白光LED用硅酸盐基质发光粉的制备及其封装特性

在还原气氛下采用高温固相法合成了Eu²⁺激活的硅酸盐基质白光LED用发光粉,运用扫描电子显微镜和荧光分光光度计分别对发光粉的形貌和激发、发射光谱进行了表征,并对其与YAG发光粉的封装特性进行了对比研究。结果表明,合成的硅酸盐基质白光LED用发光粉其激发光谱覆盖范围宽。采用不同波段的LED芯片进行封装时,和YAG发光粉相比,其色坐标、显色指数和流明效率波动不大,尤其是流明效率波动仅在8%左右,而且其老化性能也和YAG发光粉差别不大。对其和YAG LED的相对发射光谱研究表明,硅酸盐更适合暖白光LED的封装,硅酸盐发光粉粒径与封装流明效率规律变化的研究结果表明,较大粒径的硅酸盐发光粉有可能在大功率LED上有潜在的应用前景。     

ZnS:Cu电致发光粉的粒度分布和形貌

本文用透射电镜、扫描电镜、沉降法粒度仪和光学显微图象自动分析仪等不同方法测量并研究了ZnS:Cu电致发光粉粒度分布和原料ZnS粒度分布的关系,找出了粒度分布规律,并对比了这几种测量方法.本文还研究了该发光粉在880℃灼烧制备时,发光粉晶粒的初期生长形貌.发现晶粒生长有二个过程,首先在初始2-3分钟内迅速结成晶粒,然后以较慢速度长大.     

一种适用于近紫外光LED激发的单一相白光发光粉

采用高温固相法合成了一种单一相LiCa3MgV3O12:Eu3+白光发光粉,研究了不同的合成温度和不同Eu3+掺杂浓度等条件对其发光性能的影响。该发光粉在近紫外光激发下呈现由两个谱带组成的发射光谱,分别是峰值为530nm的[VO4]3-的特征宽带和峰值为610nm的Eu3+的特征宽带,通过调整合适的Eu3+掺杂量它们可混合成白光,当Eu3+掺杂摩尔分数为0.01时,发光粉的色品坐标为(x=0.33,y=0.34),显色指数为87。该发光粉可和具有近紫外光发射的InGaN管芯配合制得白光LED,极具应用价值。     

147Pm激发的ZnS：Cu,Cl发光粉的研究

以高纯ZnS粉末为基质,采用高温转相、扩散,以及表面涂敷工艺,制得了¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl发光粉。分析了ZnS:Cu,Cl的晶体结构,测量了ZnS:Cu,Cl的激发光谱、发射光谱、发光亮度。其晶体结构主要是六方纤锌矿型结构,激发光谱峰值波长为341nm,发射光谱峰值波长为513nm,初始发光亮度达到312mcd/m₂。由激发光谱的峰值波长341nm推算得到六方ZnS晶体的禁带宽度为3.64eV。分析了¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl发光粉的发光寿命,其发光寿命达到5年以上。还探讨了该放射性发光粉的发光机理。¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl的稳定发光,实际上是激发过程与复合过程的准平衡。ZnS:Cu,Cl的绿色发光来源于深施主-深受主对的复合发射。实验结果的分析表明,ZnS:Cu,Cl中深施主-深受主之间的能级间隔约为2.42eV。     

电子束管中的涂屏技术

在用PVA-发光粉泥浆技术涂制电视显象管的发光屏中PVA(AD)树脂的光反应是将发光粉粘结在底板上的关键环节。包有树脂的这些颗粒组成有最佳颗粒层数的发光屏(例如,1.4层)。在发光颗粒表面散射的紫外光只有当PVA-发光粉泥浆的pH值被调到7附近时才可能到达发光颗粒层的底面。在底板上被散射紫外光的强度决定于颗粒的光学不均匀性,而这个不规则性对球形颗粒是最大。紫外光的强度及其光程断面和高质量的发光粉是制备优良发光屏的保证。     

场致发光层的高温固化对其亮度的影响

目前作为场致发光层的介质粘合剂材料,其固化温度都不超过130—150℃,并且没有发现用这种条件制备场致发光层对场致发光粉的亮度特性有不良影响。由于发现介电常数大的新粘合剂,它能在200℃以下几小时内固化,所以弄清这种固化条件到底对场致发光粉的亮度及其稳定性有多大影响是重要的。 为此研究了用两种化学性质相同的有机硅粘合剂和场致发光粉—515制作的场致发光层,其一是—1在150℃时固化,其二是—2,它的固化温度仅在200℃。与此同时研究了漆BC—530和在200℃空气中予热5小时的场致发光粉—515及其普通粉制作的场致发光层。     

