基于蓝光LED芯片激发的荧光粉研究进展
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基于LED用红色荧光粉研究进展的研究LED(Light Emitting Diode,发光二极管)是一种半导体发光器件,具有体积小、寿命长、节能环保等优点,因此在照明、显示、光通信等领域有着广泛的应用。
而LED的颜色主要取决于发光材料——荧光粉。
荧光粉通过吸收LED发出的紫外光或蓝光,再发射出可见光,从而实现LED的发光。
红色荧光粉作为LED的一种重要发光材料,一直备受关注。
本文将就基于LED用红色荧光粉的研究进展进行探讨。
一、红色荧光粉的发展历程红色荧光粉作为LED的发光材料开发历史已经有几十年的时间。
20世纪60年代初,人们发现了用于红色荧光粉的发光材料——铝酸硫镁锂(MgAlO4:Eu3+)。
之后,人们陆续发现了多种适用于红色LED的荧光材料,如铝酸锶钙(Sr2SiO4:Eu2+),硒化锌(ZnS:Cu)等。
这些荧光材料在不断的优化和改进中,逐渐成为LED的标配材料。
随着LED技术的不断进步和发展,红色荧光粉的发展也在不断地完善和创新。
红色荧光粉不仅要求具有较高的荧光转换效率,还需要良好的抗热性能和光稳定性。
人们不断探索新的红色荧光粉的制备方法和性能调控技术,以满足LED领域的应用需求。
二、红色荧光粉的制备方法目前,红色荧光粉的制备方法主要包括固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。
固相法是一种传统的制备方法,主要是通过固相反应在高温下合成红色荧光粉颗粒。
溶胶-凝胶法则是通过将金属离子与络合剂混合制备成溶胶,再通过加热干燥等步骤形成红色荧光粉颗粒。
共沉淀法是将金属离子和稀土离子同时沉淀成红色荧光粉颗粒。
而水热法则是通过在高温高压下合成红色荧光粉颗粒。
这些制备方法各有优劣,可以根据具体需要选择合适的方法。
红色荧光粉的制备方法除了影响着粉体的颗粒形貌、尺寸和结构等基本性能外,还对其发射光谱和荧光转换效率等光学性能产生影响。
制备方法的优化和改进是提高红色荧光粉性能的关键。
三、红色荧光粉的性能调控技术在LED应用中,红色荧光粉的性能对LED的性能和品质至关重要。
基于LED用红色荧光粉研究进展的研究LED是一种半导体光源,广泛应用于室内照明、汽车灯具、显示屏等领域。
而LED的光色由荧光粉的选择和能量转换来决定。
研究LED用红色荧光粉的性能和制备工艺,对于LED的性能提升和市场应用具有重要意义。
红色荧光粉是LED中常见的一种荧光粉,其在LED显示屏等领域有着广泛的应用。
在过去的几年里,基于LED用红色荧光粉的研究进展迅速,涌现出了许多具有潜力的新材料和新技术。
本文将从红色荧光粉的特性、制备工艺、性能优化等方面进行综述和分析,旨在全面展现基于LED用红色荧光粉的研究进展。
一、红色荧光粉的特性红色荧光粉是一种能够将蓝光或紫外光转化为红光的材料。
其主要特性包括发射光谱峰值波长、发射光谱半峰宽度、发射光强度等。
这些特性对于LED的发光性能和颜色稳定性有着重要的影响。
近年来,研究人员不断尝试新的红色荧光粉材料,以寻求更高的发光效率和更好的颜色稳定性。
使用稀土离子掺杂的荧光粉可以调控其发光性能,实现更广泛的发光谱范围和更高的发光效率。
采用新型的包覆材料和制备工艺,也能够提高红色荧光粉的发光效率和稳定性。
红色荧光粉的制备工艺对于其性能和品质具有至关重要的影响。
常见的制备工艺包括溶胶-凝胶法、固相反应法、共沉淀法等。
每种制备工艺都有其优缺点,研究人员需要根据具体的应用需求和材料特性选择合适的工艺。
近年来,一些新型的制备工艺如水热法、微波合成法等也逐渐受到关注。
这些新型工艺能够实现红色荧光粉的粒度控制、形貌调控和晶体结构优化,为红色荧光粉的性能提升提供了新的途径。
红色荧光粉的性能优化是当前研究的重点之一。
在过去的研究中,研究人员通过调控荧光粉的晶体结构、掺杂离子种类和浓度、改善包覆材料等途径,取得了一系列重要的成果。
通过合理选择掺杂离子种类和配比,可以实现红色荧光粉的发射光谱峰值波长的调控,使其更好地匹配LED的激发光源。
优化包覆材料的选择和工艺,可以有效改善红色荧光粉的光学性能和热稳定性。
基于LED用红色荧光粉研究进展的研究一、红色荧光粉在LED中的应用红色荧光粉是一种光学材料,能够将蓝光或紫外光转换成红光。
在LED照明中,可以通过LED芯片发出蓝光,然后经过红色荧光粉的转换,最终得到红光。
这种结构可以实现LED红光的发射,同时也能够满足人们对不同色彩的需求,使LED灯具具有更好的色彩表现能力。
除了红色荧光粉外,还有绿色和蓝色荧光粉用于LED的色彩调控,通过不同颜色的荧光粉搭配,可以实现LED照明的全色温调控,满足不同场景下的照明需求。
红色荧光粉在LED照明中的应用是非常广泛的,是LED发光颜色实现的关键材料之一。
二、红色荧光粉的性能要求红色荧光粉在LED照明中的应用,对其性能有着较高的要求。
首先是光谱性能要求,红色荧光粉需要能够将蓝光有效转换成红光,且转换效率高,发光稳定性好,不易出现光衰现象。
其次是耐高温性能要求,LED发光过程中会产生热量,红色荧光粉需要能够在高温环境下保持稳定的发光性能,具有一定的热稳定性。
还需要具有良好的湿热稳定性,抗紫外线性能和耐化学腐蚀性能,以保证LED的长期稳定工作。
红色荧光粉的颜色均匀性、颗粒大小和分布均匀性、耐磨损性等性能也是需要考虑的。
如何研究和改进红色荧光粉的性能,成为LED照明技术中急需解决的问题之一。
