白光LED用碱土硅酸盐基质荧光粉 的研究进展及其制备方法
《近紫外激发白光LED用荧光粉的制备和发光性能的研究》范文
《近紫外激发白光LED用荧光粉的制备和发光性能的研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，白光LED在照明、显示和背光等领域的应用越来越广泛。
而近紫外激发白光LED作为其中一种重要的技术，其核心组件——荧光粉的制备和发光性能研究显得尤为重要。
本文旨在探讨近紫外激发白光LED用荧光粉的制备方法及其发光性能的研究，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、荧光粉的制备1. 材料选择荧光粉的制备材料主要包括稀土元素、卤化物、氧化物等。
其中，稀土元素是荧光粉的重要组成部分，具有优异的发光性能。
此外，还需选择合适的溶剂、表面活性剂等辅助材料。
2. 制备方法本文采用共沉淀法、高温固相法和溶胶凝胶法等方法制备荧光粉。
共沉淀法主要通过在溶液中混合反应物，然后通过沉淀、洗涤、干燥等步骤得到荧光粉。
高温固相法则是将原料混合后，在高温下进行反应，然后进行冷却、研磨等步骤得到荧光粉。
溶胶凝胶法则是在溶液中形成溶胶，然后通过凝胶化、干燥、煅烧等步骤得到荧光粉。
三、发光性能的研究1. 激发光谱和发射光谱通过对荧光粉的激发光谱和发射光谱的分析，可以了解荧光粉的光谱特性。
在近紫外光激发下，荧光粉应具有良好的吸收能力和发射白光的能力。
同时，光谱的半峰宽、色坐标等参数也是评价荧光粉性能的重要指标。
2. 发光亮度与色度发光亮度和色度是评价荧光粉性能的重要指标。
通过测量荧光粉在不同电流下的发光亮度和色度，可以了解荧光粉的发光性能及其稳定性。
此外，还需对荧光粉的显色指数、色温等参数进行评估。
3. 耐热性及稳定性LED在工作过程中会产生大量热量，因此荧光粉需具有良好的耐热性能。
此外，荧光粉还需具有良好的化学稳定性和光稳定性，以保证其在不同环境下的长期稳定性。
四、实验结果与分析通过对比不同制备方法得到的荧光粉的发光性能，我们发现共沉淀法得到的荧光粉具有较好的光谱特性和发光亮度；高温固相法得到的荧光粉则具有较高的色纯度和显色指数；溶胶凝胶法则可以得到颗粒尺寸均匀的荧光粉。
单基质白光led荧光粉研究进展
文章编号: 1000-324X(2019)11-1145-11
无机材料学报 Journal of Inorganic Materials
Vol. 34 No. 11 Nov., 2019
DOI: 10.15541/jim20190045
单基质白光 LED 荧光粉研究进展
Abstract: As a new solid-state lighting source, the white light-emitting diodes (WLEDs) have a greatly promising
application in the field of lighting and display. They have superior advantages of high luminous efficacy, fast response speed and long service life, etc. compared with the existing light sources (incandescent lamps, fluorescent lamps, etc.). At present the WLEDs are commonly fabricated by combination of a blue LED chip and YAG: Ce3+ yellow-emitting phosphor, and combination of a ultraviolet-near ultraviolet excitation chip and red-green-blue (RGB) emitting color phosphors, compared with the above two phosphors, the single-phase phosphors containing white emission have the advantages of a higher luminous efficacy, color rendering. Meanwhile, the single-phase phosphors may effectively solve the reabsorption problem existing in RGB phosphors. There have been a large number of reports on the research of single-phase phosphors, involving a variety of material systems. According to the principle of luminescence, it can be simply divided into three groups: single ion doped system, multi-ion doped system and other systems which do not rely on rare earth ion to light. This paper reviews the research progress of single-matrix WLEDs phosphors, and points out the problems in their development, and forecasts the future development trend.
