近紫外激发白光LED用荧光粉研究进展

近紫外激发白光LED用荧光粉研究进展 33 2012 12 6 济宁学院学报第 卷第 期 年 月 Vol, 33 No, 6Journal of Jining UniversityDec, 2012 ( 2012) 06—0035—04: 1004—1877文章编号 LED近紫外激发白光 用荧光粉研究进展 ,张功国张春仙 273155)( , 济宁学院化学与化工系山东 曲阜 、、: ( LED) ,摘 要发光二极管因其具有较高的发光效率低能耗长寿命等优点而被称之为新一代照明光 , ,, 源介绍了可被近紫外光激发单一基质白光发射荧光粉的研究进展并对其发展前景进行了展望 : LED; ; 关键词白光 荧光粉单一基质 : O482, 31: A中图分类号 文献标识码 / / , ( 2) , ( 、) ,与传统 的 照 明 光 源 白 炽 灯荧 光 灯相 比 绿 蓝三基色荧光粉封装的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 近紫外 红 ,5,6,/ / , : 、芯片与 红 绿 蓝 三基色荧光粉封 装近 紫 外发光二极管具有以下优点较高的发光效率较短 / / ,、、、、、芯片发出的光同时激发红 绿 蓝三基色荧光粉 的响应时间低能耗长寿命体积小重量轻耐 ,1 ) 3,, / / , 震动和抗冲击 等这些优势使其有望发展成 产生的红 绿 蓝三色光混合而得 白 光该 封 装 方 / / 案的优点是因其同时具有红 绿 蓝三基色光的发 21 : , ,为 世纪的新一代光源第四代光源目前世界 ,,、; 射而具有较高的显色性光色色温可调但同时 上多数国家和地区均出台了一系列政策和措施来 也存在的缺点是封装过程中粉体的均匀混合比较 LED , 大力支持 的研发及其产业化 LED ,, 发光二极管 的 结构原理决定了单一 芯 困难再是不同荧光粉间对光的再吸收问题为了 ,,, 解决这些问题最佳的方案便是得到可被近紫外 片的发射光谱不是连续光谱为了得到白光发射 ,, 就需根据色度学原理通过光的互补来实现实现 :( 400 nm) 、光激 发单一基质白光发射的荧光 LED 白光 的方式一般有多芯片组合型和单 芯 片 , ,、粉因此对可被近紫外光激发单一基质白光发 , 射荧光粉的研究是一项非常有意义的工作, ,LED 荧光粉转换 型其 中单芯片荧光粉转换型 LED LED 以下仅对近 紫 外 激 发 白 光 用 荧 光 粉 的 是目前技术最成熟并已产业化的白光 实 现 ,研究进展做一简单介绍 ,方式 ,通常来讲获得白光荧光粉转换型发 光 二 极 1近紫外激发三基色荧光粉 ( pc LED) 管– 的途径主要有以 下 两 种 封 装 方 : 460 , nm ) : ( 1) (案蓝 光 芯片与黄色荧光粉 3 + ,4,,目前文献已报道了很多的可应用于 近 紫 外 YAG: Ce, ,封装此封装方案中芯片发出的蓝 3 + / / ,绿 蓝三基色荧光 粉现 仅 举 几 例 芯片激发的红 ,YAG: Ce, 光部分被荧光粉 吸收后发射出黄光 3 +1 ,如表 所示 YAG: Ce之后由芯片发出的未被吸收的蓝光与 1 表 近紫外芯片激发的荧光粉 , 产生的黄光混合得到白光该封装方案是当前白 蓝粉 绿粉 红粉 )pc LED , 光 的主流实 现 方 式但其存在以下不 2 +,7, 2 +,8,3 +,9,BaMgAlO: EuBa SiO : Eu Y O S: Eu 10 17 2 42 2: ,足之处因光谱中缺少绿光和红光成分导致封装 2 +,8, 2 +,8, 2 +,10, LSrPO: EuSrAO: EuSrSN: Euili 4 2 4 2 5 8 LED,( the color temperatur,eT) 所得的白光 色温 c ,( the color )r endering index,R) 较高显色指数偏 a 2 +,7,BaMgAO: Eu,l( BAM) 其中是一种已 , ,低为解决这些问题进一步发展了近紫外芯片与 10 17 : 2012—10—10收稿日期 : ( 1980 )) ,,,,,: , 作者简介张功国男山东济宁人济宁学院化学与化工系讲师博士研究方向稀土发光材料 2 +3 + 450 nm:SrSiO: 0, 01Eu ,0, 0075Ce,Li经商业化的荧光粉其发射光谱为位于 的激发和发射光 2 4 2 +,10, 3 +2 +,12, SrSiN: Eu ; 的蓝光发射带是近来被广泛研 , CaBOCl: 0, 06Ce0, 01Eu ,谱荧 光 粉 