三、红色荧光粉的研究进展1. 红色荧光粉的制备方法红色荧光粉的制备方法包括固相法、水热法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等多种方法。
溶胶-凝胶法是一种较为常用的方法,可通过控制溶胶和凝胶的化学成分、溶胶的浓度和沉淀速率等参数,来调控红色荧光粉的颗粒大小和分布均匀性。
还有一些新型的红色荧光粉制备方法被提出,比如纳米材料掺杂、表面修饰等,可以通过改变材料的结构和成分,来提高红色荧光粉的发光效率和稳定性。
这些制备方法的研究,为提高红色荧光粉的性能提供了新的途径和思路。
针对红色荧光粉的性能要求,已经有很多研究工作进行了探讨和改进。
通过控制荧光粉的化学成分和添加适量的杂质离子,可以提高其光谱性能和发光效率,使LED的发光更加稳定和高效。
基于LED用红色荧光粉研究进展的研究LED(Light Emitting Diode)是一种半导体发光装置,其发光原理是电子通过半导体材料的能带跃迁而产生光。
LED有很多应用领域,其中一项重要的研究方向是基于红色荧光粉的LED技术。
红色荧光粉是一种可以将蓝光转换成红光的材料,其实质是通过吸收蓝光的能量后激发荧光分子并发射红光。
红色荧光粉在LED技术中的应用主要有两个方面:提高白光LED的色域和提高红光LED 的亮度。
红色荧光粉可以用于提高白光LED的色域,使其能够较好地显示出自然光的颜色。
传统的白光LED主要是通过蓝光LED和黄色荧光粉的混合产生的,但其色域范围较窄,无法真实地呈现出各种颜色。
而使用红色荧光粉可以将一部分蓝光转换成红光,从而使白光LED的色域范围更广,能够更准确地还原出各种颜色的光线。
红色荧光粉还可以用于提高红光LED的亮度。
单独的红光LED亮度较低,无法满足一些高亮度应用的需求,比如显示屏幕。
通过添加红色荧光粉,可以将蓝光转换成红光,从而提高红光LED的亮度。
这种方法被广泛应用于显示屏幕、照明等领域,提高了红光LED 的亮度和可见性。
红色荧光粉在LED技术中的应用还存在一些问题,需要进一步研究和完善。
红色荧光粉的效率需要提高。
由于荧光分子的限制,目前红色荧光粉的效率较低,需要更多的能量才能激发其发光。
如何提高红色荧光粉的效率,是一个亟待解决的问题。
红色荧光粉的稳定性需要改善。
由于红色荧光粉在长时间的使用中容易发生性能衰减和色彩变化,导致LED的亮度和色域失真。
如何改善红色荧光粉的稳定性,提高LED的寿命和稳定性,是一个需要重点关注的问题。
红色荧光粉的价格也是一个限制其广泛应用的因素。
目前,红色荧光粉的制备成本较高,导致LED产品的成本较高,限制了其在市场上的普及。
如何降低红色荧光粉的制备成本,提高其经济性,是一个需要解决的问题。
基于红色荧光粉的LED技术在提高白光LED的色域和红光LED的亮度方面取得了一定的研究进展,但仍面临着效率、稳定性和成本等方面的挑战。
荧光粉发展现状与趋势首先因为LED只能发单色光,所以白光LED主要是由以下方式混合出来。
方法1为多晶片混光技术,分别把红、蓝、绿3晶片或蓝光、黄光双晶片固定于同一封装体内部,再经由调整各晶片的电流大小,调整各晶片的出光量来控制混光比例,以达到混成白光的目标。
其中又以红、蓝、绿多晶片混光技术呈现的色彩饱合度及演色性(Color Rendition)最佳,但还须克服晶片光衰程度、热源过度集中产生散热封装等问题。
若有任何一晶片提早失效,就无法得到所需白光的光源。
方法2是以紫外光LED激发均匀混合之蓝色、绿色、红色萤光粉,使其激发出一定比例之3原色进行混光而输出白色。
三波长白光发光二极体具有高演色性优点,但却有发光效率不足及混光不均的缺点。
方法3在蓝光LED的周围= 充混有黄光YAG(Yttrium Aluminum Garnet)萤光粉的胶,并使用波长为400~530nm的蓝光LED,发出光线激发黄光YAG萤光粉产生黄色光,但同时也与原本的蓝光混合,进而形成蓝黄混合之二波长的白光。
然后我主要介绍的是方法二,荧光粉涂敷光转变法是制造白光LED 的主要途径之一,目前已经商业化的产品绝大多数是用这种方法制造的。
在这种方法中,荧光粉作为光的转换物质,所起的作用是至关重要的,它直接影响白光LED产品的发光效率、使用寿命、显色指数、色温等主要指标。
随着LED 芯片技术的突破,LED 发光效率将逐步接近其理论发光效率,荧光粉的性能好坏将直接决定LED 光源的产品性能。
目前能够匹配蓝光、近紫外光或其它芯片的荧光粉还不多,需要开发发光效率高、使用寿命长、显色指数高、物理性能和化学性能更加稳定、制备工艺更为简单的荧光粉。
通过激发荧光粉来形成白光。
在实现白光LED的各种方法中,荧光粉转换法是已经得到应用并且具有潜力的方法。
PC—LED的发光原理是:在低压直流电的激发下,Ga(In)N芯片发射蓝光(~460nm)或近紫外光(~395nm),激发涂覆在芯片上面的荧光粉发射出可见光,并混合组成白光。
YAG:Ce3+荧光粉合成方法的研究进展调研人:裴良荣摘要:综述了目前白光LED用黄色荧光粉YAG:Ce3+的几种合成方法,主要包括高温固相法、溶胶—凝胶法、共沉淀法,并对这些方法的优缺点进行比较,展望该领域的发展趋势。
关键词:白光LED YAG:Ce3+合成方法前景1 前言20世纪90年代,日本日亚公司中村修二教授研制出基于氮族化合物的蓝光LED芯片,并提出基于蓝光芯片涂覆黄色荧光粉的白光LED照明技术,引起各国研究机构的高度重视。
LED具有体积小、节能、环保等优点,在照明市场上有良好的发展前景,成为第四代照明光源。
