白光LED荧光粉

效率高于90%，并仍有改善的空间；在紫外LED激发时，具有高温度
稳定性（至少120℃以上），可制作各种色温的白光LED；另外，它 的物理和化学性质较稳定，抗氧化、抗潮、不与封装树脂作用。日
本的“21 世纪照明”计划就将这类近紫外激发的荧光材料作为白
光 LED荧光粉的研究重点。
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硫化物和硫氧化物
光粉可匹配发光光谱主峰在375 nm以下的紫外光LED晶片。
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CaS：Eu2+和SrS： Eu2+是同属一类的红色荧光体，在蓝光激
发下分别可发射650nm和620nm的红光。因此，它们可作为蓝光 LED芯片中白光LED三基色中的红光成分，可制造较低色温的白光 LED，显色性得到明显改善。 胡运生等采用固相反应在CO气氛下，高温制备出Ca1-xSrxS： Eu2+ ，该荧光粉可在430~490nm可见光激发时发射宽带红光，通过 调整Sr/Ca的比例，可以改变发光的范围，发射效率较高。
硼酸盐作为发光材料基质，具有合成温度低（低于1000℃）、 化学性质稳定，荧光粉制灯后显色性好、光衰小等优点，但由于其 综合性能指标还有待提高和改善，目前硼酸盐发光材料实际应用的 不多。 BO33-中原子以sp2杂化轨道分别用3个O原子与B结合，形成平 面正三角形，故BO33-非常稳定，从而提高了荧光粉的发光效率和稳
目前制得的白光LED有些显色指数偏低、色温高、偏冷白光，主
要原因是缺少红光波段的发射。因此，研究高效的红色荧光粉很重要。
简单硫氧化物Y2O2S: Eu3+是目前商用的白光LED红色荧光粉，在 紫外光辐照下能得到有效激发，其发射主峰在626nm附近。激发光谱
最强峰位于330nm附近，在280~ 375nm范围内激发强度较高，该荧
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YAG的主要研究方向ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基质掺杂
北京大学通过对YAG基质掺杂Sb和Bi，形成以能量传递为机理的共激活，使 荧光粉的发光性能得到很大提高，而且发射光的波长没有改变。
稀土离子掺杂
刘如熹通过掺杂其它稀土离子改善YAG荧光粉的红区发射，他们用Tb3+或Gd3+部分
取代Ce3+，发射光谱产生红移，但随着掺杂量得增加，荧光粉的发射强度会减弱。
YAG:Ce3+
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TAG:Ce3+
是突破日亚化学公司荧光粉专利最具代表性的一项。 激发光谱：467nm蓝光，发射光谱：536~560黄光。 主要缺点：比较难做亮，它多用于制造低于5000K的低色温白光 LED。多用于制造低于5000K的低色温白光LED。
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BAM:Eu2+
激发光谱：250~420nm近紫外光，最大激发峰在335nm左右 发射光谱：450nm蓝色荧光。 主要缺点：热稳定性差，容易发生色漂移，合成温度较高，荧光粉 粒径较大。
395nm（紫外）和465nm（蓝光）附近有两个线性激发峰，与现阶段的
LED芯片非常匹配。 另外，现阶段发光强度较好的氮化物红色荧光粉价格在45000元/Kg，
很多厂家难以承受这个价格。钼/钨酸盐红色荧光粉不但价格便宜（约为
氮化物价格的三分之一），还具有较高的稳定性、优良的导热性和发光 性，因此，该体系红色荧光粉在白光LED应用中有极为广阔的前景。
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YAG
1996年日本日亚公司首先研制出发黄光
的钇铝石榴石（YAG）荧光粉，化学式为 Y3Al5O12：Ce3+，此荧光粉的激发光谱 450~470nm的蓝光，发射光谱550~560nm 的黄光，色温为4000K~8000K，可制得高亮 度白光LED，具有成本低、效率高的特点， YAG:Ce的主要缺点由于缺少红光成分，制 得的LED显色指数偏低，偏冷白光。
白光LED荧光粉
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实现白光的方式
蓝+黄白光LED结构
紫外+三基色白光LED结构图
三芯片-三基色白光LED结构
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白光LED的制备方法
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铝酸盐
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激发光谱：450~470nm的蓝光，发射光谱：550~560nm的黄光， 色温为4000K~8000K，可制得高亮度白光LED，具有成本低、 效率高的特点， 主要缺点：缺少红光成分。制得的LED显色指数偏低，偏冷白光。
定性。正是由于BO33-的这一特点，在实践研究中人们也发现硼酸盐
基质的荧光粉均在160nm附近出现一个较宽的激发峰，该吸收带应 归属于基质中BO33-基团的吸收，这叫基质敏化。
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正硼酸盐体系荧光粉与Y2O3：Eu和ZnAl12O9:Mn的比较
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周建国等利用溶胶凝胶法与Al2O3-B2O3体系 中合成出Eu3+ 、Tb3+激 活的Al18B4O33荧光体。此 种单基质共掺杂荧光粉
