2. 中山大学化学与化学工程学院 , 广东 广州 510275)
2 + [ 22] 3+ 2+ [ 21]
C e ( TAG: Ce ) , 这种荧 光粉与蓝光 LED 组合 可发出暖色调的白光。 Chiang 等
3+ 0. 03
, Chen 等
[ 15 , 16 ]
和
分别 用不同 方法 制备 了 TAG: C e 。发现 TAG: C e 在 460 nm 蓝 光 的激 发 下 最大 发 射 峰位 于 552 nm, 随着 Ce 浓度的增加 , 发射 峰红移到红 光区。 1 . 1 . 2 氮 ( 氧 ) 化物体系 最近几年 , 稀土离子 激活的氮 ( 氧 ) 化物受到很大关注 , 并得到迅猛发 展, 形成新一类的稀土发光材料。 其黄色荧光粉主 要为 Eu , C e , Y 等激活 的塞隆 ( S ia lo n) 类。 X ie 等
我们也探讨了eu子激活的四钨酸盐ca9gd2w4o24sr9gd2w4o24的荧光特性3940发现此类多钨酸盐利用eu离子的较高4f能级激发可以获得色纯度很高的红光发射且该体系465nm处的激发光谱强度高于395nm有利于该类荧光粉在蓝光芯片中的应用钼酸系列荧光粉的激发谱均为半波宽较窄的线状谱存在与芯片匹配的问题分强度较小从而影响led的发光强度
中
国
稀
土
学
报
J OU RNAL O F TH E CH I NESE RAR E EARTH SOC I ETY
2011年 2月 Feb 2011
白光 LED 用荧光粉的研究进展
曾琦华 , 张信果 , 梁宏斌 , 龚孟濂
1 2 2* 2
(1 . 广东药学院药科学院, 广东 广州 510006 ; 2. 中山大学化学与化学工程学院 , 广东 广州 510275)
2 + [ 22] 3+ 2+ [ 21]
C e ( TAG: Ce ) , 这种荧 光粉与蓝光 LED 组合 可发出暖色调的白光。 Chiang 等
3+ 0. 03
, Chen 等
[ 15 , 16 ]
和
分别 用不同 方法 制备 了 TAG: C e 。发现 TAG: C e 在 460 nm 蓝 光 的激 发 下 最大 发 射 峰位 于 552 nm, 随着 Ce 浓度的增加 , 发射 峰红移到红 光区。 1 . 1 . 2 氮 ( 氧 ) 化物体系 最近几年 , 稀土离子 激活的氮 ( 氧 ) 化物受到很大关注 , 并得到迅猛发 展, 形成新一类的稀土发光材料。 其黄色荧光粉主 要为 Eu , C e , Y 等激活 的塞隆 ( S ia lo n) 类。 X ie 等
我们也探讨了eu子激活的四钨酸盐ca9gd2w4o24sr9gd2w4o24的荧光特性3940发现此类多钨酸盐利用eu离子的较高4f能级激发可以获得色纯度很高的红光发射且该体系465nm处的激发光谱强度高于395nm有利于该类荧光粉在蓝光芯片中的应用钼酸系列荧光粉的激发谱均为半波宽较窄的线状谱存在与芯片匹配的问题分强度较小从而影响led的发光强度