目前,白光LED芯片主要采用InGaN/GaN的多量子阱结构,其发光波长范围在450nm—470nm,在蓝光芯片上涂覆一层YAG:Ce3+黄色荧光粉,由蓝光芯片激发,利用芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光混合互补实现白光LED照明。
白光LED用黄色荧光粉YAG:Ce3+不仅要求具有优良的发光特性,而且在颗粒尺寸、均匀度以及形貌的方面要求较高,根据高等[1]研究,其合成方法应该有以下几点要求:(1)化学成分配比准确;(2)原料纯度高;(3)原料成分分布均匀;(4)产物无团聚;(5)产品粒度小,尺寸分布均匀且形貌接近球形。
结合上述要求,合成具有优良性质的YAG:Ce3+黄色荧光粉的关键为选择合适的合成方法。
目前,合成YAG:Ce3+黄色荧光粉主要有高温固相法、溶胶—凝胶法、共沉淀法、燃烧法等,本综述主要介绍以上3种方法,并对其各自优缺点进行比较。
2 YA G:Ce3+荧光粉的合成方法由于自然界中钇铝石榴石矿(Y2Al3O5)很少,且纯度不能满足要求,因此制备YAG∶Ce3+荧光粉的方法主要有两大类———固相法和软化学法。
其中,软化学法包括溶胶-凝胶法、沉淀法、燃烧法、喷雾干燥法等。
2.1固相反应法高温固相合成法[8-11]是一种经典的合成方法,目前市售荧光粉多为固相法合成。
此法一般是将达到要求纯度和粒度的Y2O3、Al2O3、CeO2粉末按一定化学计量比配料并加入适量助熔剂(如BaF2、AlF3等),通过机械研磨混匀,然后在弱还原气氛中于1600℃左右进行高温焙烧,再经研磨、洗涤、烘干、筛选而得YAG∶Ce3+荧光粉。
蓝光激发红色荧光粉的研究进展及其在白光LED 中的应用*柏朝晖,张希艳,刘全生,卢利平,米晓云,王晓春(长春理工大学材料科学与工程学院,长春130022)摘要 蓝光L ED 芯片激发黄色荧光粉是目前白光L ED 的主要实现方式,引入红色荧光粉对调整白光L ED 的显色指数及色温有重要意义。
重点介绍和评述了可被蓝光激发且具有宽发射带的硫化物、氮化物、铝酸盐等几种体系红色荧光粉的发光性质、最新研究成果及在白光L ED 中的应用。
对比发现,氮化物荧光粉可被从近紫外到可见绿光有效激发,随基质组成的不同,可发出峰值波长为600~650nm 的红色荧光,且由于其优良的化学稳定性、热稳定性成为最有前途的一类红色荧光粉。
采用两种以上的荧光粉代替单一黄色荧光粉,有利于调整白光L ED 的色温,提高显色指数。
关键词 蓝光激发 红色荧光粉 白光LEDResearch Progress and A pplications of Blue Light Ex cit edR ed Phosphors for white LEDBA I Zhaohui,ZHANG Xiyan,LIU Q uansheng,LU Liping,M I Xiaoyun,WA NG Xiaochun(School of M ater ials Science and Eng ineering ,Chang chun U niver sity o f Science and T echno lo gy ,Chang chun 130022)Abstract Blue lig ht em itting diodes (L EDs)chip ex cited yellow phosphor is the main w ay to achiev e w hite L EDs.It is impo rtant to intro duce red phosphor into y ellow phosphor on the adjustment of the color index and co lor temper ature of w hite L EDs.T his paper emphatically presents and r eview s the lum inescent pr operties,latest r esear ch dev elo pment and applicatio n on w hite L ED o f the br oad band emission red phosphors of sulfide,nitr ide,aluminate pho sphor s ex cited by blue chips.T hro ug h co ntr ast,it is found t hat nitr ide pho sphor is the most pr omising ty pe of red pho sphor because it can be effectively ex cited fr om the near ult raviolet to gr een lig ht,emits red fluo rescence peaking for m 600nm to 650nm follow ing v ario us of the matr ix co mpo sition and has excellent chemical stability,thermal stabili ty.T wo or mor e phospho rs instead o f single yellow pho sphor are conductiv e to adjust the co lo r temperatur e of w hite L ED and to impr ove the color render ing index.Key words blue light ex citation,r ed pho sphor ,w hite L ED*吉林省科技发展计划项目(20080511;20090348);吉林省教育厅 十一五 科学技术研究项目(2009JYT 10);长春市科技局项目(2009141)柏朝晖:女,1967年生,教授,主要从事稀土发光材料研究 张希艳:通讯作者,女,博士生导师,主要从事稀土发光材料研究 T el:0431 ******** E mail:x iyzhang@1993年日本日亚化学公司[1,2]成功研制了以蓝宝石为衬底的高亮度蓝色LED,并很快产业化。
