【正文】 、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好；但是仍存在一致性差、色溫隨角度變化的缺點，但這種方案具有成熟的熒光粉和高效、可靠的藍(lán)光光源，最高的流明效率，是目前普遍采 用的技術(shù)路線。 1. 紅色熒光粉研究的意義 考慮到技術(shù)和成本的優(yōu)勢，目前藍(lán)光 LED芯片＋熒光粉成為白光大功率 LED技術(shù)的主流。 2. 白光發(fā)光二極管用熒光粉的發(fā)展 WLED用熒光粉從顏色上分類，主要有黃粉、藍(lán)粉、綠粉和紅粉四類，下面究其現(xiàn)狀和發(fā)展進(jìn)行介紹． 1). WLED用黃色熒光粉 在生產(chǎn)中，藍(lán)光 LED+黃色熒光粉模式的 WLED技術(shù)最為成熟，這也是目前商品化 WLED 產(chǎn) 品 的 主 要 實 現(xiàn) 形 式 ， 其 中 所 用 的 黃 色 熒 光 粉 多 為Y3xGdxAl5yGayO12:Ce(簡寫為 YAG:Ce)。 目前商品化的 WLED用鋁酸鹽類黃色熒光粉主要有兩類，即日亞化學(xué)的Y3xSmxAl5yGayO12:Ce(簡稱為 YAG:Ce)和歐司朗的 Tb3xyRExCey(Al， Ga)5O12(簡寫 9 為 TAG:Ce)。目前已有少量產(chǎn)品使用，而硅基氮氧化物 熒光粉由于其制程困難，尚未見正式產(chǎn)品推出。近年來，陸續(xù)開發(fā)出許多 WLED用新型紅色熒光粉，如 硅酸鹽、鎢鉬酸鹽、鋁酸鹽及氮 (氧 )化物熒光體等。該類材料由于具有結(jié)構(gòu)多樣、性質(zhì)穩(wěn)定、高共價 性等特點，因而其發(fā)光顏色極為豐富，覆蓋了整個可見光區(qū)域，同時其激發(fā)范圍較寬，可以被紫外、紫光甚至藍(lán)光等有效激發(fā)，而且熱穩(wěn)定性也相當(dāng)好。 3). WLED用綠色熒光粉 WLED用綠色熒光粉既是組成三基色 WLED中的重要組分，同時也可以直接 10 與 LED封裝制得發(fā)光效率大大超過綠色 LED芯片的綠光 LED。 4). WLED用藍(lán)色熒光粉 藍(lán)色熒光粉主要用在紫外 LED中制備三基色 WLED，由于紫外 LED的技術(shù)相對不成熟，該方面的工作目前尚不是很多。 目前，我國照明用電約占社會總用電量的 12%，而城市公共照明則在我國照明耗電中占到約 30%。隨機(jī)接受采訪的幾名駕車者和路人都表示：這條徹底 ―變臉 ‖后的街道，感覺比原來偏黃的鈉燈要明亮許多；司機(jī)們的普遍反應(yīng)是，可能是因為更清晰的原因，這條路在晚上好像比原來 ―更寬 ‖了。 稀土具有優(yōu)良的光學(xué)性能，可以作為激光、熒光和電光源材料。稀土熒光材料是一類新型發(fā)光材料其性能優(yōu)越，光亮度很高，尤其節(jié)能效果顯著，用途十分廣泛。除此之外，稀土熒光材料更多地應(yīng)用在照明光源 材料當(dāng)中。近年來，由于節(jié)能的需要，普通的熒光粉越來越多地被三基色稀土熒光材料所取代。氧化銪大部分用于熒光粉。 在多聚釩鹽酸中，釩可采用 VO4四面體、 VO5四角錐、 VO6八面體等配位構(gòu)型，由釩氧多面體連接而成的多聚釩氧酸根具有豐富的結(jié)構(gòu)類型和電子特性。 稀土釩酸鹽中稀土離子的發(fā)光性質(zhì)研究已日益受到人們的重視 [1517]YVO4: Eu熒光粉已應(yīng)用于彩色電視和高壓燈管中。