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

综述了近三年来半导体白色发光二极管(WLED)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。     

LED商用荧光粉的发光特性研究与应用分析

针对LED商用荧光粉在配粉应用中存在的问题,选择450nm的蓝光作为激发波长,以市场上5家企业生产的多款LED商用荧光粉为研究对象,对其发射光谱和激发光谱进行深入的发光特性研究。结果表明:同一企业不同种类(或颜色)的荧光粉发光强度相差很大;同一种颜色不同峰值波长的荧光粉发光强度相差很大;不同企业同一种颜色的荧光粉发光强度相差也比较大。针对上述问题,根据光谱设计原理、实际发光光谱结构以及整体光电色性能的需要,提出了LED荧光粉在高性能LED光源配粉应用中的技术设计思路和方案。     

基于太阳能切削硅粉制备Eu~(2+)激发的直接白光荧光粉及其发光特性研究

以单晶硅太阳能电池切削产生的硅泥为原料,通过氨氮化工艺高温烧结制备了Eu~(2+)激发的直接白光荧光粉,研究了Eu~(2+)掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响.物相分析结果显示,所合成的荧光粉为混合物,主要晶相为Ca_2SiO_4、CaSiO_3和Ca_2Si_5N_8.通过分析荧光光谱,发现荧光粉的有效激发范围为300～450 nm.在370nm近紫外光激发下,荧光粉中主要存在两个发光中心,分别位于470 nm和570 nm,发光颜色趋近于白光,色坐标为(0.327 5,0.386 6),色温为5 705 K(5 431.85℃).通过改变Eu离子掺杂浓度发现:荧光粉发光强度先增大后减小,最佳Eu~(2+)掺杂量为10.0 mol%;超过最佳掺杂浓度,由于离子间的相互作用导致浓度淬灭.通过单一荧光粉配合紫外芯片激发可直接获得白光输出.     

助熔剂H3BO3对白光发光二极管用Li2BaSiO4∶Eu2+蓝绿色荧光粉材料性能的影响

采用燃烧法在700 ℃下成功合成了用做白光发光二极管(WLED)的 Li2BaSiO4∶Eu2+蓝绿色荧光粉,研究了不同摩尔分数的H3BO3对Li2BaSiO4∶Eu2+荧光粉材料晶体结构、颗粒粒径大小、激发光谱和发射光谱性能的影响.结果表明:随着硼酸量的增加,激发和发射光谱有着显著的提高, H3BO3的最佳摩尔分数为0.06.过量硼酸的加入,基质会有新的物相产生.可见适量的H3BO3对白光发光二极管用Li2BaSiO4∶Eu2+蓝绿色荧光粉材料的光学性质有很重要的影响.     

不同形貌BAM蓝色荧光粉制备研究进展

在紫外和真空紫外光激发下,BAM蓝色荧光粉因其高量子效率和色纯度好等优点,目前已在无汞荧光灯、三基色荧光灯、等离子平板显示(PDP)等照明和显示设备中得到广泛应用。工业合成的BAM荧光粉存在合成温度高,颗粒尺寸大且粒度分布不均,难以获得组成均匀的产物,易形成杂相等缺点。另外荧光粉的形貌对其发光性能有着重要的影响。该文总结了近年来国内外不同形貌BAM荧光粉制备技术的研究进展,包括六角片状、棒状、类球形、圆饼状等不同形貌的BAM荧光粉的制备和形成机理。     

助熔剂H3BO3对白光发光二极管用Li2BaSiO4：Eu^2＋蓝绿色荧光粉材料性能的影响

采用燃烧法在700℃下成功合成了用做白光发光二极管（WLED）的Li2BaSiO4∶Eu^2＋蓝绿色荧光粉,研究了不同摩尔分数的H3BO3对Li2BaSiO4∶Eu^2＋荧光粉材料晶体结构、颗粒粒径大小、激发光谱和发射光谱性能的影响.结果表明：随着硼酸量的增加,激发和发射光谱有着显著的提高,H3BO3的最佳摩尔分数为0.06.过量硼酸的加入,基质会有新的物相产生.可见适量的H3BO3对白光发光二极管用Li2BaSiO4∶Eu^2＋蓝绿色荧光粉材料的光学性质有很重要的影响.     