基于LED用红色荧光粉研究进展的研究近年来,红色荧光粉在LED(Light Emitting Diodes,发光二极管)照明领域的研究进展取得了显著的突破。
红色荧光粉是一种能够将蓝光转换为红光的材料,通过将其应用于LED中,可以实现白光的发光,从而在照明应用中具有广泛的潜力。
传统的LED照明灯具通常使用磷光粉来实现白光发射,但这种方式往往存在色彩还原度低、能效较差等问题。
而红色荧光粉基于蓝光激发红光的发光机制,可以提供更高的色彩还原度和光效,因此成为了改善白光LED照明品质的重要手段。
首先,从材料设计上来看,近年来研究者们对红色荧光粉的结构和组分进行了深入的研究。
通过调控红色荧光粉的配比和晶体结构,可以实现更高的发光效率和色纯度。
例如,一些研究中采用了双层荧光体系,结合不同的激发波长和发射波长,提高了发光效率和光谱纯度。
同时,也有研究提出了一些新型的红色荧光粉,如硅酸盐、钼酸盐等,这些材料在发光效果和稳定性方面均有较大的优势。
其次,研究者们还通过合理的粉末制备和封装技术来提高红色荧光粉的发光性能。
例如,一种常见的方法是采用共振能量转移(REX)技术来增强红色荧光粉的发光效率。
这种技术通过调整荧光粉的粒径和掺杂离子之间的距离,实现了更高的能量转移效率,并提高了LED的整体发光效率。
此外,还有一些研究采用了纳米化技术,制备了红色荧光粉纳米颗粒,这些纳米颗粒在发射强度和色纯度上都具有较好的表现。
最后,基于红色荧光粉的LED照明技术也不断得到了实际应用。
目前,一些厂商已经开始将红色荧光粉应用于商业化的LED产品中,如LED灯泡、LED显示器等。
这些产品表现出优越的色彩还原度和亮度效果,得到了用户的认可和青睐。
此外,还有研究者进一步研究了红色荧光粉与其他色彩荧光粉的组合应用,以实现更广泛的色彩表现和应用需求。
总之,红色荧光粉在LED照明领域取得了显著的研究进展。
通过结构设计、粉末制备和封装技术的改进,红色荧光粉的发光性能得到了显著提高。
基于LED用红色荧光粉研究进展的研究近年来,基于LED(Light-Emitting Diode)用红色荧光粉的研究取得了重要进展。
这些进展主要包括荧光粉的制备方法的改进,荧光粉的性能优化以及在LED应用中的研究。
制备方法的改进是基于LED用红色荧光粉研究的重要方面。
过去荧光粉的制备主要采用传统的固相合成方法,这种方法的缺点是反应时间长、温度高、物质资源浪费,并且无法得到高纯度的荧光粉。
近年来,研究人员开始采用溶液法制备荧光粉,这种方法具有简单、快速、能耗低的优点。
研究人员还改进了制备荧光粉的反应条件,使得反应时间更短、温度更低,并且通过对反应过程中的各个参数进行优化,得到了高纯度且颗粒均匀的荧光粉。
荧光粉的性能优化也是基于LED用红色荧光粉研究的重要内容之一。
荧光粉的性能主要取决于其发光效率、发光强度和发光波长。
研究人员通过调节溶液的成分、反应的温度和时间,以及改变荧光粉的结构和组分,使其发光效率得到了显著提高。
研究人员还进行了针对不同应用需求的荧光粉性能优化研究。
在LED显示屏中,要求荧光粉的发光强度高、色彩鲜艳,研究人员通过调整荧光粉的浓度和颗粒大小,使其在显示屏中显示出良好的效果。
在LED应用中的研究是基于LED用红色荧光粉研究的重要领域之一。
随着LED灯具的发展和应用范围的扩大,对红色荧光粉在LED中的应用提出了新的要求。
研究人员使用荧光粉技术实现了冷暖色调可调的LED灯具,通过控制荧光粉的种类和比例,实现了LED灯光的色温可调。
荧光粉技术还被应用于LED显示屏、照明和室内装饰等领域。
研究人员还研究了荧光粉在LED芯片的封装中的应用,通过在芯片封装过程中加入荧光粉,实现了LED灯具的发光效果的优化。
基于LED用红色荧光粉的研究取得了重要进展,荧光粉的制备方法得到了改进,性能得到了优化,并且在LED应用中取得了显著进展。
这些研究成果将进一步推动LED技术的发展,促进LED在能源节约、环境保护和照明领域的应用。
白色发光二极管用荧光粉研究进展(1)——蓝光或近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉摘要:综述了半导体白色发光二极管(wLED) 用荧光粉的研究进展。
主要从蓝光芯片激发和近紫外光芯片激发的角度分别介绍了红粉、绿粉、黄粉、蓝粉以及单基质白色荧光粉的研究概况,对性能较好的荧光粉作了重点推介,同时也综述了WLED器件的最新进展。
指出了目前该领域存在的问题并对其发展趋势作了简要展望。
关键词:白光LED;固态发光;荧光粉;综述一、引言:半导体白色发光二极管是近十多年发展起来的一种新型固态照明器件。
与传统的白炽灯、荧光灯和紧凑型节能灯相比,WLED具有效率高、寿命长、体积小、响应快速、无污染、节能等优点,被称为“第四代照明光源”。
