白光LED用磷酸盐荧光粉的制备及其发光性能研究

【摘要】：在普通照明领域中,75%以上的白光发光二极管(White Light Emitting Diodes,WLED)都是使用荧光粉进行光谱转换的pc-WLED(phosphor-converted WLED)。近年来,近紫外LED芯片和三基色荧光粉或者白光荧光粉组合来实现pc-WLED的方法,以其显色指数高,色温可调性和能量损耗少等优势,而使其成为荧光粉领域的研究热点。因此,研究新型的三基色荧光粉或白光荧光粉具有重要意义。本文以新型Na_3Gd(PO_4)_2磷酸盐为基质,采用高温固相法制备了以下荧光粉,并对其发光性能进行研究:(1)合成Na_3Gd(PO_4)_2:A(A=Sm~(3+),Tb~(3+),Ce~(3+))三基色荧光粉。Na_3Gd(PO_4)_2:Sm~(3+)荧光粉的发射光谱分别以565,600和647 nm为中心的三个发射峰组成,其归因于从激发态~4G_(5/2)到地能级~6H_(5/2),~6H_(7/2)和~6H_(9/2)的能量跃迁,实现红光发射。Na_3Gd(PO_4)_2:Tb~(3+)荧光粉的发射光谱在545 nm出现一个强烈的发射强峰,处于绿色光区,对应Tb~(3+)的~5D _4→~7F_5能级跃迁。Na_3Gd(PO_4)_2:Ce~(3+)荧光粉,由于Ce~(3+)的4f~65d~1→~4f~7允许跃迁,其发射光谱有350-450nm的宽谱,表现出强烈的蓝光发射。通过调配三基色荧光粉的比例,进行LED的器件封装获得白光。(2)合成Na_3Gd(PO_4)_2:Dy~(3+)/Eu~(3+)白光荧光粉。激发光谱中,Eu~(3+)的发射带与Dy~(3+)有较大重叠,Eu~(3+)离子作为Dy~(3+)离子的敏化剂将能量传递给Dy~(3+)。Eu~(3+)离子发射的红光,能够很好与Dy~(3+)的发出的冷白光进行很好的混合。通过改变Eu~(3+)的掺杂浓度,可以获得不同色温的白光,当Eu~(3+)的掺杂浓度为x=0.03时,荧光粉的色坐标为(0.3472,0.3493),获得接近国际照明委员会规定的标准白光。(3)合成Na_3Gd(PO_4)_2:Eu~(2+)/Mn~(2+)白光荧光粉。发射光谱中,敏化剂Eu~(2+)离子到激活剂Mn~(2+)离子之间存在有效的能量传递,属于电多极相互作用,使得荧光粉具有较高的荧光效率。通过改变Mn~(2+)的掺杂比例,其荧光粉的CIE色坐标显示出发射光可由蓝光转变为白光再到红光,当Mn~(2+)掺杂浓度为0.01时,荧光粉的色坐标为(0.3334,0.3204),获得白光荧光粉。