其中鉬酸鹽體系紅色熒光粉與其它體系相比顯示了突出特點： (1) 能夠有效吸收 400 nm 附近的激發(fā)光； (2) 與常用的 Y2O2S:Eu3+紅色熒光粉相比，相對亮度較高，約為前者的 [10]； (3)在空氣中燒結(jié)即可，燒結(jié)溫度 (700~900 ℃ )顯著低于硅酸鹽、鋁酸鹽體系 (1200 ℃ 以上 )[1112]； (4)性質(zhì) 穩(wěn)定，綠色無毒，在紫外線輻射下不會產(chǎn)生硫化物等有毒氣體 [1314]，最強(qiáng)發(fā)射峰位于 615 nm 附近，發(fā)光顏色純正。 固相反應(yīng) 固相反應(yīng)法是工業(yè)生產(chǎn)、實驗室最常用的熒光粉制備方法。這種方法操作簡單但粒度較大，會有成分偏析的現(xiàn)象，這樣會降低發(fā)光效率，若灼燒溫度偏高則會燒結(jié)嚴(yán)重在最后研磨時會破壞激活劑所在的晶格位置從而導(dǎo)致發(fā)光效率的降低。研究表明 [1920]子與片基間加入適當(dāng)長度的連接臂可使雜交效率提高上百倍 [21]。 溶膠 凝膠法 溶膠一凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無機(jī)化合物或無機(jī)材料的重要方法，在軟化學(xué)合成中占有重要地位。此方法合成出的產(chǎn)品具有顆粒小組成均勻，樣品合成溫度低降低了能耗，但此方法每次處理量小且加入有機(jī)物后會增加成本。然而，水熱反應(yīng) 產(chǎn)物對水熱合成條件較為敏感，即便是相同的原料及其比例，體系 pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間的微小差別都可能導(dǎo)致不同的反應(yīng)產(chǎn)物 . 熒光粉作為一種光學(xué)功能材料，其性能嚴(yán)格地受原料及其制備工藝技術(shù)的控制。我們采用固相法制備稀土離子摻雜的 鉬酸鹽 熒光粉和釩酸鹽熒光粉，并對其結(jié)構(gòu)特性及發(fā)光性能進(jìn)行研究。 ： 1) 準(zhǔn)確計算并稱取起始反應(yīng)物； 2) 按設(shè)定 x值準(zhǔn)確稱量 NH4VO3， Eu2O3， Y2O3 的質(zhì)量； 3) 分別加入預(yù)先清洗干凈的瑪瑙研缽中，仔細(xì)研磨約一小時，直至原料混合均勻； 4) 將預(yù)先混合好的粉體原料放入剛玉坩堝中，設(shè)置高溫 950℃ ，焙燒 5 小時； 5) 將冷卻后的產(chǎn)物取出，用研缽研磨后即得到樣品 + 。；在測量樣品的晶胞參數(shù)時，掃描步進(jìn)為 176。在掃描電鏡中，由于鏡筒中的電子束和顯像管中的電子束是同步掃描的而熒光屏上的每一點亮度是根據(jù)樣品上被激發(fā)出來的信號強(qiáng)度調(diào)制的，因此樣品上各點的狀態(tài)各不相同，所以接受到的信號也不相同，于是就可以在顯像管上看到一幅反映試樣各點狀態(tài)的掃描電子顯微圖像。 所有的測試均在室溫下進(jìn)行。所得產(chǎn)物均為類八面體結(jié)構(gòu)等軸狀顆粒 , 樣品平均粒徑在 2μm左右 , 顆粒之間有輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象，但總體來講分散性較好。從圖中可以看出 ，峰值位于 545 nm的光歸屬于 Eu3 +的 5D0 → 7 F1 躍遷， 593 nm附近的發(fā)射主峰是由 Eu3+離子的 5D0→ 7F1 磁偶極躍遷產(chǎn)生的，表明 Eu3+離子占據(jù)中心對稱位置； 峰值為6 61 619 nm的光均歸屬于 Eu3 +的 5D0 → 7 F2 躍遷，其中以 619nm處的光最強(qiáng)。從圖中可以看出 ， Eu3+ 的不同含量 對熒光粉 的發(fā)光亮度產(chǎn)生了明顯的影響。因此使釩酸鹽發(fā)光性能最好時， Eu3+的最佳配比為 （摩爾比）。 (4) 不同濃度 Eu3+熒光粉研究表明，當(dāng) Eu3+的最佳配比為 （摩爾比） ， 熒光強(qiáng)度最大 。 2. 樣品測試 樣品測試如 YVO4:Eu3+ 熒光粉測試，主要有 X射線粉末衍射 (XRD) 、 形貌分析 (SEM) 、 熒 光性能測試 (PL)，試驗基本流程和注意事項如上。圖 800℃ 下制備的含稀土與鈉樣品 SrMoO4:Eu3+， Na+的 XRD相圖。 20 30 40 50 6005001000150020xx2500(112)(101)(224)(303)(116)(220)(204)(200)(004)Intensity (a.u.)2 Th e ta (d e g r e e ) 圖 SrMoO4: Eu， Na 的 XRD 圖 樣品的形貌分析 (SEM) 圖 是 800℃ 下 制得的 SrMoO4: Eu， Na 紅色熒光粉的 SEM 照片，從圖中可以看出 SrMoO4: Eu， Na 顆粒呈類八面體，微粒尺寸比較均勻清晰， 23 其粒徑尺寸 小于 10um，分散性好。它們能很好地被 394nm 的紫外光和 464nm 的可見光有效地激發(fā)，從而很 好的與紫外 LED 和藍(lán)色 LED 芯片相匹配。兩個主要發(fā)射峰，位于 591nm附近較弱的峰是由于 Eu3+磁偶極子躍遷 5D0→ 7F1 引起的 .位于 615nm的主發(fā)射峰是由電偶極子的 5D0→ 7F2 一的躍遷引起的。 考察 Eu 的加入對樣品發(fā)光強(qiáng)度的影響 。 加入電荷補(bǔ)償劑后樣品最強(qiáng)發(fā)射峰位置沒有改變，而發(fā)射光譜強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。 26 圖 Sr含量對熒光粉發(fā)光強(qiáng)度影響規(guī)律曲線 本章小結(jié) 采用固相反應(yīng)法制備了 SrMoO4: Eu， Na紅色 熒光粉 , 其具有以下特點 : (1) 800℃ 樣品已經(jīng)成相，且只有單一相出現(xiàn)， Eu離子和 Na2C03的加入并未明顯改變晶體的結(jié)構(gòu) 。 27 通過上述實驗研究， 可以 得出以下結(jié)論： (1)采用高溫固相法 950 ℃ /5 h 成功合成了 四方晶系 呈球形準(zhǔn)球形 、 尺寸約2um的 (Eu摩爾分?jǐn)?shù) 3 %～ 7 %) 紅色熒光粉 。 (3)采用高溫固相法 800℃ / h 成功合成了 類八面體 、 尺寸小于 10um 呈粒狀 的 SrMoO4: Eu3+， Na+ 紅色熒光粉 ,確定最佳燒結(jié)溫度為。 28 參考文獻(xiàn) [1] 施堅 . 從水立方始 未來世界將由 LED 照明 [J]. 現(xiàn)代物理知識 , 20xx, (02) :3940 [2] 游仲華 , 丁德勤 . 一款實用節(jié)能的自動應(yīng)急照明燈 [J]. 農(nóng)村電工 , 20xx, (06) :39 [3] 盧業(yè)忠 . 全固體 無污染 壽命長， 中國電子報， 20xx 年 01 月 12 日第 004 版 [4] 祖鐵楠 . 中國電子報， 2 0 0 1 年 0 3 月 0 2 日第 0 0 5 版 [5] 魏雙林 . 稀土幻影隱形發(fā)光粉研制成功 ，今日信息報， 20xx 年 03 月 28 日第 002 版 [6] 全新系列閃光燈和背光白色發(fā)光二極管 (WLED) 驅(qū)動器 [J]. 電子設(shè)計工程 , 20xx,(06) :125 [7] 朱友秀 . 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