各国纷纷投人巨资研究,发展产业。
按产生白光的途径,WLED可分为下面3类:①荧光转换型在低压直流电(一3V)的激发下,半导体芯片发射蓝光(一460nm)或近紫外光(一395nm),激发涂布在它上面的荧光粉发出更长波长的可见光,并组成白光;②多芯片组合型:多个半导体芯片分别发射红、绿、蓝光,并组合成白光;③单芯片多量子阱型:同一半导体芯片发射多种颜色的可见光并组合成白光。
目前和今后一段时期,pc一WLED都是市场上占主导地位的产品。
二、适用于蓝光发射半导体芯片激发的荧光粉2.1 黄粉蓝光与黄光组合能够形成自光,因此能被蓝光激发而发射黄光的荧光粉(简称黄粉,以下同)有着简单、实用的优势。
目前商业用黄粉主要是YAG:Ce通常以高温固相法在还原气氛中16以)℃下烧结制得,样品在芯片-460mn光激发下发射中心位于约一540 nm的宽带黄绿光。
这种方法得到的白光缺乏红区发射,因此显色指数(Colorrenderingindex,CRI)偏低。
通过掺杂其它稀土离子可以改善红区发射。
研究表明{...一,):Y3A15o,2:ce,十中以仆,...或Gd十取代Y,...时,发射红移;掺杂量增加,发射强度减弱。
基于蓝光LED芯片激发的荧光粉研究进展一.引言固体白光发光二极管将成为21世纪新一代节能光源。
要实现白光的重要途径之一是利用稀土发光材料的荧光转换技术,把InGaN半导体管芯发射的460 nm蓝光或400 nm近紫外光转换成白光。
二.黄光荧光粉日本日亚化学公司于1996年首先研制出发黄光系列的钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源。
近年来,科研人员对钇铝石榴石系列荧光粉的制备、物理性能、发光性能进行了大量的研究。
图1为采用不同方法合成的YAG:Ce荧光粉的发射光谱,从图中可以看出,由燃烧法和固相法合成样品的发射光谱与采用溶胶凝胶法和共沉淀法合成的样品有明显的红移,可能是由于后两种方法得到的样品颗粒较小而导致表明张力较大。
台湾大学刘如熹等用固相法合成了Ce,Gd取代Y,Ga取代Al的Y3Al5O12,研究得出只需少量Ce取代就可实现黄色荧光。
Gd取代Y时,钇铝石榴石荧光粉晶格常数变大,发射光谱最大峰有红移现象。
Ga取代Al时,钇铝石榴石荧光粉晶格常数变大,发射光谱最大峰有蓝移现象。
通过调节Gd,Ga的量可使发射光谱在510~560 nm之间变化。
图1不同方法合成的Y AG:4%Ce荧光粉的发射光谱((a)燃烧法,(b)溶胶凝胶法,(c)共沉淀法,(d)高温固相法)由于商用的发射蓝光的InGaN的发射波长在460 nm附近变动,因此,为了保持发射白光,YAG:Ce3+的发射波长和色坐标也必须相应变动。
为此,可改变Ce3+的掺入浓度或调整Y3Al5O12的组成。
随着Ce3+的掺入浓度的增大,发射峰值移向长波,当以Gd3+部分取代Y+,或以Ga3+或In3+部分取代Al3+,可使Ce3+在Y3-x Gd x Al5O12或Y3Al5-y M y O12(M=Ga3+或In3+)中的发射波长发生相应的变动,随着x的增大,发射波长移向长波;随着y的增大,发射波长移向短波,同时,发光强度都下降。
基于LED用红色荧光粉研究进展的研究近年来,基于LED用红色荧光粉的研究进展迅速。
LED(Light Emitting Diode)是一种发光二极管,具有高效、节能、寿命长等优势,广泛应用于照明、显示、通讯等领域。
而红色荧光粉作为LED的关键材料之一,对于达到红色发光效果起着至关重要的作用。
LED用红色荧光粉的研究主要集中在两个方面:一方面是提高红色荧光粉的光电性能,另一方面是改善红色荧光粉的制备工艺。
在提高红色荧光粉的光电性能方面,许多研究通过改变材料的组分和结构,有效地提高了其发光效率和亮度。
通过调整配合物的结构和选择适当的荧光基团,可以增强红色荧光粉的吸收和发射性能。
通过合理设计荧光粉的表面结构和纳米尺度的调控,可以增加荧光粉的发光效率和色纯度。
一些研究还提出了使用新型的量子点荧光粉来取代传统的有机荧光粉,以提高红色荧光粉的发光效果。
在改善红色荧光粉的制备工艺方面,研究人员提出了多种新的合成方法和制备技术,如溶剂热法、共聚合法、溶胶-凝胶法等。
这些方法不仅能够提高红色荧光粉的掺杂效率和分散性,还能够实现红色荧光粉的粒径调控和形貌调控。
一些研究还采用了等离子体技术和离子注入技术来改善红色荧光粉的材料性能,提高其稳定性和可靠性。
一些研究还探索了将红色荧光粉与其他材料进行复合,以实现更多的功能。
将红色荧光粉与蓝色荧光粉和绿色荧光粉复合,可以实现白光LED的发光。
一些研究还将红色荧光粉与半导体材料进行复合,实现了发光二极管显示器的高亮度和高对比度。
基于LED用红色荧光粉的研究已取得了显著的进展。
进一步提高红色荧光粉的光电性能和改善制备工艺,将有助于LED技术的进一步发展,并推动LED在照明、显示等领域的广泛应用。