铕钐离子双掺磷酸钇钙白色荧光粉的合成及发光性能

利用高温固相法合成了一种颜色可调的Ca_3Y(PO_4)_3:Eu~(2+)/Sm~(3+)白色荧光粉。X射线衍射图谱证明了掺入Eu~(2+)和Sm~(3+)离子的样品为纯相Ca_3Y(PO_4)_3样品。分析漫反射光谱,样品在250~450nm范围内有较强的吸收,即该荧光粉适用于紫外LED芯片。发射光谱证明,在405nm激发波长下,Eu~(2+)和Sm~(3+)离子被共激发。调节Eu~(2+)和Sm~(3+)离子的掺杂量,其色坐标从蓝绿光区域进入白光区域,最终落在橙红光区域。通过麦卡米经验公式计算该白色荧光粉的相对色温(其色温值为5 058K),进一步证明此荧光粉在室内照明也有着良好的应用前景。研究双掺样品Eu~(2+)离子的荧光寿命也证明了Eu~(2+)与Sm~(3+)之间存在着能量传递,其作用机理主要为电偶极-电偶极相互作用。     

稀土氯磷酸盐体系蓝色荧光粉的研究

针对目前普遍使用的铝酸盐体系的稀土蓝色荧光粉在性能和工艺上的研究尚存的问题,对稀土蓝粉进行了综合技术研究,制备了一种稀土氯磷酸盐体系的蓝色荧光粉.给出了制备工艺,分析了测试结果,对影响其发光性能和物理性能的各种因素进行了试验比对和探讨,并与铝酸盐体系的蓝色荧光粉在合成条件、生产工艺、对原材料的要求、发光性能等方面作了比较.结果表明,采用新方法合成的蓝粉在性能和工艺上优于铝酸盐体系的蓝色荧光粉,而且较大地降低了成本,具有良好的应用前景.     

白光LED用新型高效红色荧光粉的制备及其发光性能研究

用Na＋做电荷补偿剂,Sm3＋做敏化剂,采用高温固相法制备了Ca0.5MoO4：Eu3＋0.25-x,Sm3＋x,Na＋0.25（x=0,0.001,0.003,0.005,0.008,0.01,0.02,0.03,0.05,0.07,0.09）系列红色荧光粉,实验结果表明：Sm3＋的加入没有改变CaMoO4：Eu3＋,Na＋的晶体结构,也没有改变粉体发射光谱的形状和发射峰的位置,而是加宽了荧光粉CaMoO4：Eu3＋,Na＋激发光谱在400 nm左右的吸收峰,有利于样品的激发峰和近紫外LED芯片相匹配,并且提高了荧光粉在615 nm处发射光谱的发光强度.本文主要对Sm3＋提高荧光粉的发光强度的原理进行探讨,研究结果证明在CaMoO4基质中存在Sm3＋-Eu3＋之间能量传递,此外得出Sm3＋的最佳掺杂浓度是0.5 at.%.     

非放射性红色荧光粉的合成和发光

本文采用特殊的灼烧工艺,在还原气氛准封闭体系中合成了SrS:Eu,Er非放射性红色荧光粉.用365nm紫外光激发,测试了样品的发光特性,其实验结果表明,SrS:Eu,Er荧光粉的发射光谱主峰位在620nm,色坐标x=0.620,y=0.375,余辉时间为3h.采用半导体平面工艺技术进行SiO_2包膜,改善了荧光粉的稳定性.     

