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基本信息

項目名稱：
白光LED用近紫外激發(fā)熒光粉的研究
小類：
能源化工
簡介：
白光LED是一種最有發(fā)展前景的綠色照明光源。通過近紫外/紫外光LED芯片激發(fā)三基色熒光粉形成白光LED，具有色彩還原性好、顯色指數(shù)高和光效高等優(yōu)點，成為實現(xiàn)白光LED的有效途徑之一。本文嘗試以鋁硅酸鹽為基質(zhì)，采用高溫固相法制備了系列近紫外/紫外光激發(fā)的熒光粉。研究了制備工藝制度、激活劑Eu2+離子濃度以及種類和助熔劑含量等因素對其結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。
詳細(xì)介紹：
白光LED由于其具有體積小、發(fā)射熱量少、壽命長和對環(huán)境無污染等優(yōu)點，有逐漸取代高強(qiáng)度氣體放電燈成為第四代光源的趨勢。目前商業(yè)化的白光LED使用460nm藍(lán)光InGaN芯片與發(fā)射黃光的YAG：Ce3+熒光粉組合形成，但仍存在發(fā)光顏色受驅(qū)動電壓和熒光粉厚度影響較大，色彩還原性差等缺點。通過近紫外/紫外光LED芯片激發(fā)三基色熒光粉形成白光LED，由于視覺對近紫外光不敏感，使白光LED的顏色由熒光粉確定，色彩還原性和顯色指數(shù)高，光效高,克服了其他熒光粉發(fā)光顏色受驅(qū)動電壓和熒光粉厚度影響較大，色彩還原性差等缺點。成為實現(xiàn)白光LED的有效途徑之一。本文采用高溫固相法制備了SrAl2Si2O8：Eu2+系列熒光粉，研究了灼燒溫度以及助熔劑硼酸濃度和激活劑Eu2+離子濃度對發(fā)光性能的影響，研究了SrAl2Si2O8的微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，以3.0wt%H3BO3為助熔劑，在1250℃灼燒3h可制備發(fā)光性能優(yōu)良的SrAl2Si2O8：Eu2+熒光粉，Eu2+離子的最佳摻雜濃度為2.5mol%，Eu2+離子濃度過大時的濃度猝滅是由電偶極-電四極之間的相互作用引起的。SrAl2Si2O8：Eu2+的激發(fā)和發(fā)射光譜均為寬帶譜，在280～380nm光的激發(fā)下，可發(fā)射峰值波長位于429 nm的藍(lán)色光。

作品圖片

  • 白光LED用近紫外激發(fā)熒光粉的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

作品主要是培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)研究和科技論文撰寫的能力，使其掌握科學(xué)研究的基本程序和方法，具備科技論文撰寫能力，并為同行開展同類研究提供技術(shù)參考。 作品完成的思路是以鋁硅酸鹽為基質(zhì)、Eu2+離子為激活劑，制備近紫外/紫外光激發(fā)的藍(lán)色熒光粉。實驗研究制備工藝制度、Eu2+離子濃度、助熔劑種類和含量等因素對結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。分析實驗結(jié)果產(chǎn)生的原因，得出結(jié)論，撰寫論文。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

通過近紫外/紫外光LED芯片激發(fā)三基色熒光粉形成白光LED，由于視覺對近紫外光不敏感，使白光LED的顏色由熒光粉確定，色彩還原性和顯色指數(shù)高，光效高,克服了其他熒光粉發(fā)光顏色受驅(qū)動電壓和熒光粉厚度影響較大，色彩還原性差等缺點。成為實現(xiàn)白光LED的有效途徑之一。 本文特色和創(chuàng)新之處在于以鋁硅酸鹽代替硅酸鹽作為基質(zhì)制備新型白光LED發(fā)光材料，實現(xiàn)紫外-近紫外激發(fā)發(fā)射藍(lán)色熒光的性能。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

白光LED由于其具有體積小、發(fā)射熱量少、壽命長和對環(huán)境無污染等優(yōu)點，有逐漸取代高強(qiáng)度氣體放電燈成為第四代光源的趨勢。目前商業(yè)化的白光LED仍存在發(fā)光顏色受驅(qū)動電壓和熒光粉厚度影響較大，色彩還原性差等缺點。通過近紫外/紫外光LED芯片激發(fā)三基色熒光粉形成白光LED，由于視覺對近紫外光不敏感，使白光LED的顏色由熒光粉確定，色彩還原性和顯色指數(shù)高，光效高，成為實現(xiàn)白光LED的有效途徑之一。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用高溫固相法制備了SrAl2Si2O8：Eu2+系列熒光粉，研究了灼燒溫度以及助熔劑硼酸濃度和激活劑Eu2+離子濃度對發(fā)光性能的影響，研究了SrAl2Si2O8的微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，以3.0wt%H3BO3為助熔劑，在1250℃灼燒3h可制備發(fā)光性能優(yōu)良的SrAl2Si2O8：Eu2+熒光粉，Eu2+離子的最佳摻雜濃度為2.5mol%，Eu2+離子濃度過大時的濃度猝滅是由電偶極-電四極之間的相互作用引起的。SrAl2Si2O8：Eu2+的激發(fā)和發(fā)射光譜均為寬帶譜，在280～380nm光的激發(fā)下，可發(fā)射峰值波長位于429 nm的藍(lán)色光。