蓝光激发余辉型荧光粉的研究进展陈毕达;甘贵生;吴懿平;区燕杰【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2017(031)021【摘要】白光LED具有节能、环保、响应速度快等优点,逐渐成为新一代照明光源,其普遍采用蓝光LED芯片激发黄色YAG:Ce3+荧光粉合成白光的模式.由于这类LED加入直流(DC)/交流(AC)转换器和散热器,使得市售灯具价格偏高,严重阻碍了白光LED的进一步推广.AC-LED采用市电直接驱动,是LED发展的必然方向,余辉型荧光粉使得AC-LED变成了可能.主要针对应用于AC-LED的具有蓝光激发余辉功能的荧光粉的国内外研究现状进行了总结,并对用于消除LED频闪的余辉发生时间、余辉时间长度进行了计算,对余辉强度、余辉衰减速率进行了初步判断,得出荧光粉的余辉时间为6.67 ms≤Tx≤10 ms,余辉强度最小值需大于0.032 mcd/m2,余辉衰减速率满足式(1),且余辉发生在T/2~2 T/3时对于消除频闪最有益.【总页数】9页(P37-45)【作者】陈毕达;甘贵生;吴懿平;区燕杰【作者单位】华中科技大学材料科学与工程学院 ,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院 ,武汉430074;重庆理工大学材料科学与工程学院 ,重庆400054;华中科技大学材料科学与工程学院 ,武汉430074;卓然光电有限公司 ,江门529000【正文语种】中文【中图分类】O614【相关文献】1.蓝光激发红色荧光粉的研究进展及其在白光LED中的应用 [J], 柏朝晖;张希艳;刘全生;卢利平;米晓云;王晓春2.白色发光二极管用荧光粉研究进展(Ⅰ)——蓝光或近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉 [J], 徐修冬;许贵真;吴占超;汪正良;龚孟濂3.蓝光激发KY(MoO4)2∶Pr3+荧光粉微晶玻璃的制备及发光性能研究 [J], 孙强强;亢小红4.蓝光激发CaBiNb2 O9:Li+/Sm3+橙红色荧光粉的制备及发光性能研究 [J], 梁莹;彭跃红;杨尔均;王琦闻;李文禹;聂建全5.蓝光激发的Y_(2.93)Al_(5)O_(12)∶0.07C e^(3+)黄色荧光粉的制备及光致发光[J], 李兆;吴坤尧;王亚楠;曹静;王永锋;鲁媛媛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第46卷 第6期2007年 11月中山大学学报(自然科学版)ACT A S C I E NTI A RUM NAT URAL I U M UN I V ERSI T ATI S S UNY ATSE N I Vol 146 No 16Nov 1 2007白色发光二极管用荧光粉研究进展(Ⅱ)———近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉(续)与器件研究3徐修冬,许贵真,吴占超,汪正良,龚孟濂(中山大学化学与化学工程学院,广东广州510275)摘 要:综述了近三年来半导体白色发光二极管(WLE D )用荧光粉的研究进展。
文章主要从蓝光芯片激发和近紫外光芯片激发的角度分别介绍了红粉、绿粉、黄粉、蓝粉以及单基质白色荧光粉的研究概况,对性能较好的荧光粉作了重点推介,同时也综述了WLE D 器件的最新进展。
指出了目前该领域存在的问题并对其发展趋势作了简要展望。
关键词:白光LE D;固态发光;荧光粉;综述中图分类号:O482131 文献标识码:A 文章编号:052926579(2007)06201252061 适用于近紫外光发射半导体芯片的荧光粉111 红 粉Y 2O 2S:Eu 3+是一种使用得非常广泛的荧光灯用红粉,有人试图将它应用于WLED 领域。
在近紫外光激发下Y 2O 2S:Eu 3+发射红光,只是效率太低。
共惨杂B i 3+后,发光提高近一倍[1]。
Park [2]报道,使用(摩尔分数2108%BaCl 2・2H 2O +0143%H 3BO 3)作助熔剂制备Y 2O 3:Eu3+,B i 3+,发光强度提高至614倍,增强了Y 2O 2S:Eu 3+的红光发射。
人们也在开发一些新的红粉,研究得最多的是白钨矿结构钼(钨)酸盐体系。
主要研究的基质是Na Ln (MoO 4)2:Eu 3+(Ln =Y,La,Eu ),Ca Mo O 4:Eu 3+,Gd 2(MoO 4)3:Eu3+这3种。
Neeraj 等[3]发现,NaY 0195Eu 0105(WO 4)(MoO 4)在393nm 光激发下发射615n m 红光,发光强度是Y 2O 2S:0104Eu 3+,013S m 3+的7128倍,远远超出了传统红粉的发光。
基于蓝光LED芯片激发的荧光粉研究进展一.引言固体白光发光二极管将成为21世纪新一代节能光源。
要实现白光的重要途径之一是利用稀土发光材料的荧光转换技术,把InGaN半导体管芯发射的460 nm蓝光或400 nm近紫外光转换成白光。
二.黄光荧光粉日本日亚化学公司于1996年首先研制出发黄光系列的钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源。
近年来,科研人员对钇铝石榴石系列荧光粉的制备、物理性能、发光性能进行了大量的研究。
图1为采用不同方法合成的YAG:Ce荧光粉的发射光谱,从图中可以看出,由燃烧法和固相法合成样品的发射光谱与采用溶胶凝胶法和共沉淀法合成的样品有明显的红移,可能是由于后两种方法得到的样品颗粒较小而导致表明张力较大。
台湾大学刘如熹等用固相法合成了Ce,Gd取代Y,Ga取代Al的Y3Al5O12,研究得出只需少量Ce取代就可实现黄色荧光。
Gd取代Y时,钇铝石榴石荧光粉晶格常数变大,发射光谱最大峰有红移现象。
Ga取代Al时,钇铝石榴石荧光粉晶格常数变大,发射光谱最大峰有蓝移现象。
通过调节Gd,Ga的量可使发射光谱在510~560 nm之间变化。
