白光LED荧光粉

1白光LED荧光粉2实现白光的方式紫外+三基色白光LED结构图蓝+黄白光LED结构三芯片-三基色白光LED结构3白光LED的制备方法4铝酸盐123激发光谱：450~470nm的蓝光，发射光谱：550~560nm的黄光，色温为4000K~8000K，可制得高亮度白光LED，具有成本低、效率高的特点，主要缺点：缺少红光成分。制得的LED显色指数偏低，偏冷白光。是突破日亚化学公司荧光粉专利最具代表性的一项。激发光谱：467nm蓝光，发射光谱：536~560黄光。主要缺点：比较难做亮，它多用于制造低于5000K的低色温白光LED。多用于制造低于5000K的低色温白光LED。激发光谱：250~420nm近紫外光，最大激发峰在335nm左右发射光谱：450nm蓝色荧光。主要缺点：热稳定性差，容易发生色漂移，合成温度较高，荧光粉粒径较大。TAG:Ce3+BAM:Eu2+YAG:Ce3+5YAG1996年日本日亚公司首先研制出发黄光的钇铝石榴石（YAG）荧光粉，化学式为Y3Al5O12：Ce3+，此荧光粉的激发光谱450~470nm的蓝光，发射光谱550~560nm的黄光，色温为4000K~8000K，可制得高亮度白光LED，具有成本低、效率高的特点，YAG:Ce的主要缺点由于缺少红光成分，制得的LED显色指数偏低，偏冷白光。6YAG的主要研究方向北京大学通过对YAG基质掺杂Sb和Bi，形成以能量传递为机理的共激活，使荧光粉的发光性能得到很大提高，而且发射光的波长没有改变。基质掺杂稀土离子掺杂稀土离子浓度刘如熹通过掺杂其它稀土离子改善YAG荧光粉的红区发射，他们用Tb3+或Gd3+部分取代Ce3+，发射光谱产生红移，但随着掺杂量得增加，荧光粉的发射强度会减弱。Pan等人观察到Ce3+的掺杂量在1%~15%之间增加时，发生红移的现象。也可以通过掺杂红光发射中心，如Eu3+，Pr3+，Sm3+等产生红光发射。这些方法都能有效地改善显色指数。7硅酸盐在荧光粉转换LED的制作上，硅酸盐系列为另一种重要的选择方向。该材料对紫外、近紫外、蓝光光谱范围具有显著的吸收，并且在所有黄色荧光体中，硅酸盐系列具有最高的辉度值，输出量子效率高于90%，并仍有改善的空间；在紫外LED激发时，具有高温度稳定性（至少120℃以上），可制作各种色温的白光LED；另外，它的物理和化学性质较稳定，抗氧化、抗潮、不与封装树脂作用。日本的“21世纪照明”计划就将这类近紫外激发的荧光材料作为白光LED荧光粉的研究重点。8910硫化物和硫氧化物目前制得的白光LED有些显色指数偏低、色温高、偏冷白光，主要原因是缺少红光波段的发射。因此，研究高效的红色荧光粉很重要。简单硫氧化物Y2O2S:Eu3+是目前商用的白光LED红色荧光粉，在紫外光辐照下能得到有效激发，其发射主峰在626nm附近。激发光谱最强峰位于330nm附近，在280~375nm范围内激发强度较高，该荧光粉可匹配发光光谱主峰在375nm以下的紫外光LED晶片。11CaS：Eu2+和SrS：Eu2+是同属一类的红色荧光体，在蓝光激发下分别可发射650nm和620nm的红光。因此，它们可作为蓝光LED芯片中白光LED三基色中的红光成分，可制造较低色温的白光LED，显色性得到明显改善。胡运生等采用固相反应在CO气氛下，高温制备出Ca1-xSrxS：Eu2+，该荧光粉可在430~490nm可见光激发时发射宽带红光，通过调整Sr/Ca的比例，可以改变发光的范围，发射效率较高。12不同Sr/Ca比例下Ca1-xSrxS：Eu2+的激发光谱不同Sr/Ca比例下Ca1-xSrxS：Eu2+的发射光谱13硫化物荧光粉的主要缺点硫化物和硫氧化物系列荧光粉的合成工艺比较成熟、简便，价格也比较便宜。其缺点是化学性质不稳定，遇水或在空气中逐渐分解，发生如下的化学反应：CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S反应过程中释放出的H2S气体，不仅会破坏荧光体，而且对LED封装中的元器件和材料，如芯片、引线和树脂等产生腐蚀作用，使LED性能大大的下降和破坏，但可通过包裹SiO2、TiO2、ZnO、Al2O3等提高化学稳定性。