白光LED用荧光粉的制备及性能研究

论文摘要

LED（light-emitting diode,发光二极管）照明的提倡不仅有利于社会和环境的可持续性发展,还可以带动相关产业,提升我国照明产业的竞争力。而开发具有良好发光特性的荧光粉是得到高亮度、高发光效率、高显色性白光LED的关键所在。目前国内外都在研究优化固相法生产工艺或开发新制备工艺,以解决荧光粉存在的主要问题——亮度和显色指数偏低。本文对高温固相法制备稀土掺杂YAG(yttrium aluminum garnet,Y3Al5O12.钇铝石榴石)荧光粉这种方法进行了深入研究:通过对YAG荧光粉的温度、时间、掺杂离子种类、掺杂方式等制备工艺的优化,确定了稀土掺杂荧光粉的制备条件;通过XRD、SEM、激光粒度仪、分光光度计和相对亮度仪等仪器,对所制得的三种荧光粉荧光粉进行表征。优化了高温固相法的制备工艺。以优化后高温固相法制备工艺的为基础,采用微波辅助合成-高温热处理两步法,制备了TAG:Ce,Eu荧光粉。用微波辅助合成-高温热处理两步法,可制备出晶粒清晰、表面形状完整,一次粒径在2μm以下,团聚程度较低的TAG:Ce,Eu荧光粉;与传统固相法所制备的荧光粉光谱谱峰位置一致。与传统高温固相反应法相比,采用微波法可以在较短的时间内得到传统固相法需较长时间、较高温度才能形成的TAP中间相;体现了该方法的高效、节能和环保。高温热处理时间控制在2-3h左右,荧光粉综合性能较好。通过分析反应历程,侧面证明了Tb2O3-Al2O3系统中Al离子的分扩散系数可能大于Tb离子。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 稀土掺杂荧光粉的基本概念
• 1.1.1 白光LED简介
• 1.1.2 YAG和TAG基本概念和特性
• 1.1.3 发光的定义和分类
• 1.1.4 荧光粉的发光中心和稀土离子的光谱特性
• 1.2 稀土掺杂荧光粉的应用
• 1.2.1 稀土掺杂荧光粉在白光LED中的应用
• 1.2.2 稀土掺杂荧光粉在照明中的应用
• 1.3 荧光粉的合成方法
• 1.3.1 高温固相合成法
• 1.3.2 溶胶-凝胶法
• 1.3.3 水热合成法
• 1.3.4 共沉淀法
• 1.3.5 均匀沉淀法
• 1.3.6 燃烧合成法
• 1.3.7 喷雾热解法
• 1.4 本课题提出的意义和研究内容
• 1.4.1 背景和意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 本研究的创新点
• 参考文献
• 第二章 实验
• 2.1 主要化学试剂及仪器设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器设备
• 2.2 荧光粉的制备
• 2.2.1 稀土掺杂YAG荧光粉的制备
• 2.2.2 TAG:Ce,Eu荧光粉的制备
• 2.3 表征方法
• 2.3.1 粉体XRD晶相分析
• 2.3.2 粉体的形貌分析
• 2.3.3 粒度分析
• 2.3.4 激发光谱和发射光谱分析
• 2.3.5 相对亮度
• 参考文献
• 第三章 稀土掺杂YAG系列荧光粉
• 3.1 晶相形成过程及机理分析
• 3.2 粉体的形貌观察及粒度分析
• 3.3 激发光谱和发射光谱分析
• 3.3.1 YAG:Ce荧光粉
• 3.3.2 YAG:Ce,Gd荧光粉
• 3.3.3 YAGG:Ce荧光粉
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 TAG:Ce,Eu荧光粉
• 4.1 晶相形成过程及机理分析
• 4.2 粉体SEM观察及粒度分析
• 4.3 TAG:Ce,Eu激发光谱和发射光谱分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 硕士期间发表的学术论文与研究成果
• 致谢