图1不同方法合成的Y AG:4%Ce荧光粉的发射光谱((a)燃烧法,(b)溶胶凝胶法,(c)共沉淀法,(d)高温固相法)由于商用的发射蓝光的InGaN的发射波长在460 nm附近变动,因此,为了保持发射白光,YAG:Ce3+的发射波长和色坐标也必须相应变动。
为此,可改变Ce3+的掺入浓度或调整Y3Al5O12的组成。
随着Ce3+的掺入浓度的增大,发射峰值移向长波,当以Gd3+部分取代Y+,或以Ga3+或In3+部分取代Al3+,可使Ce3+在Y3-x Gd x Al5O12或Y3Al5-y M y O12(M=Ga3+或In3+)中的发射波长发生相应的变动,随着x的增大,发射波长移向长波;随着y的增大,发射波长移向短波,同时,发光强度都下降。
使用YAG:Ce制得的白光LED的显色指数在82左右。
为了提高显色指数,研究了YAG:Ce中加入一些的发射红光的稀土荧光粉,或加入发射红光的稀土荧光粉和发射绿光的稀土荧光粉的多色混合的方法,使显色指数提高到92。
在此基础上改进的还有(Y,Gd)3Al5O12:Ce。
除钇铝石榴石结构的黄光荧光粉外,Park等人报道了用高温固相法合成的Sr3SiO5:Eu2+,并将Ba2+和Eu2+共掺杂Sr3SiO5得到橘黄色荧光粉,与Sr2SiO4:Eu2+黄色荧光粉、InGaN蓝光LED芯片组合而成暖白光LED,相关色温Tc在2500-5000 K之间,显色指数高于85。
色坐标为(x=0.37,y=0.32),流明功效为20~32 lm/W。
该体系白光发射的流明功效优于传统的YAG:Ce3++InGaN体系。
与YAG:Ce 相比,Sr3SiO5:Eu2+具有更优的温度特性,随温度升高,YAG:Ce3+发射强度降低,而Sr3SiO5:Eu2+的发射强度逐渐增强。
这可能是由于Sr3SiO5:Eu2+具有更稳定的结构所致。
La1-x Ce x Sr2AlO5黄色荧光粉在450 nm波长激发下,发射谱为宽带谱峰峰值为556 nm,半高宽为116 nm。
随着Ce3+浓度的增加,发射峰值逐渐向长波方向移动。
用该荧光粉制备的白光LED的显色指数和流明效率分别为85和20 lm/W。
其它有关报道蓝光LED激发的黄色荧光粉有:Li2SrSiO4:Eu2+,Ca2BO3Cl:Eu2+,Sr3SiO5:Ce3+,Li+,Ca-α-SiAlON:Eu2+,Li-α-SiAlON:Eu2+,Ba2Si5N8:Eu2+等。
三.绿光荧光粉能被蓝光LED激发的绿光荧光粉不多,主要以卤硅酸盐体系为主。
二价铕激活氯硅酸镁钙Ca8Mg(SiO4)4Cl2绿色荧光粉在460 nm波长的蓝光激发下,发射谱峰值在500 nm附近。
Ca3SiO4Cl2:Eu2+荧光粉,激发光谱峰位于260-470 nm之间,因此它既能与UV LED(350-410 nm)匹配,也能与蓝光LED(450-470 nm)匹配,发射出峰值为505 nm绿色荧光。
硫化物体系主要报道的是Ga2S3:Eu2+荧光粉。
在λex=400 nm和λex=460 nm激发下,发射峰值波长为540 nm,发射峰的半高宽约为50 nm。
Yu等报道了一系列Ca1-x Sr x(Ga1-y Al y)2S4:Eu2+荧光粉,通过改变Ca/Sr和Al/Ga值,研究其晶体结构和发光性能(相对发光强度,半高宽,色坐标)。
研究发现随着Sr2+和Ga3+取代量的增加,Eu2+的发射峰出现明显的蓝移现II象,发射峰值从556 nm变化到496 nm。
硅酸盐体系绿色荧光粉有Ca3Sc2Si3O12:Ce。
其吸收450 nm的蓝光而发射出峰值在505 nm的绿色光,CIE色坐标为(x=0.30,y=0.59)。
当激发波长为455 nm 时,Ca3Sc2Si3O12:Ce3+的发射强度高于(Y,Gd)3Al5O12:Ce黄色荧光粉,但是在150°C 时的温度猝灭却小,因此是一种适合与蓝红光搭配合成白光的荧光粉。
近年来也有关于氮氧化物绿色荧光粉的报道,如β-SiAlON:Eu2+绿色荧光粉,其激发峰位于280~480 nm范围内,发射峰值为535 nm,半峰宽在55 nm左右。
Mn2+–Mg2+共掺γ-AlON(Al1.7O2.1N0.3)荧光粉。
445 nm蓝光激发下,Mn2+和Mn2+–Mg2+掺杂的发射峰值分别位于512和520 nm,色坐标分别为(x=0.173,y=0.685)和(x=0.217,y=0.706)。
Mg2+的共掺显著提高了Mn2+在γ-AlON中的发光强度。
四.红光荧光粉目前,由蓝光芯片与黄色荧光粉或者绿/红荧光粉的组合实现的白光都存在显色指数较低,色温偏高等问题,主要由于发射光谱中缺少红光成分,由此可见红色荧光粉对白光的质量起着重要的影响。
碱土金属硫化物体系是一类用途广泛的发光基质材料,Eu2+激活的CaS和SrS可以被蓝光有效激发发射出红光,因而可以用作蓝光LED芯片的白光LED 红色成份得到的白光LED色温较低,显色性明显改善。
但该系列荧光粉因化学性能不稳定,易潮解,其应用受到一定的限制,通过添加辅助剂和表面包膜可以有效的减缓荧光粉的潮解、氧化和硫析出,使该荧光粉的稳定性得到提高。
庄卫东等合成了Eu2+激活的硫化物和Eu3+激活的碱土过渡金属复合氧化物两个系列的红色荧光粉。
(Sr,Ca)S:Eu2+在460 nm蓝光激发下发射波长为600 nm。
当Ca2+逐步取代Sr2+时,激发和发射光谱的最大波长向长波移动,且峰值明显增强,这样可以通过调节基质中碱土金属阳离子的比例得到不同性能的红光。
