新一代白光LED照明用一种适于近紫外光激发的单一白光荧光粉

首次报道单一Sr2MgSiO5：Eu^2 材料的白光发射性质。发射光谱由两个谱带组成,分别位于470,570nm处,并具有不同的荧光寿命,归结为处于不同格位上的二价铕离子的发射,它们混合成白光。这两个发射带所对应的激发光谱均分布在250～450nm的紫外区,利用该荧光粉和具有400nm近紫外光发射的InGaN管芯制成了白光LED。正向驱动电流为20mA时,色温为5664K;发光色坐标为x=0．33,y=0．34;显色指数为85％;光强达8100cd／m^2。实验表明,器件的色坐标和显色指数等参数随正向驱动电流的变化起伏量小于5％,优于目前商用的蓝光管芯泵浦白光LED,报道的单一白光荧光粉在新一代白光LED照明领域具有广阔的应用前景。     

室温合成具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr3钙钛矿纳米片

通过配体辅助溶液相法,在室温下成功合成出一种具有超纯绿光发射的准二维CsPbBr₃钙钛矿纳米片。该制备方法可以实现低成本、高质量CsPbBr₃纳米片的合成。实验结果表明,合成出的CsPbBr₃纳米片荧光发射峰位于526 nm,发射峰半高宽(FWHM)能够达到16 nm,纳米片的荧光量子效率(PLQY)高达87%。将CsPbBr₃纳米片应用于背光显示,实现了(0.145, 0.793)的绿光坐标,该色坐标覆盖近91%的Rec.2020绿光色域,色域范围优于目前报道的绿色荧光粉材料。此外,基于上述CsPbBr₃荧光纳米片,我们还成功构筑出一种白光LED器件,并测得该器件在20 mA驱动电流下的发光效率为39 lm/W。     

Sm~(3+)掺杂NaLa(WO_4)_2单一基质白光荧光粉制备及发光性能

单离子掺杂体系单一基质白光荧光粉可以有效克服紫外芯片+三基色荧光粉获得白光方案中颗粒分散性和沉降性不均的问题,克服荧光粉彼此间发光再吸收及三基色配比调控等问题.本文采用熔融盐法制备了Sm~(3+)离子单掺NaLa(WO_4)_2:x Sm~(3+)白光荧光粉.在紫外光激发下,WO_4~(2-)自激活发出的蓝绿光,与Sm~(3+)发射的绿光、黄光、橙光和红光混合得到了白光.在250 nm激发下,荧光粉会发出冷白光;在403 nm激发下会发出暖白光.随着Sm~(3+)掺杂浓度增加,相对色温逐渐降低.所制备的样品均为纯的四方相结构,晶粒形貌为不规则菱形薄片.通过分析实验数据确定Sm~(3+)离子间的能量猝灭类型为电偶极-电偶极作用.得到的NaLa(WO_4)_2:x Sm~(3+)荧光粉具有较高的稳定性,能被近紫外LED芯片有效地激发,可作为单离子掺杂单一基质白光荧光粉潜在候选.     

In掺杂ZnO薄膜的制备及其白光发射机理

采用溶胶-凝胶法在Si衬底上制备了本征ZnO薄膜和In:(Zn+In)分别为5%,8%,10%的ZnO薄膜,对薄膜的晶相结构和光电性质进行了表征并在CIE-XYZ表色系统中计算了不同样品的色品坐标.结果表明:In掺入后ZnO薄膜的择优生长方向由(002)面变为(101)面且面间距变小,当In掺杂量为5%时,In原子完全替代Zn原子;薄膜的电阻率随In含量的增加出现先抑后扬的趋势;随着In的掺入光谱的紫外发射峰红移,并在670 nm左右出现一个新的峰值;In:(Zn+In)为5%样品具有白光发射特性.从第一 关键词： In掺杂ZnO薄膜 溶胶-凝胶 色品坐标 白光发射     