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他们还研究了单基质Ca10(Si2O7)3Cl2: Eu2+，Mn2+白色发光材料，并与 Ca2SiO3Cl2:Eu2+， Mn2+材料相比较，
发现该材料的发射峰更靠近长波方向，
3个发射峰分别位于426、523nm和 585nm，与375nm近紫外芯片组合构成
的白光LED表现出很好的白光发射特性，
色坐标为(x = 0.323，y = 0.327)，色温 为5664K，显色性为85%。
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Thank you！
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ηT=1−IS/IS0 式中IS0和IS分别为有、无Eu2+时Ce3+的发射强度。
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单基质三基色
单基质三基色白光发射体系多为Eu2+ / Mn2+共激活的硅酸盐、 氯硅酸盐、铝酸盐和磷硼酸盐等。 Eu2+作激活剂的荧光粉中，多存 在红色发射峰缺乏，材料显色性不高等缺点。研究发现，添加Mn2+ 后， Eu2+的发射光谱覆盖 Mn2+的激发光谱，材料在红色区域出现了 宽带发射，白光品质得到了很大的改善。
是目前红色荧光粉体系中的热点。
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氮化物、氮氧化物
氮化物/氮氧化物作为一种新型的LED荧光粉，其激 发光谱范围涵盖了紫外、近紫外以及蓝光波段，而且其发
光范围覆盖了整个可见光范围。同时由于其热稳定性，化
学稳定性好，发光效率高，且材料本身无污染。所以作为 白光LED用荧光粉非常适合。
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硼酸盐
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杨志平等报道的一种Ca2SiO3Cl2: Eu2+，Mn2+单基质白光发射材料的光 谱。在近紫外光激发下，该材料在蓝
色、绿色和红色区域均有很明显的发
射带，相较于硅酸盐体系，该材料的 蓝(425 nm)、绿(498 nm)和红(578
nm) 3 个发射峰的强度更为接近，但
是该材料的发射峰多靠近短波方向， 可能会对材料的显色性产生影响。
能同时发出两种或三种
颜色的光。
Al2O3-B2O3： Eu3+、Tb3+在 254nm紫外光激发下的发射光谱
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钼/钨酸盐
钼/钨酸盐基质的红色荧光粉具有高稳定性，所以近年来对钼/钨酸盐
基质的研究多集中在红色荧光粉上，对其他颜色的研究较少。
而Eu3+掺杂的钼/钨酸盐为基质的红色荧光粉具有较高的发光效率， 是目前商用白光LED红色荧光粉 Y2O2S : Eu3+发光强度的两倍，且在
稀土离子浓度 Pan等人观察到Ce3+的掺杂量在1%~15%之间增加时，发生红移的现象。 也可以通过掺杂红光发射中心，如Eu3+，Pr3+，Sm3+等产生红光发射。这些方 法都能有效地改善显色指数。
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硅酸盐
在荧光粉转换LED的制作上，硅酸盐系列为另一种重要的选择
方向。该材料对紫外、近紫外、蓝光光谱范围具有显著的吸收，并 且在所有黄色荧光体中，硅酸盐系列具有最高的辉度值，输出量子
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单基质白光LED荧光粉
Eu2+激活的硅酸盐体系可产 生蓝和绿（黄绿）色发射带，通 过改变基质组成，可控制材料的
发射峰位置从而获得白光。图
给出了He等报道的Eu2+激活的 Mg0.1Sr1.9−xSiO4材料的发射光谱，
包含蓝和黄色发射峰，在近紫外
光激发下材料呈白色发射。
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共激活
Ce3+ / Eu2+共激活的氯铝酸盐、硼酸盐和硅酸盐等体系。Ce3+
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不同Sr/Ca比例下Ca1-xSrxS：Eu2+的激 发光谱
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不同Sr/Ca比例下Ca1-xSrxS：Eu2+的 发射光谱
硫化物荧光粉的主要缺点
硫化物和硫氧化物系列荧光粉的合成工艺比较成熟、简便，价格
也比较便宜。其缺点是化学性质不稳定，遇水或在空气中逐渐分解，
发生如下的化学反应： CaS + 2H2O = Ca(OH)2 + H2S 反应过程中释放出的H2S气体，不仅会破坏荧光体，而且对LED 封装中的元器件和材料，如芯片、引线和树脂等产生腐蚀作用，使 LED性能大大的下降和破坏，但可通过包裹SiO2、TiO2、ZnO、 Al2O3等提高化学稳定性。 因而，研究氮化物、钼-钨酸盐体系等性质稳定的新型红色荧光粉，
和Eu2+的发射带分别处于黄色和蓝色区域，固定Ce3+的掺杂浓度， 改变Eu2+的掺杂浓度，可控制蓝、黄发射峰的强度比，选择合适的配 比即可获得白光发射。理论研究发现， Ce3+的发射带与Eu2+的激发 带存在明显的重叠， Ce3+和Eu2+共激活基质时，存在明显的能量传
递过程。利用公式可获得Ce3+对Eu2+的能量传递效