The development of silicate matrix phosphors with broad excitation band for phosphor-convered white LED

This paper briefly reviews the recent progress in alkaline earth silicate host luminescent materials with broad excitation band for phosphor-convered white LED. Among them, the Sr-rich binary phases （Sr, Ba, Ca, Mg）2SiO4：Eu^2＋ and （Sr, Ba, Ca, Mg）3SiO5：Eu^2＋ are excellent phosphors for blue LED chip white LED. They have very broad excitation bands and exhibit strong absorption of blue radiation in the range of 450-480 nm. And they exhibit green and yellow-orange emission under the InGaN blue LED chip radiation, respectively. The luminous efficiency of InGaN-based （Sr, Ba, Ca, Mg）=SiO4： Eu^2＋ and （Sr, Ba, Ca, Mg）3SiO5：Eu^2＋ is about 70-80 lm/W, about 95 %-105% that of the InGaN-based YAG ：Ce, while the correlated color temperature is between 4600--11000 K. Trinary alkaline earth silicate host luminescent materials MO（M=Sr, Ca, Ba）-Mg（Zn）O-SiO2 show strong absorption of deep blue/near-ultraviolet radiation in the range of 370-440 nm. They can convert the deep blue/near-ultraviolet radiation into blue, green, and red emissions to generate white light. The realization of high-performance white-light LEDs by this approach presents excellent chromaticity and high color rendering index, and the application disadvantages caused by the mixture of various matrixes can be avoided. Moreover, the application prospects and the trends of research and development of alkaline earth silicate phosphors are also discussed.     

双钙钛矿Cs2NaInF6:Mn4+荧光材料的发光性质与LED应用研究

高效红光材料开发是制备温暖照明光源的关键一环.利用氟化物较低的声子能量和较弱的电子声子耦合效应,设计了一种Mn⁴⁺激活的双钙钛矿Cs₂NaInF₆红光材料,对材料的晶格结构、元素组成、表面形貌、能带结构、格位占据情况、激发和发射光谱、量子效率和荧光寿命进行了系统的表征和研究.结果表明,材料在紫外和蓝光区的激发带较宽,在红光区的发射峰半峰宽较窄,且掺杂粒子数分数为0.27%的样品具有最强的荧光发射和最高的量子效率(69%),其荧光寿命为5.65 ms.基于“红-黄-蓝”三色组合的白光LED器件具有较高的显色指数(93.0)和较低的色温(2 914 K),表明了其在暖白光LED器件上的潜在应用价值.     

芴基共聚物共混与InGaN基发光二极管杂合的白光发射

利用红光共聚物(PFO-DBT15)和绿光共聚物共混膜作InGaN基蓝光芯片的荧光下转换材料,PFO-DBT15和PFO-BT35是9,9-二辛基芴(DOF)分别与4,7-二噻吩-2,1,3-苯并噻二唑(DBT)和2,1,3-苯并噻唑(BT)无规共聚的芴基共聚物,通过调节PFO-DBT15与PFO-BT35共混比例实现了有效的共轭聚合物/InGaN发光二极管杂合的白光发射. 这种杂合器件在20mA电流驱动下相关色坐标、色温和色散指数分别是(0.34,0.32), 6798 K和85.     

Pr3+掺杂Sr2LaTaO6红色荧光粉的合成和发光性能分析

寻找能应用于白光LED的红色荧光粉,以稀土氧化物为原料,采用高温固相法制备Pr3+掺杂Sr2LaTaO6系列红色荧光粉,再通过XRD、SEM及荧光光谱仪等仪器对样品的物相结构、形貌特征、荧光特性、衰减寿命和荧光热猝灭等性能进行实验分析。结果表明:样品物相纯正、结晶度好,Pr3+的掺杂没有改变基质的晶体结构;样品可以被蓝光有效激发,发出色坐标为（0663 0,0336 6）的红光;Pr3+的最佳掺杂浓度（摩尔分数）为01%,随着Pr3+掺杂浓度（摩尔分数）不断高于该浓度,其荧光强度和衰减寿命都会递减;样品在室温到400 K这一温度范围内热稳定性良好。表明Pr3+掺杂的Sr2LaTaO6红色荧光粉有望应用于白光LED。     