近紫外激发BiOCl∶Dy~(3+)白光LED荧光粉的制备及发光性能研究

新型单一基质型白色荧光粉是当前白光LED荧光粉研究的热点。宽带隙半导体BiOCl物化性质稳定,声子能量低,晶体结构对称性低、极化性强,具有作为稀土掺杂荧光粉基质材料的潜质。采用固相法制备了BiOCl∶Dy3+及BiOCl∶Li+,Dy3+荧光粉,并采用XRD、激发和发射光谱研究了其结构和发光特性。XRD结果显示在500℃低温下即可成功合成出纯四方相的稀土掺杂BiOCl晶体,而Li+掺入可进一步提高样品结晶度。在389nm近紫外光激发下,荧光粉具有位于478nm(蓝)和574nm(黄)波段的Dy3+特征发射峰,并呈现较低的蓝黄光发射比例和优异的白光发射特性。相比单掺体系,Li+掺杂不仅使荧光粉发射增强,还实现了发光颜色的调节。研究结果表明,BiOCl∶Dy3+荧光粉制备温度低,具有良好的近紫外光激发和白光发射特性,其较低黄蓝光发射比例性质可能与BiOCl独特的晶体结构有关;上述特性使其可能成为一种新型的潜在近紫外激发白光LED荧光粉。     

白光数码管色坐标位置对光通量的影响

应用荧光粉转换法制备的白光数码管作为实验对象,利用同一批次蓝光芯片,调整荧光粉和环氧树脂不同混合比例,研究白光数码管色坐标位置和光通量关系.在20mA额定工作电流,环境温度25℃,湿度54％条件下,对被测白光数码管进行光通量和色坐标的测试,实验结果表明荧光粉比例增加致使白光光谱中黄绿光部分的发光能量增强,色坐标由(0.331,0.369)到(0.313,0.345)变化,光通量的值逐渐增加,这一实验结果和理论计算结果的发展趋势基本一致.在测试样品中最大光通量和最小光通量的值相差24.49mlm.研究结果表明利用色度学原理,调整荧光粉和环氧树脂混合比例,可以在一定程度上提高输出光通量.     

高显色白光LED的制备及其变温特性

分别用黄色、红色荧光粉和黄色、红色、绿色荧光粉制备了两种高显色指数白光发光二极管(LED),调整荧光粉的比例使显色指数达到最高。对两种样品进行光学测试,发现加绿粉的样品光通量比较大,这是因为加绿粉后绿光成分较多,而绿光的视效函数比红光的大得多。对两种样品进行10℃～90℃的变温测试,发现发光效率都降低,显色指数反而升高。发光效率降低一方面是由芯片的内量子效率降低引起的,另一方面是芯片的发射波长红移使其与荧光粉的激发波长不匹配,并且荧光粉在升温时激发效率会降低。显色指数升高是因为高温时芯片发出的蓝光光谱变宽,使得整个光谱相对于室温时的光谱更平滑,更接近太阳光谱。     

白光LED用稀土荧光粉的制备和性质

在还原气氛保护下利用高温固相法合成了化学组分为(M₁,M₂)₁₀(PO₄)₆X₂(M₁=Ca,Sr,Ba;M₂=Eu,Mn;X=F,Cl,Br)的可被紫光激发的蓝光、绿光和红光荧光粉,制备了紫光LED芯片+蓝光荧光粉+YAG荧光粉的二基色白光LED;紫光LED芯片+蓝光荧光粉+红光荧光粉的二基色白光LED,以及紫光LED芯片+蓝光荧光粉+绿光荧光粉+红光荧光粉的三基色白光LED。测试了所有制备的白光LED在不同的直流电驱动下的色度坐标、相关色温和显色指数。     

白光LED用荧光粉Ba_(1.97)Ca_(1-x)(B_3O_6)_2∶Eu_(0.03)~(2+),Mn_x~(2+)的制备及其发光特性

采用高温固相反应法制备了Ba1.97Ca1-x(B3O6)2∶Eu2+,Mnx2+(x=0,0.03,0.06,0.15)荧光粉,研究了其相组成与荧光特性。结果表明,样品具有单相Ba2Ca(B3O6)2晶体结构。Eu2+同时占据Ba2+格位和Ca2+格位。在317 nm波长的紫外光激发下,Eu2+辐射出峰值在450 nm附近的宽谱蓝光。通过能量传递作用,Mn2+辐射峰值为600 nm左右的宽谱红光。蓝光和红光叠加形成色坐标为(x=0.371,y=0.282)的近白光发射。样品的激发光谱分布在250~400 nm的波长范围,有望在紫外激发的白光LED中获得应用。     