因而，研究氮化物、钼-钨酸盐体系等性质稳定的新型红色荧光粉，是目前红色荧光粉体系中的热点。14氮化物、氮氧化物氮化物/氮氧化物作为一种新型的LED荧光粉，其激发光谱范围涵盖了紫外、近紫外以及蓝光波段，而且其发光范围覆盖了整个可见光范围。同时由于其热稳定性，化学稳定性好，发光效率高，且材料本身无污染。所以作为白光LED用荧光粉非常适合。151617硼酸盐硼酸盐作为发光材料基质，具有合成温度低（低于1000℃）、化学性质稳定，荧光粉制灯后显色性好、光衰小等优点，但由于其综合性能指标还有待提高和改善，目前硼酸盐发光材料实际应用的不多。BO33-中原子以sp2杂化轨道分别用3个O原子与B结合，形成平面正三角形，故BO33-非常稳定，从而提高了荧光粉的发光效率和稳定性。正是由于BO33-的这一特点，在实践研究中人们也发现硼酸盐基质的荧光粉均在160nm附近出现一个较宽的激发峰，该吸收带应归属于基质中BO33-基团的吸收，这叫基质敏化。18正硼酸盐体系荧光粉与Y2O3：Eu和ZnAl12O9:Mn的比较19周建国等利用溶胶-凝胶法与Al2O3-B2O3体系中合成出Eu3+、Tb3+激活的Al18B4O33荧光体。此种单基质共掺杂荧光粉能同时发出两种或三种颜色的光。Al2O3-B2O3：Eu3+、Tb3+在254nm紫外光激发下的发射光谱20钼/钨酸盐钼/钨酸盐基质的红色荧光粉具有高稳定性，所以近年来对钼/钨酸盐基质的研究多集中在红色荧光粉上，对其他颜色的研究较少。而Eu3+掺杂的钼/钨酸盐为基质的红色荧光粉具有较高的发光效率，是目前商用白光LED红色荧光粉Y2O2S:Eu3+发光强度的两倍，且在395nm（紫外）和465nm（蓝光）附近有两个线性激发峰，与现阶段的LED芯片非常匹配。另外，现阶段发光强度较好的氮化物红色荧光粉价格在45000元/Kg，很多厂家难以承受这个价格。钼/钨酸盐红色荧光粉不但价格便宜（约为氮化物价格的三分之一），还具有较高的稳定性、优良的导热性和发光性，因此，该体系红色荧光粉在白光LED应用中有极为广阔的前景。21单基质白光LED荧光粉Eu2+激活的硅酸盐体系可产生蓝和绿（黄绿）色发射带，通过改变基质组成，可控制材料的发射峰位置从而获得白光。图给出了He等报道的Eu2+激活的Mg0.1Sr1.9−xSiO4材料的发射光谱，包含蓝和黄色发射峰，在近紫外光激发下材料呈白色发射。22共激活Ce3+/Eu2+共激活的氯铝酸盐、硼酸盐和硅酸盐等体系。Ce3+和Eu2+的发射带分别处于黄色和蓝色区域，固定Ce3+的掺杂浓度，改变Eu2+的掺杂浓度，可控制蓝、黄发射峰的强度比，选择合适的配比即可获得白光发射。理论研究发现，Ce3+的发射带与Eu2+的激发带存在明显的重叠，Ce3+和Eu2+共激活基质时，存在明显的能量传递过程。利用公式可获得Ce3+对Eu2+的能量传递效ηT=1−IS/IS0式中IS0和IS分别为有、无Eu2+时Ce3+的发射强度。23单基质三基色单基质三基色白光发射体系多为Eu2+/Mn2+共激活的硅酸盐、氯硅酸盐、铝酸盐和磷硼酸盐等。Eu2+作激活剂的荧光粉中，多存在红色发射峰缺乏，材料显色性不高等缺点。研究发现，添加Mn2+后，Eu2+的发射光谱覆盖Mn2+的激发光谱，材料在红色区域出现了宽带发射，白光品质得到了很大的改善。24杨志平等报道的一种Ca2SiO3Cl2:Eu2+，Mn2+单基质白光发射材料的光谱。在近紫外光激发下，该材料在蓝色、绿色和红色区域均有很明显的发射带，相较于硅酸盐体系，该材料的蓝(425nm)、绿(498nm)和红(578nm)3个发射峰的强度更为接近，但是该材料的发射峰多靠近短波方向，可能会对材料的显色性产生影响。25他们还研究了单基质Ca10(Si2O7)3Cl2:Eu2+，Mn2+白色发光材料，并与Ca2SiO3Cl2:Eu2+，Mn2+材料相比较，发现该材料的发射峰更靠近长波方向，3个发射峰分别位于426、523nm和585nm，与375nm近紫外芯片组合构成的白光LED表现出很好的白光发射特性，色坐标为(x=0.323，y=0.327)，色温为5664K，显色性为85%。26Thankyou！