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白光LED作为主要的固体照明光源,具有节能、环保、亮度高等优点。具有良好的社会效应和经济效应。白光是由多种颜色的光混合得到的,一般至少由两种不同颜色的光混合才能被人眼感觉为白光。然而半导体的发光机理注定了连续的白光光谱不可能由LED芯片发出。因此研究高性能的白光LED用发光材料是非常有必要的。目前市面上用的最多的获得白光的方法就是蓝光LED芯片与YAG∶Ce黄色荧光粉的组合。但是这种方法存在着两方面的问题:一方面是合成的白光色温过高,显色性很低,这是由于缺少了红色成分的原因;另一方面YAG黄色荧光粉的最大发射波长只在540nm,缺少红光成分。因此研制高性能的能被紫外光和蓝光所激发红色荧光粉和黄色荧光粉是非常重要的。
本论文采用溶胶凝胶法合成了Ca2La8Si6O26∶Eu红色荧光粉。通过对Ca2La8Si6O26∶Eu荧光粉的合成温度、保温时间、Si含量等因素的探索以及正交试验得到了样品的最佳工艺参数:600℃预烧2h,850℃保温5h,正硅酸乙酯用量为4ml;确定了最佳Eu3+浓度为0.3;并且通过了掺入Gd3+,Lu3+,Bi3+和Sm3+等敏化剂对样品进行了改性,表明掺入少量的Gd元素可以有效地提高样品的发光性能。
论文还通过高温固相法合成了Li2SrSiO4∶Eu2+黄色荧光粉,探讨了Li2SrSiO4∶Eu2+荧光粉的预烧条件、烧结温度、保温时间、Eu2+浓度等影响因素,并且结合正交试验确定了样品的最佳工艺参数:烧结温度850℃,保温时间10h,预烧条件为600℃保温6h;最佳Eu2+浓度为0.01;并通过掺入基质阳离子和敏化剂来对样品进行改性,确定了掺入少量的Ba2+、调整Li/Sr、掺入少量的Lu3+,都可以提高样品的发光性能。
论文通过XRD、SEM、荧光光谱分析研究了样品的晶体结构、表面形貌、发光性能。所合成Ca2La8Si6O26∶Eu样品的激发峰以394nm和460nm最强,与目前广泛使用的紫外光LED芯片和蓝光LED芯片相符合,发射波长为612nm,说明合成的Ca2La8Si6O26∶Eu红色荧光粉可以同时作为蓝光+黄粉模式的白光LED的红色补光粉和UV-LED激发三基色荧光粉的白光LED中的红粉材料;所合成Li2SrSiO4∶Eu2+黄色荧光粉的激发光波长在400nm和470nm最强,这说明样品可以同时被近紫外光和蓝光所激发,发射波长为555nm附近。
两种荧光粉都可以被蓝光激发,这说明两种荧光粉可以组合起来应用于蓝光芯片+黄色荧光粉获得白光LED的方法中。其中Ca2La8Si6O26∶Eu3+红色荧光粉可以作为Li2SrSiO4∶Eu2+黄色荧光粉的补色粉。