在 2 5 8 2 3 , 究的氮化物体系荧光粉中的一种红色荧光粉样360 nm nm ( ),422 的激发 下呈 现 峰 位 位 于 蓝 光 2 +,10, SrSiN: 2 at%E u 品 的激发和发射光谱如图 573 nm( ) ( 3 和 黄 光的 两 个 宽 带 发 射 峰 如 图 所 2 5 8 1 ,200 nm nm 600 所示激发光 谱 由 延 伸 至 的 范 ) ,( 0, 31,0, 29) ,示其色坐标为 ,619 nm , 围发射光谱为峰值为 的宽带发射该荧 , 光粉具有较好的热稳定性及化学稳定性是一种 ,性能优良的红色荧光粉但其缺点是一般需在高 ,,温高压的条件下合成不易于实现商业化生产 2 + 3 + ,11, SrSiO: 0, 01Eu,0, 0075Ce2 Li图 的激发和发射光谱 2 4 3 + 2 + 2 + CeMnEu,另外亦有 离子 和 离 子 或 离 2 + Mn 子和 离子共掺杂的单一基质白光发射 的 荧 2 + ,10, SrSiN: 2 at% Eu1 图 的激发和发射光谱 ,2 5 8 Ca La ( SiO ) 光 粉 体 系 被 报 道如 荧 光 粉 5 543 2 +,13, 3 +( PO) O: Ce , MnCaMg 和 4 3 2 6 )x )y x )z 2 + 2 +,14,2 近紫外激发单一基质白光发射荧光粉 : yEu,zMn, Ca LaSiO ) ( PO ) ( 荧 光 粉 4 45 54 3 3 +2 +( PO) O: 0, 15Ce ,0, 03Mn 355 nm 在 的激发 4 3 2 / / ,绿 蓝 如上文所述为解决近紫外芯片与红 ,( 0, 377,0, 285) , 下其色坐标为该系列荧光粉为 3 + 2 + 2 + 三基色荧光粉封装方案中存在的粉体混合困难及 CeEuMn应用 或 离子的蓝光发射与 离子的 ,光的再吸收问题一种可行方案便是发展单一基 , 红光发射混合而得白光 , 、质白光发射的荧光粉对于可被近紫外光激发单 , 一基质白光发射的荧光粉根据共掺稀土离子的 ,, 多少其大概可分为双掺体系和三掺体系两类 2, 1 双掺体系 ,目 前对于该类荧光粉文献报道最 多 的 是 3 + 2 + CeEu, 离子和 离子共掺杂的体系其 原 因 是 3 + 2 + CeEuf d ,离子和 离子的 – 跃迁是允许跃迁 、其宽带发射的峰位受基质结构晶体场环境等因 ,, 素的影响较大可由长波紫外区变化至黄光区同 3 + 2 + ,CeEu 时亦基于以上原因在 离子和 离子共掺 3 + ,Ce 杂的单一基质荧光粉中可通过调节 离子和 2 + 3 + 2 + ,12,Eu, 离子的掺杂比例得到单一基质荧光粉的白图 3 Ca BO Cl: 0, 06Ce,0, 01Eu的激发和发射光谱 2 3 2 +3 +, LiSrSiO: 0, 01Eu,xCe ( x 光发射如 荧 光 粉 2 4 2 +3 +,11,LiSrSiO: Eu ,Ce ( LS-现 将 荧 光 粉 2 4 = 0, 0025,0, 005,0, 0075,0, 01) ,361 nm 在 的 ,11,3 + 2 + ,12,3 + 2 + SO) 、Ca BO Cl: Ce,Eu( CBC ) 、Ca La ,CeEu2 35 5激发下可得分别源自于 离子和 离子的 3 + 2 +,13,3 + 2 + ( SiO ) ( PO ) O : Ce,Mn ( CLSPO) 、 ( Ce: 413 nm; Eu: 575 nm) ,两个宽 带 发 射 峰 4 34 3 2 2 +2 +,14, CaMg( PO) : yEu ,zMn ( CMP)X ,( 0, 38, 同时随 值 的 增 加荧光粉的色坐标由 的 6 )x )y x )z 4 4 2 , 0,最大激发波长 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 如表 所示( 0, 35 ) 31,0, 25 ) , 2 变 化 为 图 为 样 品 / nm)2( 表 双掺体系荧光粉的最大激发波长λ ex ,13,,11,,12,,14, 荧光粉 SSOCBCCMPLCLSPO λ 361360355: 370 ex 3表 ( / nm)三掺体系荧光粉的最大激发波长λ ex ,17,,15, ,16,,18, MYSOCYSOCYGBBMASO荧光粉 λ324358365365 ex 2, 2三掺体系 3 + Ce文献已报道的该系列荧光粉多为 离 子 2 +3 + 2 + 3 + 2 + BaMgAlSiO: 0, 04Eu ,0, 08Tb ,5图 2 6 9 30 EuTb、Mn, 或 离子与 离子离子三掺的体系 ,17, 2 +0, 16Mn 的发射光谱( λ= 365 3 + 2 + ex CeEu基本为应用 离子或 离子的宽而强的激 nm) 2 3 ,通过对表 和 的分析可见对 于 以 上 提 到 3 + 2 + 3 + 3 +CeEuTbCe 发带吸收能量后通过 或 及 ?