半导体照明LED白光荧光粉论文集

内容简介

本书为作者近几年在学术刊物上发表的论文，以及在各种论坛、展会上发表的见解，亦包括与工程技术专家商榷的相关知识。书稿内容既包括白光LED荧光粉的发展史、现状和展望，亦有针对封装LED实践需解决的相关问题进行剖析，具有指导意义。本专辑可供LED各方人士学习，是封装LED工程师的参考书。

新一代照明光源——白光发光二极管（LED）已经走进了千家万户，但当前市场化的白光LED是蓝光芯片与黄色YAG:Ce3 荧光粉组合而成，该组合存在显色指数不高、使用后期可能偏离白光等问题。开发高效、高热稳定的单一基质白光荧光粉是解决该问题的一种有效办法。 项目申请时拟以Ca3Al2O6:Ce3 作为载体，研究提高量子效率和实现单一基质暖白光的方法并总结规律，最后制作白光pc-LED器件。研究进行中发现基质中引入较大半径的Sr2 能够提高量子效率，并在Li4SrCa(SiO4)2:Ce3 系列中得到验证。 主要研究内容及重要结果如下： 1) 在Ca3Al2O6: Ce3 /Tb3 /Mn2 荧光粉中发现，共掺Tb3 和Mn2 会因Ce3 不同的发光而出现不一样的能量传递方式和效率。蓝光Ca3Al2O6: Ce3 可将Ce3 的激发态能量有效传递给Tb3 ，但是到Mn2 的能量传递效率非常低。而青光Ca3Al2O6: Ce3 则可同时将Ce3 的激发态能量传递给Tb3 和Mn2 ，并通过调控掺杂浓度实现了白光发射——但此时激发主峰在305 nm，尚无合适的芯片与其匹配。 2) Ca2.5Sr0.5Al2O6:Ce3 荧光粉的发光强于Ca3Al2O6: Ce3 ，且通过Ce3 调整浓度可在365 nm附近的近紫外光下发射420 nm或470 nm的光。分别引入Mn2 后实现发光的调控和暖白光发射，显色指数可达90以上。 3) 在Li4SrCa(SiO4)2:Ce3 中，288 nm激发下的近紫外主导的发光绝对量子效率高达97%，但360 nm激发下的蓝光发射量子效率只有82%。通过基质筛选（调整）——Li4Sr1 xCa0.97-x(SiO4)2，增加Sr减少Ca的方式可增强Ce3 的蓝光发射。当x = 0.4时，蓝光最强，对应365 nm激发下的绝对量子效率提高到了94%，热稳定性也非常好——200摄氏度时发光强度仍维持室温强度的95%。最后用最佳荧光粉制作了pc-LED器件，所得暖白光pc-LED的显色指数高达94，表明该荧光粉具有很好的潜在应用前景。

以Ca3Al2O6为基质，采用高温固相法合成单掺Ce3 和Ce3 -Tb3 -Mn2 共掺等荧光粉。基于Ca在基质晶格中存在6个不同的格位，本项目立意通过改变合成条件使Ce3 选择性地进入不同的Ca格位，实现Ce3 激发光谱和发射光谱的调控；来认识单掺Ce3 荧光粉的发光性质与格位取代之间的关系。以添加电荷补偿剂、助熔剂和表面处理等方式来有效地提高荧光粉的量子效率。在优化了的工艺基础上，通过共掺杂，根据Ce3 的荧光强度、寿命随Tb3 或Mn2 浓度的变化，研究能量传递机理以及不同格位上Ce3 对传递效率的影响，获得不同格位取代时能量传递形式及效率。项目有望确立一种有效的“格位选择性取代调控荧光粉光谱性质”方法，获得发光性质与晶体结构、电子结构之间的关联规律，为开发高性能单基质白光荧光粉提供一种合理思路。本项目属于发光材料的理论基础研究和相应的制备科学，对研发新型稀土功能材料具有重要意义。

本标准规定了LED远程荧光粉器件（以下简称“器件”）的定义和术语、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等。 本标准适用于LED远程荧光粉器件，该器件在440nm~480nm蓝光激发下发出黄光，黄光与激发源蓝光形成白光，主要用于由蓝光LED芯片激发的白光LED灯。