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白光LED用NaLaBB'O_6荧光粉的发光性能研究

陈思秋  
【摘要】:作为新一代照明光源,白光LED高效节能,体积小,寿命长,优越的性能使其具有十分广阔的研发及商用前景。具有AA'BB'O6双钙钛矿结构的荧光粉物理、化学性质稳定,能够与目前的商用LED芯片输出波长很好匹配,在可见光范围内有较宽的本征发射谱带,因此在照明器件领域有很大应用潜力。本论文利用传统高温固相法设计并制备出一系列具有代表性的复合钙钛矿结构Na La BB'O6(B=Mg,Zr;B'=W,Te,Zr)荧光粉基质,并通过稀土单掺杂实现了可见光发射。借助X射线衍射仪(XRD)研究了荧光粉的晶体结构,通过扫描电子显微镜(SEM)对荧光粉颗粒的微观形貌做了具体表征,利用荧光分光光度计结合紫外光谱分析仪对其发光机理以及各项发光性能参数做了详细表征,研究了不同激活剂浓度对其发光性能的影响,结合色坐标、显色指数等指标对其性能变化趋势做了预测,对荧光粉中发生的能量传递做了初步探讨和分析。其主要工作与结果如下:(1)利用固相法合成Na La Mg WO6基荧光粉并对其发光性能做了表征。测试结果表明煅烧1000℃保温3h得到的粉体颗粒晶相较纯且分散性好。所制备出的Na La Mg WO6:RE3+(RE=Eu,Dy,Tb)荧光粉均在近紫外光区有较强吸收,少量的稀土离子掺杂并未改变基质本身的钙钛矿结构,样品形貌规则,平均粒径在2μm到5μm之间。Na La Mg WO6:Eu3+、Na La Mg WO6:Dy3+及Na La Mg WO6:Tb3+分别实现了主峰位于615nm、575nm和544nm位置的红、黄、绿色可见光发射。(2)重点研究了激活剂浓度对Na La Mg Te O6:RE3+(RE=Eu,Dy,Sm,Tb)荧光粉性能的影响。Na La Mg Te O6:Eu3+、Na La Mg Te O6:Dy3+及Na La Mg Te O6:Sm3+样品的稀土离子浓度在由1%增至9%的过程中均发生了浓度猝灭,最佳掺杂百分比分别为7%,7%,5%。而Na La Mg Te O6:Tb3+样品中Tb3+浓度达到9%时依然没有发生浓度猝灭现象,此时发光强度最大,量子效率最高。其中Na La Mg Te O6:0.01Dy3+样品色坐标位于(0.3226,0.3405)处,此时最贴近标准白光色坐标(0.3333,0.3333),是一种能够与近紫外芯片有效匹配的单一基质白光LED用荧光粉。(3)制备出Na La Zr2O6:Tb3+系列样品并讨论了不同Tb3+浓度下荧光粉的各项性能参数。其中Na La Zr2O6:0.03Tb3+受365nm紫外光激发时呈现宽谱多峰发射,发射光谱覆盖红黄绿蓝四色光区,发射强度很高,特征峰分别位于490nm蓝光、545nm黄绿光、590nm黄光以及625nm红光处,其中545nm为主发射峰,通过光色复合最终实现黄绿光发射。综上,本论文制备出的钙钛矿结构荧光粉均能够与商用LED芯片匹配,且在可见光区的发射强度较高,色温适宜,是很有潜质的白光LED用荧光粉。


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