、的可被近紫外光激发单一基质白光发射的双掺 2 + 2 + 3 + EuMnCe,或 的 能 量 传 递同 时 得 到 离 子 ?,和三掺体系荧光粉它们的最大激发波长均不超 2 + 3 + Eu、Tb、或 离子的 蓝 光 发 射离子的绿光发射 370 nm,( 380过 表明其不能被商业应用的近紫外 2 + Mn, 离子的红光发射混合而得白光如 荧 光 粉 )420 nm) , 芯片有效激发为了使单 一 基 质 白 光 3 +2 +3 +,15, MgY( SiO) O: Ce ,Mn ,Tb ( MYSO) 、 2 8 4 6 2 发射荧光粉的最佳激发波长能恰与近紫外芯片的 3 +2 +3 +,16, CaY( SiO) O: Ce ,Mn ,Tb ( CYSO ) 、 2 + 3 + 4 6 4 6 ,( Eu、Ce) d 发射匹配敏 化 离 子 的 轨 道 应 进 ,17, 2 +3 +2 +BaMgAlSiO: Eu ,Tb ,Mn ( BMASO ) 、 2 6 9 30 ,一步降低使荧光粉的最佳激发峰位移向近紫外 3 +2 +3 +CaY ( GaO) ( BO) : Ce , Mn , Tb 3 3 3 4 )( 380 420 nm) , 区将稀土离子掺杂在具有较高 ,18,( CYGB) , 3 , 等其最大激发波长如表 所示荧光 ( / 、/ 共价性 的 基 质 材 料 如 硫 氧 化 物氮 氧 化 物 体 3 +2 +3 +CaY( SiO) O: Ce358 nm ,Mn ,Tb 粉 激 在 4 6 4 6 ) , 系中或是一种可行性选择方案 CaY4 ,发 下 的 发 射 光 谱 如 图 所 示样 品 4 6 3 +2 +( SO) O: 10 mo % Ce ,3 mo % Mn ,4 mo %illl 4 6 3展 望 3 + Tb( 0,的 色 坐 标 为 331,0, 354) , 荧 光 粉 2 +3 +2 +BaMgAlSiO: 0, 04Eu ,0, 08Tb ,0, 16Mn ,2 6 9 30 基于以上的讨论分析可简略将对近 紫 外 激 LED 发单一基质白光 用荧光粉的研究趋势 总 结 365 nm 5 ,激发下的发射光谱如图 所示其色坐 在 ( 0, 31,0, 30) , : ( 1) , : 标为为基质材料的选择选择具有较高共价性 2 + 3 + ,( Eu、Ce) 的基质材料使 敏 化 离 子 的 最 佳 激 )( 380 420 nm) ,发波长移向近紫外区能恰与近 ; ( 2 ) , 紫外芯片 的 发 射 匹 配掺杂稀土离子的选 3 + 3 + 2 + 2 + 3 + : Ce、Tb、MnEu、Tb、择尽可 能 选 择 或 2 + Mn,三掺的体系其原因为该体系因同时可得红 ,绿蓝三基色光的发射而易于调节得到具有较高 ,显色性的白光 ,,我们坚信在众多科研工作者的共同努力下 LED 随着对近紫外激发单一基质白光 用荧 光 粉 ,, 研究的进一步深入定能取得新的突破制备出性 3 + 2 + 3 + CaY( SiO) O: 10 mol % Ce,ymol % Mn,z mol % Tb4 图 4 6 4 6 LED,能更加优良的白光 ,16,z = 1,2,4) ( = 358 nm) ( y = 2,3,4; 的发射光谱λ ex :参考文献 ,1,Park W J,Song Y H,Moon J W,Kang S M,Yoon D H, Synthesis2 + and luminescent properties of Eudopedn itrogen )r ich Ca ) α )S iAlON phosphor forh iwte light )e mitting diodes,J,, Solid 11,Zhang X L,He H,Li Z S,Yu T,Zou Z G, Photoluminescence ,2 + 3 + studies on Euand Ce)d opedL iSrSiO,J,, J, Lumin, , StateS ci, ,2010,12: 1853 1856,– 2 4 