白光LED用硅酸盐荧光粉的研究进展

关于探讨白光LED用硅酸盐荧光粉的

研究进展

指导老师：陈国华

学号：0901010137

姓名：吴相锐

目录

第一部分：引言 (1)

第二部分：白光LED用硅酸盐荧光粉的研究现状 (2)

一、被蓝色InGaN管芯激发的硅酸盐荧光粉 (2)

二、被近紫外(370一41 Onm)InGaN管芯激发发射红、绿和蓝光的 3

三基色硅酸盐荧光粉 (3)

三、被近紫外光激发发射白光的单一基质的硅酸盐荧光粉 (4)

第三部分：结束语 (5)

第四部分：参考文献 (6)

探讨白光LED用硅酸盐荧光粉的

研究进展

[摘要]本文参考了大量文献，根据各项文献及各个学者的科研成果，探讨近几年来半导体白色发光二极管(WLED)用硅酸盐荧光粉的研究进展【1】。重点介绍了蓝光芯片激发和近紫外光芯片激发用的黄粉、三基色荧光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做了重点推介，同时指出了目前该领域中硅酸盐荧光粉所存在的问题并对其发展趋势做了展望。

[关键词]白光LED；硅酸盐荧光粉；综述、

第一部分：引言

LED经过几十年的发展，从目前的技术发展现状看，日本和美国最具有技术实力，德国Osram公司在某些领域则拥有世界领先技术，韩国也是在LED技术方面有一定实力的国家。从全球的LED市场份额看，日本不低于50%，中国台湾地区约占20%。虽然中国台湾地区在LED市场份额方面世界排名第二，但在LED芯片和封装产量方面则聚世界第一，不过产品以中低档的红光和黄光LED为主。【2】

目前国际上通常采用波长为350～470 nm的GaInN基发光二极管作为激发光源，因此要求荧光粉的激发光谱也在此范围之内。白光LED(White Light Emitting Diode，WLED)作为一种新型的绿色环保型固体照明光源，被誉为21世纪最有价值的新光源，在诸多领域有着广阔的应用前景【3、4】。

同时优质荧光粉还应该满足以下特点：发射峰集中在某些合适的波长范围内，有好的热稳定性，高量子效率和激发光吸收率，粉末颗粒细小均匀。然而，迄今为止，能满足具有宽激发带(特别是蓝光激发这一条件)的发光材料种类很少，除Ynl5012：Ce3+(YAG：Ce)【5、6】，很少有在450～480 nm蓝光激发下有较高发光效率材料的报道。因而，WLED用发光材料的研究与新体系探索已成为发

光材料研究领域前沿课题。

传统硫化物基质发光体在空气中容易被气化、化学稳定性差、亮度低，在应用中受到很大限制，已逐步被淘汰；铝酸盐体系发光材料具有抗湿性差，发光颜色单一等缺点，需要在颗粒表面进行物理化学修饰，以提高其稳定性；硅酸盐为基质的发光材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，使得其应用范围大大拓展，加之灼烧温度比铝酸盐体系低100℃以上，因而，近年来硅酸盐类发光材料成为研究的热点【7,8】。

第二部分：

白光LED用硅酸盐荧光粉的研究现状

一、被蓝色InGaN管芯激发的硅酸盐荧光粉

YAG：Ce是一种性能非常好的光转换材料，但是存在合成温度高、发光强度和显色性不好等缺点。因此，国内外研究人员不断努力探找性能更加优异的新型光转换材料，对于蓝光激发型硅酸盐荧光粉主要集中在正硅酸盐体系的研究。

Park等【9】报道了新型的光转换材料——Sr2si04：Eu2+和Sr3Si05：Eu2+，与YAG：Ce相比，Sr3Si05：Eu2+具有更优的温度特性。该样品在蓝光激发下发射570 nm黄光，与InGaN蓝光芯片制成WLED，显色指数只有64，原因是缺少绿色与红色发射。经过共掺杂Ba2+后，WLED显色指数提高到85，色温达2 500～5 000 K，成为一种优良的暖白色光。M. PardhaSaradhi等【10】成功合成了Li2srSi04：Eu2+，在400～470 nm激发下，出现一个500～700 nm的宽发射带，其色坐标值为(0．334 6、O．340 1)，而YAG：Ce的色坐标值为(0．306 9、0．359 2)，由此表明：与YAG：Ce相比，Li 2Srsi0。：Eu2+涂敷在LED上有效地改善了红光发射。

夏威【11】等采用高温固相法合成了系列新的宽激发带焦硅酸基质发光材料M2MgSi207：Eu，Dy（M=Ca，Sr)，并对其荧光光谱和发光特性进行了研究，结果表明：该系列硅酸盐基质发光材料具有很宽的激发光谱，激发带均延伸到了可见区，在450——480 nm区域间可以非常有效地激发Ca2MgSi207：Eu，Dy，

于536 nm处产生强光发射，与InGaN芯片的蓝光复合可产生白光。

目前蓝光激发的硅酸盐荧光粉主要以二价铕激活正硅酸盐为主，其他类型的硅酸盐材料还很少。近年来该类硅酸盐材料在发光效率、流明功效、温度特性等方面都有所改善。但目前最常见的白光LED制作方式，还主要是使用蓝光LED和YAG黄色荧光粉组合合成，这是由于此种组合的制作简易，在所有白光LED组合中，成本最低而效率最高。经过实际使用后，此方式制作的白光LED的最大不足是显色性偏低，最大仅为83左右，主要是因为荧光粉在红光区域的光度太弱所致。因此，寻找和添加高效率红色荧光粉以提高显色性是研发实用性白光LED的主要课题之一。

二、被近紫外(370一41 Onm)InGaN管芯激发发射红、绿和蓝光的

三基色硅酸盐荧光粉

基于蓝光LED的光转换材料的吸收峰要求位于420～470 nm，能够满足这一要求的荧光材料非常少，而且吸收强度也不是很大，这类荧光材料的探找有相当的困难。加之蓝光芯片性能不稳定，当驱动电流增大时，发射峰位置蓝移；同时蓝光发射强度的增加速度快于黄光，导致整体发射的白光性能不稳定，显色指数下降，甚至偏离白光区域。因此近紫外LED的光转换材料被人们寄予厚望。

Liu Hon91i等【12】用高温固相法合成了(Ba1-x Sr x)2Si04：Eu2+，该材料在395nm 激发下，其发射光谱为508 nm附近的带状发射，且随着x的增大，发射带向长波移动。因此该发光材料是一种可以用于制备白光LED的绿色荧光粉。

Weijia Ding等【13】采用高温固相反应法在还原气氛下合成Ca10(Si207)3C2：Eu2+荧光粉，在280～420nm能有效被激发，能与近紫外LED的发射波长很好地匹配，也是一种很有发展潜力的用于白光LED的绿色荧光粉。

杨志平等【14】研究了Eu2+激活的绿色发光材料Ca3Si05的制备条件和发光性质，其激发光谱分布在250～450 nm的波长范围，峰值位于375 nm处，可以被InGaN管芯产生的350～410nm辐射有效激发；发射光谱主峰位于575nm，