白光LED(WLED)用荧光粉研究进展_蓝光或近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉
(λex
= 470
nm;
λ em
=
605
nm ) [ 23 ]
113 绿粉
SrGa2 S4 : Eu2 +在 470 nm 光激发下发射 535 nm 绿光 。 [24 ] 徐剑 等 [24 ] 研 究 发 现 , 该 体 系 掺 杂 过 量 Ga3 + 后 , 得 到
SrGa2 + xO4 + y : Eu2 + , 其发射光大大增强 。当 x 值由 0 增加 到 2时 , 样品发射强度增加了一倍 。 SiA lON 是一种新的绿 光发射材料基质 。 SiA lON: Yb2 + 在 445 nm 光激发下发射 549 nm 绿光 [25 ] ; β2SiA lON: Eu2 +在 450 nm 带状激发下发射 535 nm 绿光 [26 ] , 如图 3 所示 。相比 SrGa2 S4 体系而言 , 该 样品在潮湿的环境下稳定性更高 , 只是合成条件比较苛刻 。 另 外 , 对 YAG: Ce3 + 掺 杂 Ga3 + 、 Sr2 SiO4 : Eu2 + 体 系 掺 Ba2 + 、M g2 +亦可得到绿光发射 。
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发现在蓝光激发下 , L i2α2SiA lON: Eu2 +中调整 A l/ Si与 O /N 以及 Eu2 +浓度 , 发射峰可以在 563～586 nm 间调制 , 发射 强度随温度 ( 25 ～300 ℃) 变化不大 。但制备条件苛刻 , 需 N2 气氛中 015 M Pa下 1 700 ℃烧结 2 h。与芯片组装成 WLED 后 , 可得到暖白光 , 色温 3 000～5 200 K, 光效 46～ 55 lm /w, 色坐标 ( 01340, 01348 ) , 只是 CR I较低 , 只有 60～65。
《近紫外激发白光LED用荧光粉的制备和发光性能的研究》范文
《近紫外激发白光LED用荧光粉的制备和发光性能的研究》篇一一、引言随着科技的进步和人们对高质量照明需求的增长，白光LED 因其高效、节能、长寿命等优点逐渐成为照明领域的主流技术。
其中，近紫外激发白光LED技术以其独特的光色调控优势备受关注。
荧光粉作为实现白光LED的核心材料，其性能的优劣直接影响到LED的发光质量。
因此，本论文针对近紫外激发白光LED 用荧光粉的制备方法和发光性能进行了深入的研究。
二、实验部分1. 材料与方法（1）原料：实验主要材料包括氧化物、氢氧化物等化学原料，其来源、规格等信息已在文献中列出。
（2）仪器与设备：所使用的主要设备有高温炉、粉碎机、离心机、紫外-可见光谱仪等。
（3）荧光粉的制备：采用溶胶-凝胶法或共沉淀法制备荧光粉，详细过程如下所述。
2. 实验步骤（1）将原料按照一定比例混合并加入适量的溶剂，进行溶解和混合；（2）在一定的温度和压力条件下进行反应，形成凝胶或沉淀；（3）将凝胶或沉淀进行干燥、粉碎、煅烧等处理，得到荧光粉。
三、荧光粉的制备过程及影响因素1. 制备过程荧光粉的制备过程主要分为溶解、反应、干燥、粉碎和煅烧等步骤。
其中，反应过程对荧光粉的性能影响最大，因此需要严格控制反应条件。
2. 影响因素（1）原料配比：原料的配比对荧光粉的组成和性能有很大影响。
通过调整原料配比，可以改变荧光粉的发光颜色和亮度。
（2）反应条件：反应温度、压力和时间等条件对荧光粉的制备过程和性能有很大影响。
过高的温度可能导致荧光粉的结构塌陷，影响其发光性能。
（3）后处理工艺：干燥、粉碎和煅烧等后处理工艺对荧光粉的性能也有一定影响。
这些过程能够提高荧光粉的结晶度和纯度，从而改善其发光性能。
四、发光性能研究1. 发光性能评价方法本实验采用紫外-可见光谱仪对荧光粉的发光性能进行评价，包括发光颜色、亮度、色温等指标。
2. 实验结果与分析（1）不同制备方法对荧光粉发光性能的影响：通过比较溶胶-凝胶法和共沉淀法制备的荧光粉的发光性能，发现共沉淀法制备的荧光粉具有更高的亮度和更好的颜色纯度。
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Applied Physics 应用物理, 2015, 5(9), 89-93 Published Online September 2015 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/app http://dx.doi.org/10.12677/app.2015.59013
文章引用: 冯证文, 孙江亭, 王景聚, 刘威. 白光LED用碱土硅酸盐基质荧光粉的研究进展及其制备方法[J]. 应用物理, 2015, 5(9): 89-93. http://dx.doi.org/10.12677/app.2015.59013
The Research Progress and Preparation Method of White LED Phosphors with Alkaline Earth Silicate Matrix
Zhengwen Feng, Jiangting Sun*, Jingju Wang, Wei Liu School of Physics and Electronics Engineering, Harbin Normal University, Harbin Heilongjiang Email: *417278977@qq.com
Received: Sep. 28th, 2015; accepted: Oct. 16th, 2015; published: Oct. 19th, 2015 Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract Energy and materials has been a hot topic in the world, and the energy saving and environmental protection of energy material is one of the focuses. White LED with the advantages of energy con-servation, environmental protection, low consumption, small size and long service life, is the de-velopment trend of the future lighting energy. This paper focuses on alkaline earth silicate as the matrix of white LED and the research progress of preparation methods of several key problems and the matters needing attention, suitable to guide beginners.