2008,128: 1876 – 1879,,2,Uchda ,Taguch T, Lghtng theory andu mnous characters-iYiiilii3 + 2 + ,12,Xiao F,Xue Y N,Zhang Q Y, CaBOCl: Ce,Eu: A po- 2 3 tics of white light )e mitting diodes,J,, Opt, Eng, ,2005,44: tential tunable yellow white blue )e mitting phosphors for – – 124003( 1 ) 9) , white light )e mitting diodes,J,, Physica B,2009,404: 3743 – ,3,Li Y Q,Delsing A C A,de With G,Hintzen H T, Luminescence 2 + 3747, Properties of Eu)A ctivated Alkaline )E arth Silicon )Oxy ni- ,13,Zhu G,Wang Y H,Ci Z P,Liu B T,Shi Y R,Xin S Y, CaLa trde MSON( M = Ca,Sr,Ba) : A Promsng Cass of iiiil5 52 2 )δ 2 + 2 /3δ 3 + 2 + ( SO) ( PO) O: Ce,Mn: A Coor )T unabe Phosphor illNove LED Converson Phosphors,J,, Chem, Mater, ,2005,17: li4 3 4 3 2 with Efficient Energy Transfer Wfohr ite )L ight )E mitting Di- 3242 ) 3248, odes,J,, J, Electrochem, Soc, ,2011,158: J236 )J 242, ,4,NakamuraS ,Faso G, The Bue LaserD ode GaN BaseBd ue lli:l Lght Emtters and Lasers,M,, Bern Sprnger ) erag,1997 iili:iVl:,14,Kwon K H,m W B,Jang H S,Yoo H S,Jeon D Y, Lumines- I cenceP ropertes and Energy TransferS toe f) S enstve Caiiii 216 219,– 6 )x )y 2 + 2 + Mg( PO) : yEu,zMnPhosphors andTh eir Application x )z 4 4 ,5,Sheu J ,KChang SJ, Kuo C H,Su Y K,Wu L W,Lin Y C,Lai W to Near) U V LED )B asedW hite LEDs,J,, Inorg, Chem, ,C,Tsa J M,Chi G C,Wu R , Whte )L ght Emsson From iKiiii 2009,48: 11525 11532,– Near UV nGaN GaN LED Chip PrecoatedW ith Blue / Green / I– ,15,Li G G,GengD L,Shang M M,Zhang Y ,Peng C,ChengZ , YRed Phosphors,J,, IEEE Photonics Technol, Lett, ,2003,15: 18 3 + 2 + 3 + ) 20, Lin J, Coor Tunng Lumnescence of Ce/ Mn/ Tb)Tr i- lii ,6,Kim J S,Jeon P E,Park Y H,Choi J C,Park H L,Kim G C,Kim actvated MgY( SO) Ova Energy Transfe: rPotenta Snge iiiilil2 8 4 6 2 T W, White )li ght generation throughu ltraviolet )e mitting diode )P hase W hite )L ight )E mitting Phosphors,J,, J, Phys,and whte )e mttng phosphor,J,, App, Phys, Lett, ,2004,85: iiilChem, C,2011,115: 21882 