白光LED用Li^+/La^3+共掺杂BaSi2O5∶Eu^2+绿光发射荧光粉的制备及其发光性能和热稳定性

通过Li^+/La^3+同比例共掺杂策略,在氢气气氛下烧结制备了Li0.06La0.06Ba0.84Si2O5∶4%Eu^2+(LLBSO∶Eu2+)高效绿色发光荧光粉。相比于未掺杂样品Ba0.96Si2O5∶4%Eu2+(BSO∶Eu^2+),Li^+/La^3+共掺有助于单一相LLBSO∶Eu^2+荧光粉的合成,能有效降低烧结的温度和缩短合成时间。我们发现该策略节约荧光粉合成成本的同时,也可以显著提高其光学性能。相关测试表明,Li+/La3+共掺杂样品平均颗粒尺寸主要分布在1.1~2.7μm,颗粒团聚现象不明显,符合涂覆LED芯片要求。该样品可以有效地被365 nm近紫外LED芯片激发,产生位于502 nm的强的宽带绿光发射,其归属于Eu2+的5d-4f跃迁,发光强度是未掺杂样品的168%。此外,LLBSO∶Eu^2+荧光粉在150℃时发光强度仍保持在室温时的98%左右,具有良好的热稳定性。该样品CIE坐标位于绿光区(0.217,0.410)。通过绿粉/红粉和绿粉/红粉/蓝粉混粉策略,制得了色温为2918~4037 K的白色发光LED,其显色指数(Ra)均大于85,具有良好的热稳定性。实验结果表明,Li^+/La^3+共掺单一相的BSO∶Eu^2+绿色发光荧光粉是制备近紫外激发白光发射LED的优良候选荧光粉材料。     

白光发光二极管的制备技术及主要特性

利用发射波长为470nm的蓝光发光二极管作为基础光源，通过荧光粉转换方法制备白光发光二极管，荧光粉主要采用稀土激活的铝酸盐Y3Al5Ol2：Ce3 (YAG)。在工作电流为15mA条件下，所研制的白光LED的法向光强为2890mcd；色坐标为x=0.29，y=0．33；显色指数为77；流明效率为14．9lm／w。研究制备了不同色温的白光LED，色温范围从2700～8000K，研究了色温与色坐标之间的对应关系。并且与国外同类产品进行比较。部分指标已经超过了国外同类产品水平。     

白光LED用单基质荧光粉BaSrMg( PO4)2∶Eu2+的制备及发光性能研究

采用高温固相反应法在1 200℃下制备了 Eu2+激活的BaSrMg( PO4)2高亮度白光荧光粉,并对其晶体结构和发光性能进行了研究.荧光光谱研究表明该荧光粉的发射光谱由两个谱带组成,其中心分别位于424和585 nm处,归结为Eu2+分别占据了基质中Sr2+,Ba2+格位而导致的4f 65d1→4f7电子跃迁.两个发射峰的激发光谱均分布在250～400nm的波长范围内,峰值位于360nm左右.表明该荧光粉可被INGaN管芯产生的近紫外辐射有效激发,是一种性能良好的白光LED单一基质白光荧光粉.深入考察了基质中不同Ba和Sr的比例、Eu2+掺杂浓度对荧光粉发光强度和色坐标的影响,并可通过改变上述参数实现该荧光粉的色坐标可调性,在最优条件下该荧光粉发光已在白光区域.考察了Eu2+掺杂浓度对荧光粉量子效率的影响,为荧光粉的最佳掺杂浓度提供理论依据.     

