作为新一代的照明光源，白光发光二极管(light-emitting-diode，LED)以其长寿命、节能、环保等显著特征，正在开启人类照明领域的新篇章。目前，商用化白光LED产品是把黄色荧光粉YAG∶Ce3+与环氧树脂或硅胶均匀混合形成荧光浆料，而后将其涂覆在LED芯片上，进而固化成型。然而，在实际应用的过程中还存在着一些技术难题。其中之一是YAG∶Ce3+在光谱中缺少红光成分，应用于白光光源时，器件的显色指数偏低，色温偏高，不利于在室内照明领域的推广。此外，作为封装材料的环氧树脂或硅胶热稳定性比较差，在大功率芯片蓝光长时间热辐射下容易引起光衰和色漂移。为解决白光LED红光成分不足的问题，需要在荧光体系中添加合适的红色荧光粉;而为了解决荧光材料热稳定性的问题，需要研发新型的无机荧光封装材料来取代现有的有机封装材料。过渡族金属离子Mn4+激活的红色荧光粉由于有着出色的光谱特征，引起了研究者的广泛兴趣，使得其非常有望成为商业氮化物荧光粉的强有力竞争者。针对有机荧光封装材料抗热和耐辐射性能差，近年来研究工作者提出采用具有优异热/化学稳定性的无机荧光材料封装白光LED;其中，利用低温共烧法制备的荧光玻璃陶瓷(Phosphor-in-Glass，PiG)引起了国内外研究者广泛关注，被认为是传统荧光粉-有机硅胶的最佳替代材料，尤其适用于大功率白光LED。　　在本论文工作中，设计、合成了两种新型CaMg2Al16-xO27∶xMn4+和BaMgAl10-2xO16∶xMn4+，xMg+红色荧光粉。这两种基质材料独特的结构对于实现Mn4+高效的红色荧光发射都是有利的。一方面这两种基质材料中存在着大量的[AlO6]八面体，为Mn+发光离子提供了有效的掺杂格位;另一方面，[AlO6]八面体被其它多面体所阻隔，降低了Mn4+发光中心之间的非辐射能量跃迁几率，有助于提高发光强度。两种荧光粉在蓝光激发下，可以观察到明亮的红光发射。晶体场分析计算表明，Mn4+离子在两种基质材料中均处于较强的晶体场作用下。最后，将两种红色荧光粉分别与YAG∶Ce3+黄色荧光粉混合，制成PiG荧光体，并与蓝光芯片耦合得到了一系列暖白光LED器件。LED色温，显指等相关参数的测试结果表明，两种红色荧光粉对于提升暖白光LED器件的性能都有着很大的潜力。　　当下白光LED的主流产品需要利用变压器、整流器和恒流源将市电转换成直流电作为驱动电源(DC-LED)。但是，交直流转换器具有电能损耗高、器件中电解电容易于损坏、价格高、体积大等缺点，很大程度上制约了LED器件的成本控制以及使用寿命短。若采用市电交流电源直接驱动LED(AC-LED)，则无需交直流转换设备，具有成本低、寿命长的优势;且由于电路设计更为简单，节约了电路板空间，便于设计出更加小巧的LED灯具。但是，AC-LED在交流电的循环周期内会出现不断的明暗变换现象——频闪效应。电光源频闪会在人眼视觉上产生严重的负效果，是发展AC-LED技术需要解决的的一个难题，为此，长春应化所张洪杰研究员等专家提出了一条思路——利用毫秒级寿命余辉粉的断电余辉来弥补AC-LED的频闪，并就此开展了卓有成效的研究。　　在研发AC-LED用余辉荧光材料方面，在YAG∶Ce3+材料中，通过引入Ga离子调控基质的能带结构和Ce3+∶5d1能级位置，获得了可高效蓝光激发的余辉发光YAGG∶Ce3+。此外，通过共掺Pr3+离子形成YAGG∶Ce3+，Pr3+，不仅提高了余辉发光强度，而且实现了余辉发光颜色的调控。类似地，我们还合成了一种余辉亮度高、具有毫秒级余辉寿命的荧光粉Gd3Al2Ga3O12∶Ce3+，将之与商用InGaN蓝光芯片耦合构成的AC-LED，其频闪效应得到了一定程度的改善。　　根据三基色原理，将红绿蓝三色余辉荧光粉按照一定比例调配，可以获得任意颜色的余辉发光。然而，全色余辉迄今尚未实现，主要原因在于目前红色余辉荧光粉的发光亮度远远低于已商用化的蓝色和绿色余辉荧光粉产品。　　本论文中，成功合成了一种新型的Ca3Ti2O7∶Pr3+红色荧光粉，并研究了其显微结构，电子能带结构和发光特性。该材料在蓝光和紫外光激发下会产生明亮的红色余辉发光。研究了基质中缺陷能级分布特征，探讨了余辉发光过程中的电子俘获和释放过程。发现浅陷阱能级捕获了最多的电子，这对于实现高亮度的余辉发射是非常有利的。