Keywords White LED, Alkaline Earth Silicate, The Research Progress, The Preparation of the Key Problem
白光LED用碱土硅酸盐基质荧光粉 的研究进展及其制备方法
冯证文，孙江亭*，王景聚，刘 威 哈尔滨师范大学，物理与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 Email: *417278977@qq.com
收稿日期：2015年9月28日；录用日期：2015年10月16日；发布日期：2015年10月19日 *通讯作者。 冯证文 等 90 摘 要 能源与材料一直是全球的一个热点话题，而节能与环保的能源材料更是其中的焦点。白光LED具有节能环保，耗能低，体积小，寿命长等优点，是未来照明能源的发展趋势。本文着重介绍以碱土硅酸盐为基质的白光LED的研究进展及制备方法的几个关键问题和注意事项，适合对初学者进行指引。
关键词 白光LED，碱土硅酸盐，研究进展，制备关键问题
1. 引言 LED (Light Emitting Diode)又叫发光二极管，它是半导体二极管的一种，是可以将电能转化成光能的装置。白光LED被称作第四代照明光源，具有节能环保，耗能低，体积小，寿命长，亮度高，稳定性高等优点，作为一种固态绿色照明光源在全球范围内受到青睐，广泛应用在广告、照相机手机光源、军事、航空等各个领域，有着广泛的应用前景。若干年后，家用照明与工业照明如果不用电源就可发光，那我们世界将是一片光明，又可节省能源。由此可见，白光LED作为新光源将冉冉升起。 目前获得白光LED的方式主要有三种：1) 利用红、绿、蓝三基色LED芯片，通过一定比例的组合获得白光，即多色LED组合法，但由于电路复杂而且受温度影响，不同LED的光输出不同，会造成白色光坐标的漂移。2) 利用多个活性层，使LED直接发白光，即多量子阱法。3) 荧光粉涂覆光转换法，可分为蓝光激发和近紫外光激发型，通过LED芯片发光激发荧光粉，荧光粉与芯片发出的组合光混合形成白光。三种方法中，工业化的白光LED大多采用荧光粉涂覆光转换法。其中以硅酸盐作为基质有其突出的优点，传统硫化物体系材料化学稳定性差、在空气中易潮解、亮度低，不能被广泛的应用，已经逐渐被淘汰[1]。而铝酸盐体系荧光粉抗湿性差，需要高温合成，此外在粉体表面还需进行修饰，提高稳定性。与传统硫化物、铝酸盐相比，硅酸盐基荧光粉具有良好的化学稳定性和热稳定性，应用领域广，合成温度稍低，激发光谱宽，可以更好的与 LED 芯片匹配，因此硅酸盐发光材料成为近年来研究的热点。
2. 硅酸盐荧光粉的研究现状 目前白光LED的主要研究途径是通过LED芯片发光激发荧光粉，而硅酸盐作为长余辉发光材料基质稳定性高，应用领域广，材料来源丰富，激发光谱宽，被广泛认为是未来可以替代铝酸盐长余辉发光材料的新型发光材料。 自从1997起，肖志国等人成功研发了稀土离子激活的新型硅酸盐发光材料，其余辉时 间超过了20小时[2]，从此陆续发明了一系列稀土激活的硅酸盐材料，主要有以下几类： 1) 正硅酸盐体系 xMO·ySiO2:Eu，Re，M = Ca，Sr，Ba，如ZnSiO4:Mn2+为正硅酸盐的典型，它的晶体结构类似于六
方晶系的硅锌矿结构，而SiO4拥有正四面体结构，是最早被用作荧光灯和CRT显示器的绿色荧光体。
同时正硅酸盐体系也是硅酸盐中最常用作被蓝光LED芯片激发形成白光的硅酸盐基质。 2) 焦土硅酸盐体系 2MO·Mg(Zn)0.2SiO2:Eu，Re，如M2MgSi2O7(M = Sr, Ca)，焦土硅酸盐体系以黄长石类为主，结构为