Eu2+掺杂CaAlSiN3基氮化物红色荧光粉及其发光性能研究

白光LED作为新一代高效、环保型照明光源,被给予了极高的厚望。目前商业中白光LED主要采用蓝色LED芯片激发黄色YAG荧光粉的方式来实现白光,发光效率能达到理想值,但存在红色光谱区域缺失的问题,造成关键性指标显色指数偏低,限制了白光LED在橱窗照明、医疗照明和投影显示等高品质需求领域的应用。而目前研究较多有关红色荧光粉的光效与稳定性,对红色氮化物荧光粉的宽光谱设计研究尚有待深入探索。采用高温固相法成功制备出了高效宽光谱红色Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+荧光粉,通过X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪(PL)等测试技术对荧光粉样品的结晶度和发光性能进行了表征分析;基于第一性原理研究了CaAlSiN3∶Eu2+荧光粉的晶体结构和能带结构,研究了Eu2+掺杂CaAlSiN3发光过程中的能量跃迁机理,从其微观性质方面分析探讨了荧光粉的光谱性能;基于蒙特卡罗理论和遗传算法建立了白光封装模型,并结合CaAlSiN3∶Eu2+进行了白光LED应用封装和测试,研究了CaAlSiN3∶Eu2+荧光粉的封装样品的光色特性。研究结果表明,利用高温气压炉合成Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+材料具有较高的结晶度,且微量的稀土元素Eu掺杂不会破坏其晶体结构,仍具有较好的稳定结构;通过PL光谱测试发现其具有极宽的激发光谱(200~600 nm),能被蓝光或者紫外LED芯片有效激发,当在450 nm波长激发下,荧光粉发出峰值为650 nm的发射光谱,光谱半高宽为91.4 nm,通过晶体的能带分布可知其发射光谱为5条高斯光谱曲线,归结于Eu2+的5d能级向4f能级跃迁, Ca0.937 5AlSiN3∶0.062 5Eu2+荧光粉的能量带隙为3.14 eV的间接带隙,主要是由Ca-3p, Eu-3d, N-2p, Al-3p, Si-3p电子态决定,使得材料发出红色光谱;通过建立白光光谱模型指导实现了白光LED应用封装,采用蓝光LED芯片与Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+红色荧光粉、β-sialon绿色荧光粉进行组合封装,光谱测试结果与白光封装模型模拟值(Ra=93.93,R9=72.77,Tc=3 400 K)的趋势接近,且获得了高效高显色性的白光LED(η=101 lm·W-1,Ra=92.1,R9=74.9,Tc=3 464 K), Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+所提供的红光光谱能够有效地提高白光LED的显色指数,同时在LED的发光效率、色温和物理化学稳定性等方面具有极高的价值,是一种很有应用前途的高品质照明白光LED用红色荧光粉材料。     

白光照明LED灯温度特性的研究

分析了荧光粉转换型白光LED照明光源色坐标、显色指数、色温和发光效率与驱动电流和温度的关系。驱动电流的增加将引起蓝光波峰的长移，并随电流的增大而增大；但其对色坐标、色温和显色指并未引起较大的变化，而发光效率发生下降，主要原因为蓝光波峰的红移导致荧光粉与激发波长的不匹配，引起荧光粉发光效率的下降，这个现象在不同环境温度下的发光也得到证实，实验结果认为LED的驱动电流为20mA，温度低于50℃时具有较好的发光效率，而显色指数要通过增加红色成分来改善。     

基于Ce:YAG单晶的白光发光二极管性能研究

以Ce:YAG单晶取代传统Ce:YAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED),研究了Ce:YAG单晶厚度及驱动电压的变化对其发射光谱、色坐标、亮度、光视效能和色温的影响。研究结果表明,在基于Ce:YAG单晶的白光LED中,发射光的色坐标以及蓝光与黄绿光之间的相对强度可通过对Ce:YAG单晶片厚度的改变进行调整。在恒定电压驱动下,白光LED样品的亮度、光视效能和色温均随单晶片厚度的减小而增加。当Ce:YAG单晶厚度为0.6mm时,可获得较纯的白发射光,并且其色坐标具有较高的可靠性和稳定性,基本不受驱动电压变化的影响。研究结果表明Ce:YAG单晶是一种可用于新型白光LED的理想荧光材料。     