獲獎情況

1、本文在2010年8月在《無機(jī)化學(xué)學(xué)報》第26卷第8期發(fā)表，頁碼1409-1414，并被SCI檢索。 2、曾獲得王大珩獎學(xué)基金學(xué)術(shù)論文獎。 3、獲得挑戰(zhàn)杯我省課外科學(xué)技術(shù)大賽一等獎。 4、獲得我學(xué)校第一屆創(chuàng)新論壇最佳學(xué)術(shù)論文獎。 5、所研究課題獲得國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目一項，現(xiàn)已順利結(jié)題。

鑒定結(jié)果

經(jīng)科技查新，沒有發(fā)現(xiàn)該熒光粉的報道，這是我們的創(chuàng)新性成果。

參考文獻(xiàn)

[1] WangY H, Wang Z Y, ZhangPY. Mater. Lett., 2004,58(26): 3308-3311 [2] Zhang Q., Wang J., Zhang M.,et al. Appl.Phys.A, 2007, 88: 805-809 [3] Zhang Q., Wang J., Zhang M.. Appl.Phys.A, 2008, 92: 195-198 [4] Kuang J.Y., Liu Y.L., Zhang J.X.J.Mater Sci.,2006,41: 5500-5503 [5] Van Uiter L.G.. Journal of Luminescence, 1984,29(1):1-9 [6] Blasse G,Bril A.Philips Research Reports,1968(23):189 [7] Thomas L.B. J.Electrochem.Soc. 1968,115: 1181~1183 [8] Dexter D. L., Schulman J. H, J. Chem. Phys. 1954, 22: 1063

同類課題研究水平概述

1正硅酸鹽(ASiO4)基質(zhì)磷光體技術(shù)公司( Phosphortech corperation)在 2003 年向美國專利局申請并于 2006 年獲得授權(quán)的美國專利US6982045披露了一種熒光粉,其化學(xué)式為:SrxBayCazSiO4∶Eu2+。該熒光粉由固相反應(yīng)制得,其激發(fā)光峰值在360～480nm 之間,并能發(fā)射出較寬波長的黃光,同時也有綠光和紅光發(fā)出,因此稍加改進(jìn)也可以作為單相的白光熒光粉。南京大學(xué)的 Xueliang Zhang 等報道了一種通過高溫固相反應(yīng)法制得的白色熒光粉—Li2SrSiO4∶Eu2+,Ce3+,其在近紫外也有較強(qiáng)的吸收,發(fā)射譜主要由2個較寬的Ce3+的413nm藍(lán)色發(fā)射帶和Eu2+的575nm黃色發(fā)射帶組成。隨著Eu2+和Ce3+摻量的不同,色坐標(biāo)在(0.38 ,0.35)到(0.21 ,0.25)之間變化，因此認(rèn)為這是一種很有前途的單一基質(zhì)白光LED熒光粉。 2 堿土焦硅酸鹽型(A2DSi2O7)基質(zhì)通用公司申請并于2001年獲得授權(quán)的美國專利US6255670披露了一種熒光粉,其化學(xué)式為 A2DSi2O7∶Eu2+(A 是Sr ,Ca ,Ba的1種或幾種,D是Mg和Zn) 。這種熒光粉在還原氣氛中經(jīng)2次煅燒制得,它能在 320～420nm強(qiáng)烈吸收,發(fā)射高強(qiáng)度的綠光,并附帶發(fā)出藍(lán)、紅光，常被用作三基色熒光粉中的綠粉。但其發(fā)光覆蓋了可見光的大部分,因此也可以作為單相基質(zhì)經(jīng)紫外激發(fā)后發(fā)出白光。 3 鎂硅鈣石型(A3MgSi2O8 ,A為Ca ,Ba ,Sr等)基 質(zhì) 2004年底, 韓國J .S. Kim等報道用固相反應(yīng)法制備出了適于近紫外光激發(fā)的Ba3MgSi2O8∶Eu2 +,Mn2 +單一相白光熒光粉,從而使這類熒光粉的研發(fā)獲得較大突破 2006年6月王繼磊等報道了用噴霧熱解溶膠凝膠法制備平均粒徑為4.45μm的同一基質(zhì)Ba3MgSi2O8∶Eu2+,Mn2+三色發(fā)射合成白光的LED熒光體。
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