双岛状。其中以镁黄长石和锌黄长石为主，如Ca2MgSi2O7通过4配位的镁和8配位的钙/锶连接成四方冯证文 等 91 晶系结构[3]，掺杂Eu2+可得到性能优异的绿色硅酸盐长余辉发光材料。通用公司所生产的A2DSi2O7:Eu2+ (A = Ca, Sr, Ba; D = Mg, Zn)荧光粉获得了专利，此荧光粉在紫外和近紫外都有较强吸收，绿光较强，并掺有少量的红光和蓝光成分，可用做绿光荧光粉，通过适当比例的调整可用做单一基质白光荧光粉[4]。 3) 硅镁钙石型硅酸盐体系 3MO·Mg(Zn)0.2SiO2:Eu，Re，以M3MgSi2O8(M = Ca, Sr, Ba)较为常见。当M = Sr，Ba时，晶系结构
为正交，当M = Ca时为斜方晶系，结构为骨架状。J.S. Kim等报Ba3MgSi2O8:Eu2+，Mn2+被近紫外光激
发，形成单一基质的白光荧光粉，掺杂Eu2+时发蓝光和绿光，而掺杂Mn2+时发红光[5]。Wang等[6]研究
了Ba3MgSi2O8掺杂A13+离子对发射光谱的影响，发现微量的A13+离子可以使蓝光和绿光强度发生明显
的变化，而红光强度几乎不变，而Y.Y. Liu等[7]则研究了Dy3+的掺杂对基质Ba3MgSi2O8:Eu2+，Mn2+的
影响，得到了同样的结果，少量的Dy3+掺杂可以使蓝光和绿光的相对强度发生变化，红光的强度没什么
改变。因此荧光体的不同发光强度可以通过掺入不同浓度的A13+和Dy3+来调控，Ba3MgSi2O8基质表现出
的红绿蓝三色发光特征，使其成为一种重要的新型白光LED荧光粉。 4) 碱土卤硅酸盐体系 如Ca2SiO3Cl2，这类硅酸盐是由碱土卤化物和碱土硅酸盐复合而成。它的优点是在紫外合成温度不高，
化学性质稳定，适合被紫外/近紫外InGaN管芯激发，是一种单一基质高亮度蓝白色荧光粉。杨志平等首次用高温固相法合成了Ca2SiO3Cl2:Eu2+荧光粉，Eu2+在Ca2SiO3Cl2中占据不同的两种的Ca2+(I)和Ca2+(II)
格点，形成两类发光中心点并分别产生两个峰值分别位于波长 420 nm和498 nm的两个发射带[8]。此荧光粉制备简单、原料容易获得，是一种可以被紫外紫外/近紫外充分激发的单一基质白光荧光粉。 5) 辉石型基质 如CaMgSi2O6是C2/c晶系的辉石结构。Sung等研究了辉石型基质的荧光粉CaMgSi2O6:Eu2+，Mn2+，
它在365 nm的近紫外激发下的三个主峰位于450 nm、580 nm和680 nm处，它的显色指数为88，被认为是有潜力的硅酸盐荧光粉[9]。 6) Sr2MgSiO5基质
孙晓园等[10]首次报道了单掺Eu2+的Sr2MgSiO5白光LED荧光粉，其发射光谱由位于470 nm与570
nm处的两个谱带组成混合成白光，并且可以和400 nm近紫外InGaN芯片制成白光LED其性能优于目前商用的蓝光管芯泵浦白光LED。 7) 其他基质 如Na3LnSi3O9(Ln = Eu, Tb, Tm, Y) [11]。这种荧光粉发射的白光分别由Eu/Tb/Tm的红/绿/蓝三色光
复合而成，得到的荧光粉的色坐标为(0.324, 0.364)，白光性能较好。Ca(Eu1−xLax)4Si3O13 [12]是一种可被
近紫外光有效的激发新型红色荧光粉，其红光性能优异，可做白光LED的候选材料。
3. 硅酸盐基质的制备方法 随着各国科学家们对硅酸盐基质荧光粉研究的不断深入，其制备方法多种多样，近年来发展了很多可以在实验室进行的研究其发光行为的新方法，例如水热法、燃烧法[13]、共沉淀法、高分子网络凝胶法、表面扩散法，微波援助法等，但作为批量生产还需要很大程度的改进。一般来说，制备不同的材料要采用不同的方法，而同一种材料也可以采用不同的制备方法。硅酸盐发光材料与其他发光材料一样，可以采用多种方法，但一般采用溶胶–凝胶法[14]或高温固相合成法[15]-[17]。 1) 溶胶–凝胶法 溶胶–凝胶法的操作过程是在含高化学活性成分的化合物作为前驱物均匀的混合在溶液中，金属无机盐发生水解反应形成活性单体，活性单体进行缩合等化学反应，形成溶胶，将溶胶进行干燥处理后形成