硅酸盐红色荧光粉在白光LED产品的应用发展

浅谈硅酸盐红色荧光粉在白光LED产品的应用发展摘要：目前的主流白光led产品显色指数偏低、色温较高，限制了其在室内照明等领域的发展，而红色荧光粉对白光led显色指数的提高及色温的改善有着极其显著的作用。综述了硅酸盐红色荧光粉的发展现状。硅酸盐基质红色荧光粉因其化学稳定性和热稳定性好、激发范围宽、发射峰强等优点在led用红色荧光粉中占有重要的地位。

关键词：白光led 硅酸盐红色荧光粉研究现状

白光led作为一种新型的绿色环保固体照明光源，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。根据发光学原理，实现白光led主要有以下3种途径：一是蓝光芯片和可被蓝光有效激发的黄色荧光粉组合成白光led。目前是实现白光led 的一种主流技术方案，但是缺乏红光成分；二是用紫外芯片和能被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色光的荧光粉组合成白光led；三是将红、绿、蓝三基led芯片组装实现白光。但是能够被近紫外光和蓝光有效激发的荧光粉较缺乏，尤其是高效红色荧光粉的匮乏，导致白光led的显色指数偏低，色温偏高，影响了led的普及应用。

一、被eu3＋离子激发的硅酸盐红色荧光粉

林惠等利用h3bo3作为助熔剂、尿素为燃料，采用燃烧法成功制备了发光性能良好的sr2sio4∶eu3＋红色荧光粉。实验结果表

明：sr2sio4∶eu3＋荧光粉的衍射峰发生了偏移，晶格常数减小，eu3＋的加入使得晶格发生了收缩；同时发现h3bo3的加入有利于α－sr2sio4纯相的形成和（211）晶面的生长，选择h3bo3（1％，2％，3％，5％（质量分数））作助熔剂，有效地提高了sr2sio4∶eu3＋荧光粉的发光强度；h3bo3用量从1％增加到3％时，位于5d1→7f3跃迁的587nm的发射峰和5d0→7f2跃迁的622nm的发射峰逐渐增强。

翟永清等以金属硝酸盐为原料、正硅酸乙酯为硅源，采用凝胶－燃烧法合成了新型红色荧光粉li2srsio4∶eu3＋。凝胶燃烧所得前驱物在700℃焙烧3h即得目标产物li2srsio4∶eu3＋。其晶体结构属六方晶系，激发光谱为一宽带，最大激发峰位于396nm处，最强的发射峰位于618nm处，是典型的eu3＋的5d0→7f2跃迁导致的。当eu3＋掺杂摩尔分数x在0.04～0.24的范围内时，随eu3＋浓度的增加，发光强度逐渐增强，无浓度猝灭现象发生。由于该荧光粉能够有效吸收396nm附近的近紫外光，因此适合做350～410nm 的ingan管芯激发的白光发光二极管用高亮度红色荧光粉。

二、被eu2＋离子激发的硅酸盐红色荧光粉

kyota uheda等通过高温固相法合成了一种新的红色荧光粉caalsin3∶eu2＋，该荧光粉的激发峰是从紫外区扩展到590nm宽带激发。实验结果表明，最佳的铕浓度为0.016 mol，检测主发射峰663nm的激发峰在405nm，测试表明，该荧光粉的量子转化率比

传统的红色荧光粉高出7倍。

罗希贤等合成了富sr相的r（r＝sr，ba，ca，mg）3sio5∶eu2＋，其具有很宽的激发带，在450～480nm的蓝光区域有很强的吸收，发出橙红色光，是一种高效的蓝光芯片激发的白光led发光材料，封装后发光效率也能达到70～80 lm／w，色温在4600～11 000k。

乔彬等采用高温固相合成法在3％h2－n2的还原气氛下，在1 300℃焙烧2.5h制备了以r3mgsi2o8（r＝ba，sr，ca）为基、eu2＋和mn2＋为共激活剂的红色荧光粉。红光是由基质中处于九配位的eu2＋将能量传递给八面体六配位的mn2＋，而由mn2＋所发射的。调整ba2＋和sr2＋相对量时发现，随着sr2＋浓度减小，ba2＋浓度相应增加，eu2＋发射强度逐渐增大，在降至sr2＋为0.24mol时eu2＋和mn2＋的发射强度显著提高。

nam－sik choi等［合成的（ba1.2，ca0.74－x）2sio4∶xeu2＋，0.06mn2＋（x为0.02～0.08）荧光粉发射峰在613nm，其中x ＝0.08时发射峰强度最好，半峰宽在50nm。

三、被其他离子激发的硅酸盐红色荧光粉

杨志平等采用高温固相法合成了sr2sio4∶sm3＋红色荧光粉，并研究了粉体的发光性质。其发射光谱由3个主要发射峰组成，峰值分别位于570nm、606nm和653nm，对应了sm3＋离子的4g5／2

→6h5／2、4g5／2→6h7／2和4g5／2→6h9／2特征跃迁发射，其中在606nm的发射最强。激发光谱表现为从350～420nm的宽带激

发，是一种适用于近紫外光激发（350～410nm）的荧光粉。研究还发现当sm3＋掺杂摩尔分数为6％、电荷补偿剂为cl－时的效果最好。

实验说明sr2sio4∶sm3＋是一种很好的适用于白光led的红色荧光粉。

四、展望

随着led的发展，各种荧光粉在led中的应用也得到了长足的进步。硅酸盐基质荧光粉因其化学稳定性高、热稳定性好、激发范围宽、发射峰强等优点在led荧光粉中占有重要的地位。目前对硅酸盐蓝绿色荧光粉的研究比较多，关于红色硅酸盐荧光粉的研究报道较少，而且该类荧光粉在性能上与其他红色荧光粉相比还有一定的差距，发射强度较弱。这就要求我们通过改变激活剂等方法来改善红色硅酸盐荧光粉的发射强度。另外，硅酸盐的烧结温度较高，还需要尝试新的合成方法如溶胶－凝胶法及添加适当的助熔剂来

降低合成温度。

参考文献

[1]黎兆林．led照明新一代的绿色光源[j]．广西节能，2007，(4):34－35．

[2]徐修冬，许贵真，吴占超，等．白色发光二极管用荧光粉研究进展(ⅰ)[j]．中山大学学报(自然科学版)，2007，46(5):124－128.