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韩建伟 杰富意磁性材料 （ 香港 ） 限公司深圳代表处 有
摘 要 ：本 文 介 绍 和 评 述 最 近 几 年 来 几 种 Ｅ ｚ 杂 的 氮 化 物 和 氮 氧 化 物 荧光 体 的 发 光 性 质 及 其 制 作 的 ｕ 掺
光 Ｌ Ｄ用荧光体提 出几点意见和展望。 Ｅ
高 水 平 ＬＥＤ 最 新 结 果 ， 并 对 发 展 白光 ＬＥＤ 用 荧 光 体 提 出几 点 意 见 和 展 望 。
＿Ｅ锦ｅｉ ｃ ｃ￣ Ｅ ｏ Ｌ ｏ ｔ Ｄｌ Ｄｌ 集
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白光 Ｌ Ｄ是 近 几 年 快 速 发展 的一 种 新 Ｅ 型 固 态 电光 源 ，和 白炽 灯 及 荧 光 灯 相 比 ，
它有许 多优 点。实现 白光 Ｌ ＥＤ有 多种 方 案 ，光转换 白光 Ｌ Ｄ是当今 国内外的主流 Ｅ
酸 盐及氮 （ ）化物荧光体等被陆续地研 氧
发 出来 。 其 中以 Ｅ ２ ，Ｃｅ ＋ 掺 杂的氮 ｕ＋ ３ （ ）化 物新种类 荧光体成 为一朵 耀眼 的 氧
奇葩 。
在 固态照 明推 动下 ，从 ２ ００年 以 ０ 来， 一类热稳 性好 ， 化学稳定性和发光特性
高效 Ｅ 掺杂的氮化物和氮氧化物 ＋ ｕ ２ 光转换 荧光体 白光 Ｌ Ｄ Ｅ
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１ Ｍ２ ｉ ８Ｅ 氮化物发光 Ｓ ： ｕ ５ Ｎ
Ｍ。 ｉ Ｅ （ ＣａＳ ，ａ荧光体可 以 Ｓ Ｎ ：ｕＭ＝ ，ｒ ） Ｂ 有效地被 Ｎ ～蓝绿光激发 ，高效发射黄 ＵＶ
一
Ｓ ，ｉ Ｅ ｒ ：ｕ的激发光谱位于长波紫外 ＳＮ
定 ，在 空气 中易潮 解 ，若制作 白光 ＬＥ Ｄ 工艺不 当 ，将产 生诸 多严重 问题 。此外 ，
目前只有 一种 ＹＡＧ： Ｃｅ黄 色荧光体供 使 用 ，也 不 能满 足 需 求 。 为此 目的 ，近几 年 来 ，一些 为 白光 Ｌ Ｄ 需 求的新 的硅酸盐 、钨钼 酸盐 、铝 Ｅ
一
至绿区 （０ — ６ ｎ ９ — １ｎ Ｕ ， ３ ０ ５ ０ｍ １ ０ ４０ ｍＮ Ｖ 。３
４ ０ ４ ０ ｍ蓝 光 均 能 高 效 地 激 发 ，发 ５— ７ｎ
射 红 的 发 射 光 谱 覆 盖
５ ０ ７ ０ ｍ范 围。它们 的发射光谱和发射 ５～ ５ｎ 峰 值随 Ｅ 浓度 增加逐步 向长 波移 动。 ｕ ｚ 图１ 表示不同 Ｅ 浓度时 Ｓ 。ｉ ：Ｅ ｕ ｒ ｘ ｕ荧 Ｓ Ｎ。 光体的发射 光谱 和激发光谱 （ 右上角 ｙ 。 这种红移非常清楚 ，Ｓ ２ ｉ ：ｕ氮化物是 ｒ Ｅ Ｓ Ｎ８
口文 ， 刘行仁 中科院长春光机与物理研 究所