白光和红绿蓝光LED可调光源研制

为了提高LED光源色温和亮度的调节精度和准确度,结合色温由低向高变化时光色所呈现的渐变特点,提出了一种低色温白光LED灯珠、高色温白光LED灯珠加红绿蓝光LED灯珠补偿式调光的方法.将色温分成三个部分进行调节,每个部分选用不同的LED灯珠组合来进行调光.实验结果表明:不同组合情况下的LED光源的初始输出色温相对于目标值的偏差范围在1％以内;亮度可以在保证色温不变的情况下独立进行调节,初始输出值与目标值的偏差范围在1％以内;经过微调之后可以达到目标值;达到了色温和亮度独立调节的要求;光源发光稳定,不会因为长时间工作而影响调节精度.     

基于LED电脉冲响应的LED显示屏像素灰度校正方法

基于发光二极管(Light-emitting Diode,LED)的电脉冲响应过程,建立了一个简便计算LED电脉冲响应模型。在此模型基础上研究了采用脉宽调制(Pulse-width Modulation,PWM)控制LED亮度时,由于LED响应延迟所导致的发光强度随占空比的非线性误差的变化情况,并进行了实验测试。结果表明:在PWM频率为2.5MHz时,LED发光强度与占空比的平均非线性误差为10%左右。最后,针对LED电脉冲响应模型,提出了显示屏像素亮度校正方法。该方法有效减小了由LED响应过程所造成的显示屏亮度控制误差,使得LED实际发光强度与所给亮度值近似成线性关系,从而减小了LED显示屏的色彩偏离,增强了显示效果。     

Zn2GeO4·GeO2:Mn2+的合成及发光

提供了一个制备Zn2GeO4·GeO2:Mn2+发光粉的方法。指出了加入过量GeO2能降低反应温度,加速反应过程,大大提高发光亮度的原因。测定了该粉的光致和阴极射线发光亮度及光谱.结果表明影响Mn2+谱带位移的主要因素是氧锰键长及其共价性大小。     

LED光源光谱对隧道出口段明适应的影响

随着我国经济的不断发展,高速公路隧道建设的发展也非常迅猛。前期在隧道的实际工程设计中,为完全保证隧道车辆通行安全,隧道内部全线灯具的输出功率和安装布置全部取决于一年四季中最大的洞外亮度值和车辆速度值。这样的设计尽管充分考虑了安全性,但盲目的增加隧道照明亮度,不能够缓解视觉适应的问题。随着LED在隧道照明中的应用, LED光源光谱的影响逐渐引起人们的关注。调查研究发现高速公路隧道在出口段交通事故发生率比较高,主要原因是隧道出口段内外亮度差较大,驾驶员在驶离时明适应时间较长。LED光源的光谱呈现双峰结构,在长波长范围内,光谱含量差异明显。明适应的能力主要与两个因素有关,一是瞳孔面积的变化;二是感光色素的光化学反应。不同色温的LED具有不同的光谱特性,进而通过影响感光色素的合成,来影响明适应的时间长短。现在市场上可用的隧道照明LED光源的色温可选范围比较广,所以实验选取了市场上可用的不同色温的大功率的LED光源作为研究对象,其色温分别是3 000, 3 500, 4 000, 4 500, 5 000, 5 700和6 500 K等7种。邀请了30名视觉功能正常,矫正视力1.0以上,且无色盲、色弱等其他眼疾的观察者参加了本次实验。地点选择在长9 m,高2.8 m,宽5 m的模拟隧道内。实验参数选取3组亮度值,分别为4, 8和12 cd·m^-2;2个灯具安装高度分别是2.0和2.4 m;3个安装角度分别是15°, 20°和25°。共评估了126种照明条件。实验结果表明:隧道出口段亮度越大,明适应时间越小;当亮度相同时,随着色温的增大,明适应时间减小;灯具安装角度和安装高度对光谱的影响很小,改变安装高度和安装角度并不能有效的减小明适应时间。从明适应的角度出发,通过分析不同色温LED灯的光谱,为隧道照明设计与应用中出口段LED光源的选择提供数据和理论支撑。     

硼酸镁中Ce^3＋,Gd^3＋对Dy^3＋发光的敏化作用

本文研究了铈、钆、镝激活硼酸镁的激发光谱、发射光谱、发光寿命和能量传递过程。     

YAG：Ce发光材料合成的助熔剂研究

采用高温固相法合成YAG:Ce荧光粉时,传统的以硼酸为助熔剂的产物硬度很大,处理过程中容易破坏晶体形貌,影响发光性能.采用氟化物助熔剂(MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF₂、AlF₃)及它们与H₃BO₃混合助熔剂来制备YAG:Ce,研究了助熔剂种类及其浓度对制得的粉体发光性能的影响,比较了它们的晶体形貌与物相组成.结果表明,采用不同助熔剂合成的YAG:Ce的激发光谱及发射光谱基本相同,而BaF₂、AlF₃、SrF₂及它们与H₃BO₃的混合助熔剂系列,可在一定程度上降低产品硬度、提高产品发光亮度;其中H₃BO₃~SrF₂系列、H₃BO₃~BaF₂系列的晶化程度与粒度分布均有改善;H₃BO₃~BaF₂系列的物相组成比较纯,除Y₃Al₅O₁₂主相外基本无杂相.     