21892,– 3696 ) 3698, ,16,Li G G,Zhang Y,Geng D L,Shang M M,Peng C,Cheng Z Y,,7,Yu R J,Wang J,Zhang M,Zhang J H,Yuan H B,Su Q, A new Lin J, Single )C omposition Trichromatic White )E mitting 3 + bue )e m ttng phosphor of Ce)a ctvated CaLaGaSO for liii3 6 3 + 2 + 3 + Ca Y ( SiO ) O: Ce/ Mn/ TbPhosphor: Luminescence 4 6 4 6white )li ght )e mitting diodes,J,, Chem, Phys, Lett, ,2008, and EnergTyr ansfer,J,, Appl, Mater, Interface,s2012,4: 296453: 197 ) 201, ) 305, ,8,,,,,, 徐修冬许贵真吴占超汪正良龚孟濂白色发光二极管用 ,17,Lü W,Hao Z D,Zhang X,Luo Y S,Wang X J,Zhang JH , Tun- 2 + 3 + 2 + ( ) ) 荧光粉研究进展?蓝光或近 紫外光发 射半导体芯片激 abe Full )C oor Emttng BaMgAlSO: Eu,Tb,Mnlliii2 6 9 30 ,J,, : 2007,46: 124 ),发的荧光粉中山大 学 学 报自 然 科 学 版 Phosphors Based on EnergTranys fer,J,, norg, Chem, ,2011, I128, 50: 7846 – 7851,,9,Chou T W,Mylswamy S,Liu R S,Chuang SZ , Eu substitution ,18,Huang C H,Chen T M, A Novel Single )C omposition Trichro- and particle size control of YOS for thee xcitation by UV light e- 2 2 3 + 2 + 3 + matic White )L ight CaY( GaO) ( BO) : Ce,Mn,Tb3 3 3 4 mitting diodes,J,, Solid State Commun, ,2005,136: 205 209,– Phosphor foUrV )L ight Emitting Diodes,J,, J, Phys, Chem, ,10,Pao X Q,Machda ,Horkawa T,Yun B, Acetater educton iiKii C,2011,115: 2349 – 2355,2 + synthess of SrSN: Euphosphor and ts umnescence iiili2 5 8 ( ) 责任编辑 陈万东properties,J,, J, Lumin, ,2010,130: 8 ) 12, Reseach Pogess on Phosphos Exced by Nea Uavoerrrritrltrilt or White Light )e mitting Diodes f ZHANG Gongguo,ZHANG Chunxian ( Department Cofh emistry and Chemical Engineering of Jining University,Qufu 273155,China)Abstract: Light )e mitting diodes ( LEDs) are considered as a newge neration light source due thoig h conver- sion efficiency,lower powerc onsumption,long life and soon , The researchp rogress on thes ingle )p hase white light emitting phosphore xcited by near ultraviolet is introduced,and the prospect ofit is also dscussed, ey wods: whte ght )e mttng dodes; phosphor; snge )p hase iKriliiiiil