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科技论文.doc题目:紫外LED激发白光荧光粉的研究
学院:材料与化学工程学院
专业:稀土081班
成员:
指导教师:叶信宇
摘要
近年来,固态照明发展迅猛,孕育着新的照明光源革命。鉴于“紫外LED+RGB(红、绿、蓝)多相荧光粉”组合涂敷工艺流明效率低、制作工艺复杂等缺陷,单一基质白光荧光粉的研制已成为该领域的研究热点。
本论文通过设计具有特殊结构的基质材料,来实现荧光材料白光发射的单一基质化。重点研究可以促使Eu2+/Eu2+,Mn2+等激活剂占据不同晶体格位,且烧结温度较低、发光效率高、稳定性好的稀土参与基质的硅酸盐体系,深入研究晶场环境对其发光性质的影响规律。
实验成功获得了两种以Ba(3-x)Lu2Si3O12:xEu2+和Ba3-x-yLu2Si3- O12:(xEu2+,yMn2+) 为成分的白光荧光粉。荧光粉在250nm—400nm之间有较强的激发波段,表明荧光粉可以被紫外LED所激发。单掺Eu2+:+发的是蓝白光,发射主峰位置在468nm,肩峰在522nm;色坐标在(,),色温Tc≥30000K。Eu2+,Mn2+:(+,+):(+,+)荧光粉的发射光谱基本一致,发射峰有2个峰,位置分别为468nm、594nm,其中468nm归因于 Eu2+的5d→4f 跃迁,而590nm 的红发射带归因于Mn2+ 3d5 电子态的4T →6A 跃迁。该荧光粉色坐标为(,),色温Tc=18255K。相比于单掺Eu2+的荧光粉,色坐标进一步往白光中心区移动,色温得到有效降低,已接近于来自晴空蓝天的光线,具有一定的应用价值。
精细光谱测试表明,:(+,+):+ 荧光粉的发射光谱有较大的交叉区域(交点在420nm处),证明了能量可以从Eu2+向Mn2+进行能量传递。荧光寿命测试也表明,前者Eu2+的468nm发射的荧光寿命大于后者,而肩峰522nm几乎消失,进一步证明了能量传递的存在。
与相关荧光粉比较来看,Ba3-x-yLu2Si3O12:(xEu2+,yMn2+)荧光粉可望克服当前商用YAG∶Ce3+荧光粉的蓝绿光不足、紫外激发三基色混合荧光粉二次使用性能差的缺点。本论文下一步的工作是进一步降低荧光粉的色温以满足室内照明的暖色调(低色温)需要。论文研究有助于打破国际白光LED荧光粉专利壁垒,对我国稀土产业和绿色照明的发展产生积极的推动作用。
目录
第一章单一基质硅酸盐荧光粉研究进展与制备方法 - 1 -
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稀土激活荧光粉的制备方法 - 8 -
第二章实验 14
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15
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第三章结果与讨论 19
Ba3Lu2Si3O12:Eu2+ 荧光粉 19
Ba3Lu2Si3O12:(Eu2+,Mn2+)荧光粉 23
第四章结论与展望 31
结论 31
展望 32
第一章单一基质硅酸盐荧光粉研究进展与制备方法

我国具有得天独厚的稀土资源的优势,但产业结构还集中在稀土分离提取等附加值很低的产业链上游。发展稀土发光材料与固态照明技术(Solid State lighting,即白光LED)无疑能够提升产业层次,增强核心竞争力。白光LED具有耗电量小、寿命长、环保等优点。随着发光效率的提高和生产成本的降低,白光LED预计将成为继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯后的新一代照明光源。
早在上个世纪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(Light Emitting Diode),期间各色LED陆续被开发,但直至1993年日本日亚公司成功开发出较高效率的GaInN蓝光LED后,全彩化LED产品才得以实现。GaInN及绿色LED开发完成后,白光LED便成为业界追求的目标。经过近40年的发展,LED作为光源,由于其具有省电、无污染、性能稳定、响应时间短、寿命长、抗冲击、耐震动与成本低等众多优点,已是现代照明的主要发展趋势。
目前白光LED的制作主要分为单芯片及多芯片型。多芯片型使用红、绿及蓝三色LED混合形成白光,此方法的优点是发光效率高,且可视不同需要调整所需的光色;但同时使用多个LED成本较高,且由于三色LED所属材料类型不同,其