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白光LED(white light-emitting diodes)由于具有节能、环保、效率高等优点而备受关注,被誉为绿色照明光源。目前,商用白光LED是由蓝光LED芯片和Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉封装而成,存在显色指数低、色温偏高和由于有机封装材料导热性较差而容易老化的问题。为了解决这些问题,可从以下两方面考虑:一是使用绿色荧光粉和红色荧光粉的组合取代YAG:Ce3+黄色荧光粉配合现有的蓝光LED以提高显色指数、降低色温;二是制取发光性能良好、透光率高的透明玻璃陶瓷,整体替代荧光粉和有机封装材料,配合正在普及的近紫外LED芯片使用,解决白光LED封装中的问题。由此,本文进行两方面的研究,一是选用Ba2+-Si4+离子对取代Lu3Al5O12:Ce3+中的Lu3+-Al3+离子对,制备配合蓝光LED使用的铝硅酸盐体系BaLu2Al4SiO12:Ce3+绿色荧光粉;另一方面,制取Sr1.07Al2.2Si1.8O8:0.03Eu2+及Sr1.09Al2.2Si1.8O8:0.01Sm3+铝硅酸盐体系多层透明玻璃陶瓷,替代荧光粉和有机封装材料,配合紫外LED使用。主要研究内容和结果如下:(1)以高温固相法制备了BaLu2-xAl4SiO12:xCe3+(x=0.010.08)系列荧光粉。样品皆为纯相镥铝石榴石结构。在450 nm波长激发下,x=0.06时发光强度达到最大值,随着Ce3+浓度的增加,发射光谱出现连续的红移。在室温下BaLu1.94Al4SiO12:0.06Ce3+荧光粉量子效率为92.4%。BaLu1.94Al4SiO12:0.06Ce3+荧光粉在200℃时的发光强度降至其室温时的91.5%。BaLu1.94Al4SiO12:0.06Ce3+荧光粉的色漂移远小于商用(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+,小于Lu3Al5O12:Ce3+荧光粉的色移。(2)由BaLu1.94Al4SiO12:0.06Ce3+绿色荧光粉和商用红色氮化物荧光粉封装的白光LED的显色指数、色温和CIE 1931色度坐标分别为88.5、3562 K和(x=0.4041,y=0.3951),光学性能良好。(3)采用熔融冷却法制备了Sr1.07Al2.2Si1.8O8:0.03Eu2+玻璃,最佳的熔制条件是1700℃温度下熔制1小时。玻璃结晶最佳温度是1040℃。结晶后样品的为六方相的SrAl2Si2O8结构。结晶时间越长,玻璃相越少,晶体相越多,陶瓷层晶体呈长方柱状沿c轴方向取向生长的,样品具有陶瓷/玻璃/陶瓷夹层状结构,陶瓷区与玻璃区各个元素的分布都没有明显的化学差异,且都分布均匀。(4)Sr1.07Al2.2Si1.8O8:0.03Eu2+玻璃和该玻璃结晶4 h、8 h、12 h以及完全结晶的样品在250-450 nm之间都有较宽的激发峰,玻璃样品只有一个在495 nm处的宽发射峰,结晶4 h、8 h、12 h和完全结晶样品都有两个分别在395 nm和477 nm处的发射峰。随着结晶时间的增加,激发和发射峰的强度也变得更强,发射光颜色从绿色区域逐渐移向蓝色区域,量子效率也逐渐增加。玻璃和结晶4 h、8 h、12 h样品的透光率分别超过88.8%、86.8%、84.5%和82.2%。(5)Sr1.07Al2.2Si1.8O8:0.03Eu2+与Sr1.09Al2.2Si1.8O8:0.01Sm3+双层玻璃结晶的多层透明玻璃陶瓷覆盖在400 nm的紫光芯片上,制备的白光LED显色指数高达93.3,可用于高显色指数的白光LED。