不同工艺下YAG:Ce3+荧光粉的超声共沉淀合成及表征

用共沉淀正滴及反滴工艺,以普通共沉淀及超声辅助共沉淀的方式制备了不同YAG∶Ce³⁺前驱体,并通过焙烧前驱体粉末合成了YAG∶Ce³⁺荧光粉。利用XRD、SEM、激光粒度分布仪及荧光分光光度计对所制备样品进行了表征。结果表明,所得样品均为纯相钇铝石榴石结构,反滴工艺下制得的YAG∶Ce³⁺荧光粉的发光强度高于正滴工艺下的同类样品。且相对于普通共沉淀来说,无论正滴还是反滴工艺,通过超声共沉淀方式制得的荧光粉样品均具有更均匀的晶粒粒径、更窄的粒径分布及更高的发光强度。     

Eu2+激活的硅酸锶材料的发光特性

采用高温固相法制备了Sr₃SiO₅ : Eu²⁺黄色发光材料,研究了Eu²⁺浓度及共激活剂等对材料发光性能的影响。结果显示,随Eu²⁺浓度的增大,Sr₃SiO₅ : Eu²⁺材料发射强度先增强后减弱,即存在浓度猝灭效应,根据Dexter理论,其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用。掺入共激活剂Yb、Tm均能提高材料的发射强度。利用InGaN管芯分别激发Sr_2.98Eu_0.01Tm_0.01SiO₅和Sr_2.98Eu_0.01Yb_0.01SiO₅材料,获得了很好的白光发射。     

Origin of the discrepancy between photoluminescence brightness of TAG:Ce and electroluminescence brightness of TAG:Ce-based white LED expected from phosphor brightness

A yellow-emitting Tb(3)Al(5)O(12):Ce(3+) (TAG:Ce) phosphor was coated on blue light-emitting diodes (LEDs) to obtain white LEDs (WLEDs). Since TAG:Ce showed 90% of the brightness of Y(3)Al(5)O(12):Ce(3+) (YAG:Ce), it was expected that TAG:Ce-based WLEDs showed 90% of brightness of YAG:Ce-based ones. However, the TAG:Ce-based WLED showed 74% of the brightness of YAG:Ce-based one. Considering the density and size of the phosphors, the higher density and larger size of TAG:Ce induced a great deal of sedimentation of TAG:Ce particles in an epoxy resin. It is believed that this is one of main reasons for the reduced optical power of the TAG:Ce-based WLED compared to that of the WLED expected from the brightness of TAG:Ce.     

(La,Ce,Tb)BO3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO₃绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO₃的晶体结构和LaBO₃相同,Ce³⁺、Tb³⁺的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5 μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO₃的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO₃的发射和激发光谱中除了有Tb³⁺的特征发射和激发峰外,还有Ce³⁺的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO₃发射光谱和(La,Tb)BO₃的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO₃的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO₄进行比较,两者的发射主峰都在541 nm处, (La,Ce,Tb)BO₃在489 nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO₃的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO₄的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO₃是一种很有应用前景的绿色发光粉。     

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。     

溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂纳米SiO2材料光致发光研究

通过溶胶-凝胶技术制备了掺杂Ce^3＋离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光（PL）性能。X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30nm。对其光致发光谱的测定显示：经450℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce^3＋掺杂的样品在230nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu^2＋掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce^3＋离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce^3＋离子掺杂量对346nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。     

LED白光源用Pr~(3+),Ce~(3+):YAG光纤制备与特性

采用激光加热基座法制备LED白光源用Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料,对所制备材料的荧光光学特性进行了实验分析结果表明,在Pr3+和Ce3+共掺发光过程中,Pr3+离子的发光可以通过Ce3+敏化作用使得其610 nm谱线荧光强度得到有效增强;利用所制备Pr3+,Ce3+:YAG单晶光纤荧光材料与蓝色LED合成产生高效LED光纤白光源,光源的色坐标为(x＝0.322,y＝0.335),显色指数84.3,表明光源品质良好,有望用于未来高效大功率光纤白光源.