优 良的无毒 的稀 土激活的氮化 物和氮氧化
物被强有力的发展 ，尤以 Ｅ ２激活 的成果 ｕ＋ 已成功地应用于制 作各 种性能 白光 Ｌ Ｄ。 Ｅ
本文将介 绍和评述几种 Ｅ ２掺杂的氮 Ｕ＋ 化物和氮氧化物荧光体的发光性质及其制作
的高水平 白光 Ｌ Ｄ 最新结果 ，并对发展白 Ｅ
方案（。 白光 Ｌ Ｄ的关键 材料—— 高性能 ” Ｅ
光转换荧光体 的研发成 为热点 ，因为它决 定 白光 Ｌ Ｄ光 电重要特性和参数。 目前被 Ｅ 广泛用于制作 白光 Ｌ Ｄ中的荧光体是 Ｙ Ｇ： Ｅ Ａ Ｃｅ体 系石榴 石黄 色发光材料 ，在其发射 光谱 中红成份相 对少 ，难 以制作高显色指 数 ，低色温高水平 白光 Ｌ Ｄ。人们在 Ｙ Ｇ： Ｅ Ａ Ｃ ｅ￣ Ｉ （ ａＳ） ：ｕ＋ ＵｋＣ ，ｒ Ｅ 红色荧光体可 以实 Ｓ 现 高显色 性 、低 色温 白光 Ｌ ＥＤ。利用这 种方案制作的 ２ ０ Ｋ暖白光 Ｌ Ｄ的光效达 ７０ Ｅ 到 ４ ． ｌ ｗ，Ｒａ为 ８ １ ３ ３ ｍ／ ６ 。但是 ，由于 这 类 碱土 硫化 物 的物 理化 学 性能 很不 稳
这 种具有不同 Ｅ 浓度的 Ｃａ ａ— ｕ＋ — Ｓａｏ ：ｕ ｉｌｎＥ 黄色荧光体 的 ＣＩ Ｅ色坐标值 ，从
ｘ ０ ４ １，ｙ ０４ ７ （ ｕ ＝ ． ＝ ．９ ＝ ．９ Ｅ ００１） 变 可
２ Ｃａ 仅－Ｓ ａｏ ： ｕ＋ ｐ— － ｉｌｎ Ｅ ２及
ｆＯ
化 到 ｘ ０５ ０，ｙ ０４ ６ （ ｕ ＝ ．５） ＝ ．６ ＝ ．３ Ｅ ０２ 。
一
研 究表 明 ，Ｍ。 Ｎ Ｅ Ｓｉ ： Ｕ氮化物 在 ４ ５ ｍ激发下的量子效率 ＴＱ按 Ｃａ Ｂ — ６ｎ １ — ａ
Ｓ 顺 序 增 加 。 ｒ Ｓ５ ８ ｕ ＴＱＡ ￣ ７ — ｒ Ｓ２ ｉ ： 的 １ Ｍ２ Ｎ Ｅ Ｊ５
８ ％ ，且温度猝灭特 性 良好 ，在 １ ０Ｃ ０ ５ ｏ 仅 有百分 之几。Ｍ２ ｉ ８ ｕ的物理化学性能 Ｓ ： Ｎ Ｅ 和发光性能都优于 Ｅ ２ 激活的碱土硫化物 ｕ＋ 及硫代镓酸盐。Ｍ Ｓ ：ｕ自然被选用于 ｉ Ｅ Ｎ。
Ｓｉｌｎ Ｅ 发光 ａｏ ： ｕ
近年来 ，人们将 Ｓａ ｎ结构陶瓷改进 ｉｌ ｏ 为先进 的功能陶瓷荧光体 。Ｓａｏ ｉｌｎ结构有 ａ和 Ｂ相 ，它们都被发展 为先进的荧光体。
ａ — ａｏ Ｓｉ ｌｎ的 组 成 可 表 示 为 Ｍ ｉ２ Ｓ ＿ … １ｆ
ＡＩ
＋
白光 Ｌ Ｄ 光 转 换 红 色 荧 光 体 。 Ｅ
图３ ａ Ｃ —ａ— ｉｌｎＥ Ｓａｏ ：Ｕ的激发 《 ） 左 和发射光谱 《 ） ￣＝ ５ ｎ ｅ ５ ０ ｍ 右 ｘ ４ ０ ｍ， ｍ ９ ｎ ＝
种性 能优 良的红 色荧 光体 。 图 ２给 出
Ｂ ２ｉ ８ Ｅ 荧光体在不同 Ｅ ａＳ５ ： ｕ Ｎｘ ｕ浓度（） ｘ时体 色 变化 的照片。随 Ｅ ｚ 浓度增加 ，荧光体 ｕ＋ 的体 色 由黄逐 渐变成红 色（ 。