叠层远程荧光薄膜光谱重吸收效应及封装应用

以无机绿色和红色荧光粉及有机硅胶为原料,采用高温模压法制备单层和叠层远程荧光薄膜,并结合蓝光板上多芯片光源封装出三种结构的白光LED发光器件(单层型,绿-红叠层型,红-绿叠层型).通过荧光分光光度系统、双积分球系统、可见光光谱系统和光谱照度仪等仪器测试了远程荧光薄膜中荧光粉的光谱重吸收特性和所封装白光LED器件的光色性能,并对机理进行了相应的分析.研究结果表明:远程荧光薄膜中红色荧光粉对绿光光谱产生明显重吸收效应,且透射红光光谱色度坐标移动满足线性关系y=-0.881 6x+0.922 5,R~2=0.998 6;叠层远程荧光薄膜可以明显提高所封装白光LED器件的空间色温均匀性,其中绿-红叠层型、红-绿叠层型和单层型白光LED器件空间色温差值分别为485K、487K和799K,空间各处色温的标准偏差和相对标准偏差分别为173.1、172.3、284.6和0.0373、0.052、0.066,同时绿-红叠层型白光LED器件的辐射发光效率达到三种结构中最高的301.1lm·W~(-1)(@350mA,9.2V).     

纳米纤维状Sr_3Al_2O_5Cl_2∶Eu~(2+),Tm~(3+)的白色长余辉性能（英文）

采用高温固相法在800℃下制备出系列白色长余辉荧光粉Sr_3Al_2O_5Cl_2∶Eu~(2+),Tm~(3+),并研究了它们的结构、形貌及发光性能。样品Sr_(2.91)Al_2O_5Cl_2∶0.04Eu~(2+),0.05 Tm~(3+)具有单一晶相和纳米纤维结构。该样品在紫外光激发下表现出两个很强的宽带发射(分别位于~448 nm和~590 nm)。它的余辉寿命大约是20 min。利用此种荧光粉所制作出的白光LED器件表现出很强的白光发射。     

白光LED用红色荧光粉KLa（MoO4）2:Eu3+的制备及发光性能

采用水热法制备红色荧光粉KLa(MoO4)2:Eu3+,通过X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和荧光光谱(PL)对样品进行了表征。实验结果表明:pH值是合成样品KLa(MoO4)2:Eu3+的关键因素,当溶液pH值接近7时,荧光粉的纯度较高,分散性良好、粒度均匀、呈规则球形。这种荧光材料可以被紫外光279 nm、近紫外光395 nm和蓝光465 nm有效激发,发射主峰位于617 nm,是一种可应用于白光LED转换用的新型红色荧光粉。     

InGaN蓝光与CdTe纳米晶基白光LED

报道了倒装焊InGaN蓝光LED与黄光CdTe纳米晶的复合结构。利用蓝光作为CdTe纳米晶的激发源,通过光的下转换机制,将部分蓝光转化为黄光,复合发射出白光。室温下正向驱动电流为10mA时,发光色品坐标为x=0.29,y=0.30。实验表明,该复合结构白光LED的一大优点在于,复合光的色品坐标几乎不随正向驱动电流大小变化,颜色稳定。     

水热合成ZnS:Cu,Al纳米晶体及其全色发射光谱特性

报道了水热法(200℃)直接合成的ZnS:Cu,Al纳米晶及其发光特性.ZnS:Cu,Al纳米晶粒径约15 nm,尺寸分布窄,分散性好,具有纯立方相的类球形结构.借助X射线能谱法(EDX)和原子吸收光谱仪,研究了样品中S,Zn和Cu的含量并详细研究了光致发光(PL)光谱的特性.结果证明存在大量Zn空缺,Cu离子经过水热处理后已掺入到ZnS基体中.PL光谱特性为:样品的激发谱为宽带谱,337 nm激发时样品发出很强的绿光,370～420 nm之间任意波长激发时,发射谱均为宽带谱,且它们基本重合.表明此材料作为近紫外(370～410 nm)发光二极管((n)-UV(370～410 nm)LED)用荧光粉及全色荧光粉具有很大的应用潜力.样品在375 nm激发下全色宽带发射谱是460,510和576 nm带光谱的高斯叠加.当Cu/Zn,Cu/Al和S/Zn分别为3×10-4,2和3.0时,于室内照明条件下肉眼可观察到白色发光.