白光LED荧光粉概述.docx

白光LED荧光粉概述.docx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,(LightEmittingDiode,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、液晶显示育光源、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、,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,,主要有黄色荧光粉、红色荧光粉及三基色荧光粉等,、制备方法、,是热辐射之外的一种辐射,持续时间超过光的振动周期(10-11s).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,,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430^470nm的InGa\基蓝光LED和可被蓝光有效激发的掺杂稀土的轮铝石榴石Y3A15012(YAG)[28]发现,当YAG的晶体结构中均匀掺入稀土元素时,,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不但可显著提高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,[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,,见图1(a).然而,此类荧光粉还存在着显***较差、发光效率不够高、[30]表明,BaYF3中Ce3+fEu2+间存在能量传递,当用263nm的紫外光激发时,Ce3+的4f电子跃迁到高能级,然后经过晶格驰豫跃迁到低能级,将一部分能量以非辐射方式传递给Eu2+,使其发射增强,Ce3+将另一部分激发能向基态2F7/2和2F5/2跃迁,+-Eu2+间能量传递,可获得各种颜色的高效发光,KCaF3中Ce3+-Eu2+间的能量传递有类似途径,见图1(b), (b)图1不同Gd及Ga取代量的(-)(A15-bGab)O12荧光粉色度坐标图上的色光位置[29](Q和Eu2+,Ce3+在不同基质中的能级示意图[30](b)3荧光粉的合成进展材料的性能主要由材料的化学组分和微观结构决定,、燃烧合成法、溶胶■凝胶法、溶剂热法、化学共沉淀法、喷雾热解法、,也是最常用的荧光粉材料的制备工艺之一•该工艺相当成熟,在反应条件控制、还原剂使用、助熔剂选择、原料配制与混合等方面都己日趋优化•该方法的制备过程:首先按一定配比称量满足纯度要求的原料,加入适量助熔剂,充分混合均匀,装入圮坍,送入焙烧炉,在一定条件(温度、保护气氛、反应时间等)下进行烧结,[31]以微米级的A1203和Y203为原料,利用高温烧结方法,在1600°C高温下保温20h,制备了YAG粉体,但性能并不理想•随着对固相法反应机理的进一步认识,通过采用纳米级原料、加入助熔剂等措施来降低烧结温度[32,33].研究[34,35]表明,掺入少量硼和磷的化合物不仅可较大幅度降低烧结温度,还能在一定程度上提高磷光材料的发光强度•与荧光材料相比,磷光材料受激发分子的电子在激发态发牛自旋反转,当它所处单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时,就会发生系间窜跃,到达激发三重态,经过振动驰豫达到最低振动能级,