适用于白光led的红色荧光粉的研究进展

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1、适用于白光LED的红色荧光粉的研究进展作者:管理员  来源:照明技术网  时间:2007-09-09关键词:摘要：文章介绍了几种可用于白光ＬＥＤ的红色荧光粉，对比了它们的激发光谱与发射光谱，并对其制备方法进行了简要介绍。关键词：白光ＬＥＤ；红色荧光粉　；1前言白光ＬＥＤ具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、环保、可平面封装、易开发成轻薄小巧产品等优点，被誉为将超越白炽灯、荧光灯和ＨＩＤ灯的“第四代照明光源”，应用前景十分广阔。白光ＬＥＤ的制备形式主要有两种：第一种是将红、绿、蓝三种ＬＥＤ组合产生白光；第二种是用ＬＥＤ激发其它发光材料混合形成白光，即用蓝光ＬＥＤ配合发黄光的荧

2、光粉和红色荧光粉，或者用蓝光ＬＥＤ配合发绿色光和发红色光的荧光粉，或者用紫光或紫外ＬＥＤ去激发红、绿、蓝三种荧光粉等。第二种方法较为典型，其中红色荧光粉在调制白光的色温及改善其显色性等方面起着重要作用。人们一直力图寻找新的基质，开发新组成的红色荧光粉，同时也在不断对现有红色荧光粉的合成方法等各方面进行改进。下面就一些可用于白光ＬＥＤ的紫光、紫外光及蓝光激发的红色荧光粉的物质组成、合成方法及光谱特点等作介绍。2Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ红色荧光粉红色荧光粉Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ是一种微红色晶体，属六方晶系，不溶于水，化学性质稳定。通过对其光致发光性能的研究，发现这种荧光粉在紫外辐照下能得到有效激发，其发射

3、主峰在６２６ｎｍ附近。监控波长为６２６ｎｍ时，激发光谱最强峰位于３３０ｎｍ附近，在２８０～３７５ｎｍ范围内激发强度较高（如图１所示），该荧光粉可匹配发光光谱主峰在３７５ｎｍ以下的紫光ＬＥＤ晶片。兰州大学物理科学与技术学院的王志龙等学者研究了Ｅｕ３＋浓度变化对其发射光谱的影响。当Ｅｕ３＋浓度较低时，发射蓝光和绿光的较高能级５Ｄ１和５Ｄ２的跃迁较为明显，影响这种荧光粉的色纯度。随着Ｅｕ３＋含量的增加，产生交叉驰豫过程，蓝光、绿光发射发生猝灭，可有效改善色纯度。图２是Ｉ６２６/Ｉ５９６随着Ｅｕ３＋含量的增加而变化的曲线。随Ｅｕ３＋含量的增加，红色峰Ｉ６２６与橙黄色峰Ｉ５９６的相对强度比增加，Ｅ

4、ｕ０．０６３＋时达到最大，发射光谱最强峰位置从５４０ｎｍ右移至６２６ｎｍ（如图３所示）。而随着Ｅｕ３＋含量继续增加，发射谱不再有大的变化。Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ红粉的合成方法有以下几种：利用Ｈ２或ＣＯ还原稀土硫酸盐；利用ＣＯ还原稀土亚硫酸盐；用Ｈ２Ｓ或ＣＳ２与稀土氧化物发生硫化反应；在Ｎ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｓ的混和气氛中使稀土氧化物硫化；在Ｓ＋Ｎａ２ＣＯ３＋Ｋ３ＰＯ４混和熔盐体系中使稀土氧化物发生硫化。最后一种方法不仅具有较高的工业生产回收率，而且得到产物的粒度分布较前几种更容易控制，可实现大批量生产。王志龙等利用硫熔法制得Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ的单相产品。初始原料为Ｙ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３，Ｎａ２ＣＯ３和

5、Ｓ。按化学计量比精确称量，把Ｙ２Ｏ３和Ｅｕ２Ｏ３放在一起充分研磨后加入熔融的Ｎａ２ＣＯ３和Ｓ，在１２５０℃的氮气气氛下，灼烧２ｈ得到Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕｘ３＋（０．０１≤ｘ≤０．１０）单相样品。样品形貌呈椭球型，晶粒尺寸在２～４μｍ之间（如图４所示）。另外，用微波辐射法、射频溅射法等方法同样可以制备Ｙ２Ｏ２Ｓ∶Ｅｕ。3Ｃａ１－ｘＳｒｘＳ：Ｅｕ２＋红色荧光粉碱土金属硫化物体系是一类用途广泛的发光基质材料。二价铕掺杂的ＣａＳ及ＳｒＳ可以被蓝光有效激发而发射出红光，因而可用作采用蓝光ＬＥＤ晶片的白光ＬＥＤ的红色成分，可制造较低色温的白光ＬＥＤ，其显色性明显得到改善。中南大学化学化工学院的研究人员采

6、用高温固相法在ＣＯ气氛下合成了红色荧光粉Ｃａ１－ｘＳｒｘＳ：Ｅｕ２＋。按一定的计量比称取ＳｒＳ，ＣａＳ，Ｅｕ２Ｏ３和１％～１０％ｗｔ％的ＮＨ４Ｃｌ后，将所有原料混合均匀，然后再置于箱式高温炉中在９００℃条件下烧结３ｈ制得样品。Ｃａ１－ｘＳｒｘＳ：Ｅｕ２＋系列荧光粉的发射光谱属６００ｎｍ附近的宽带发射，半波宽在７０ｎｍ左右。研究发现，Ｓｒ/Ｃａ的值对发射光谱有着重要的影响，随着Ｓｒ/Ｃａ比的逐渐增大，发射主峰也向长波方向移动，主峰的相对强度也逐渐增大。当Ｓｒ２＋的摩尔浓度ｘ从１降到０（ｍｏｌ·ｍｏｌ－１）时，该荧光粉Ｃａ１－ｘＳｒｘＳ：Ｅｕ２＋的发射主峰也从６０９ｎｍ相应红移到６４７ｎｍ（

7、激发波长４６０ｎｍ）。因此，可根据白光ＬＥＤ的具体要求，灵活调整Ｓｒ/Ｃａ的比例，调制其激发光谱及发射光谱，实现与晶片的良好匹配。该系列荧光粉化学性能不稳定，易潮解，它的应用受到一定的限制。但是可以通过添加辅助剂和作表面处理，有效地减缓荧光粉的潮解、氧化和硫的析出，使该荧光粉的稳定性得到很大地提高。4ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ红色荧光粉以ＺｎＯ作为基质合成的红色荧光材料稳定性较好。红色荧光材料ＺｎＯ：Ｅｕ，Ｌｉ和ＺｎＯ：Ｌｉ＋的最大激发峰范