Eu3+激活的碱土过渡金属复合氧化物能被紫外、紫光或蓝光LED有效激发。
在460 nm波长的蓝光激发下于600 nm处出现了Eu3+的5D0→7F2的跃迁峰,该荧光粉稳定性好、光衰小、色纯度高,是非常适用的红色荧光材料。
采用Eu3+激活的钼酸盐体系也表现出了优异的发光性能。
Zhao等合成α-Gd2(MoO4)3:Eu3+荧光粉既可以被UV(395 nm)激发也可以在可见光蓝光(465 nm)下激发,发射谱峰值为613 nm。
此外,还有Gd2Mo3O9:Eu3+,CaMoO4:Li3+,Eu3+等,这些材料的红光发射主要来源于Eu3+的特征4f-4f跃迁,由于4f-4f跃迁为宇称禁戒跃迁,其吸收和发射均为窄线谱,而窄线吸收谱对荧光粉在LED中的应用不是很理想。
因此,有研究组通过掺入敏化剂离子Sm3+或者Bi3+,使Eu3+的吸收谱变宽,且红光发光强度明显增强。
Piao等通过碳热还原和氮化方法合成了Sr2Si5N8:Eu2+红色荧光粉,它的激发光谱很宽,覆盖了从紫外到可见光范围,发射谱峰在618~690 nm波长范围内。
表明该荧光粉在450-470 nm InGaN LED的激发下,能够发出红光。
可以作为YAG:Ce3+基的白光LED的红色光补偿成分。
此外Li等在温度高于800℃的超临界氨系统中合成了非晶态的CaAlN3:Eu2+红色荧光粉。
该荧光粉的激发谱范围从紫外区延伸到590 nm,非常适合制造暖白光LED器件。
在460 nm蓝光激发下,CaAlN3:Eu2+的发射谱为峰值位于644 nm的宽峰,但是由于Eu2+的掺杂浓度低,其发光强度比相应的高温固相法合成的荧光粉要低。
五.目前存在的主要问题和今后发展趋势白光LED用荧光粉与荧光灯、等离子显示器(PDP)和阴极射线管(CRT)显示器等用的荧光粉的要求有很大的区别。
首先它要求荧光粉材料能被近紫外或者蓝光波长有效激发且高效率的发射可见光,此外荧光粉的物理化学性能要稳定,不与封装材料、金属引线以及半导体芯片发生反应。
目前商业用的YAG:Ce3+荧光粉由于缺少红光发射部分,因而显色指数偏低,此外其温度猝灭特性较差,发光量子效率随温度的升高而降低。
对于与紫外或近紫外激发匹配的荧光粉,量子效率普遍较低,且绿光、黄光荧光粉比较少,通过各色荧光粉组合成的白光LED 对蓝光存在再吸收问题,使得颜色的再现性较差。
要解决以上问题,今后应着重从以下几个方面改进现有的白光LED荧光粉:(1)研究采用条件和合成方法简便,成本较低的软化学方法合成荧光粉。
通过这些方法合成的荧光粉具有二次特性好的优点,从而提高荧光粉的光效。
(2)在原有灯用荧光粉的基础上,通过稀土、碱土金属掺杂改变荧光粉的晶体性质,从而改变荧光粉的激发光谱,达到与当前LED的最好匹配,提高白光LED的光效。
(3)开发能被紫外及近紫外LED芯片激发的具有宽带激发谱的单一基质白光荧光粉,使得荧光粉的发光光谱和发光强度不会随着电流的变化发生明显改变,提高白光LED的色彩稳定性。
(4)寻找与LED发射谱匹配好,即激发谱带尽可能宽而发射谱为窄带光谱的红、绿、蓝荧光粉以提高发光颜色纯度。
(5)通过粉体的后续处理,如包覆,提高荧光粉的稳定性以及抗紫外辐射特性。
IV参考文献[1]张新民,吴昊,曾和平等.一种黄绿光LED用荧光粉:Ga2S3:Eu2+.无机化学学报,2007,23(5):933-936[2]李建宇.稀土发光材料及其应用[M].北京:化学工业出版社,2003,25[3]解文杰.白光LED用硅基氮氧化物荧光粉的研究.中国科学技术大学博士学位论文,2010[4]杨志平,刘玉峰,王利伟等.用于白光LED的单一基质白光荧光粉Ca2SiO3Cl2 Eu2+,Mn2+的发光性质.物理学报,2007,56(1):546-550[5]山田健一,Ca(Eu1-xLax)4Si3O13红色荧光粉的研究及其在三基色白光LED上的应用.中国照明电器,2005,8:24-29[6]Yang Z.P.,Wang S.L.,Yang G.W.,Tian J.,Li P.L.,Li X.,Luminescent propertiesofCa2BO3Cl:Eu2+yellow-emitting phosphor for white light-emittingdiodes[J].Mater.Lett.,2007,61(30):5258-5260[7]Jang H.S.,Jeon D.Y.,Yellow-emitting Sr3SiO5:Ce3+,Li+phosphor forwhite-light-emitting diodes and yellow-light-emitting diodes[J].Appl.Phys.Lett.,2007,90: [8]Xie R.J.,Hirosaki N.,Sakuma K.,Yamamoto Y.,Mitomo M.,Eu2+-dopedCa-α-SiAlON:A yellow phosphor for white light-emittingdiodes[J].Appl.phys.Lett.,2004,84(26):5404[9]Xie R.J.,Hirosaki N.,Mitomo M.,Takahashi K.,Sakuma K.,Highly efficientwhite-light-emitting diodes fabricated with short-wavelength yellow oxynitride phosphor[J].Appl.Phys.Lett.,2006,88:。