小分子有机电致发光材料研究进展

 有机电致发光器件（OLED）具有效率高、亮度高、驱动电压低、响应速度快以及能实现大面积光电显示等优点,因其在平板显示和高效照明领域具有极大的应用前景而引起广泛关注。在OLED的制备及优化中,有机电致发光材料包括小分子和聚合物的选择至关重要,其中有机小分子发光材料具有确定的相对分子质量、化学修饰性强、选择范围广、易于提纯、荧光量子产率高以及可以产生红、绿、篮等各种颜色光等优点,一直受到国内外学者的广泛重视。本文综述了近年来国内外有机电致发光小分子发光材料的研究状况,对有机小分子电致发光材料进行分类和评述,并简要介绍了小分子OLED的应用前景和发展趋势。     

白光发射稀土掺杂SrF2上转换荧光粉的研究

通过高温固相法合成了Sr_(0.89)Yb_(0.1)Er_(0.01)F_2和Sr_(0.8495)Yb_(0.15)Tm_(0.005)F_2高亮度上转换荧光粉.在980 nm激光激发下,Sr_(0.89)Yb_(0.1)Er_(0.01)F)2样品发出红色和绿色光(黄绿光),Sr0.8495Yb0.15Tm0.005F2样品发出蓝色光.二者发射的荧光强度均高于商用上转换荧光粉.将以上两种上转换荧光粉按一定比例混合后可以得到不同色温的白光发射荧光材料.该系列材料在防伪、三维显示及白光照明等领域具有潜在应用价值.     

聚合物双层结构实现稳定的白光发射

通过聚乙烯咔唑(PVK)和发绿光的9’9-二辛基芴(DOF)与硒芬(SeH)的共聚物(PFSeH)形成聚合物双层器件结构(ITO/PEDOT/PVK/PFSeH/Ba/A l)实现白光发射.通过优化PVK和PFSeH各层的厚度,得到了光谱稳定的白光发射.在电压为13V时该器件的最大发光效率为0.51 cd/A,相应的亮度为750 cd/m2和色坐标C IE1931为(0.32,0.32).在10~18 V的电压范围内双层器件的白光发射光谱稳定不变.双层器件发白光的原因是由于PVK层的蓝光发射和PFSeH层的绿光发射及PFSeH与PVK双层界面间形成基激复合物的红光发射.     

全光谱LED器件的光色调制及性能

使用SOB480、GAP530、NRL650三种荧光粉作为研究对象,通过不同质量配比的荧光粉进行封装的方法,调制出符合市场需求的全光谱白光LED。通过对3014 LED器件的光效、色温、色坐标、显色指数和发光光谱强度进行研究,最终发现通过色度坐标所选择的荧光粉配比在CIE色度图上对应的色度坐标均可以落在黑体辐射线上,全光谱白光LED器件的显色指数更高,其值均大于90,且发光光谱曲线更加连续。     

新型顶发射有机电致白光二极管的研究

为了提高顶发射白光有机发光二极管(top-emitting white organic light-emitting diodes,TWOLEDs)色谱稳定性，对一种拥有Ag反射镜的新型双蓝光发光单元顶发射器件展开研究，发现结构为Ag/Glass/ITO/MoO₃(5nm)/TAPC(30nm)/TCTA(5nm)/Firpic:TCTA(10%,20nm)/Firpic:TmPyPb(10%,10nm)TPBi(30nm)/LiF(1nm)/Al(0.8nm)/Ag(22nm)/Alq₃(50nm)的蓝光器件具有最佳光电性能，其最高电流效率可以达到9.76cd·A^-1。基于该结构，结合DCJTB荧光染料制备的颜色转换层实现顶发射白光器件。结果表明，当颜色转换层DCJTB浓度为2.5%时，获得了电流效率为2.45cd·A^-1，CIE色坐标为(0.338,0.337)以及显色指数CRI为72的TWOLEDs，器件微腔效应较弱且光谱随电流密度与观测角度改变仅有微弱变化。