SPS制備LED用高顯指熒光玻璃及性能研究.pdf

1、白光LED作為第四代“綠色”照明光源，有著節(jié)能、環(huán)保、高效、響應(yīng)時間短、壽命長、易封裝應(yīng)用等優(yōu)點，應(yīng)用前景十分廣闊，深受廣大科技工作者的重視，成為當(dāng)前比較受矚目的研究熱點之一。實現(xiàn)LED白光轉(zhuǎn)換技術(shù)之一就是將能夠有效激發(fā)熒光粉的芯片與熒光粉進行結(jié)合，利用不同顏色的可見光組合成白光LED。盡管白光LED技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，并且已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，但是仍然存在以下兩個方面的問題丞待解決：（1）芯片發(fā)熱量大導(dǎo)致有機基質(zhì)老化；（2）

2、顯色指數(shù)不夠高。傳統(tǒng)方法是將熒光粉封裝在硅膠或者樹脂等有機基質(zhì)中，但是隨著芯片發(fā)光散熱，使有機基質(zhì)老化泛黃，從而影響光效性質(zhì)，將熒光粉固化在無機基質(zhì)中來代替有機基質(zhì)而不失成為一種解決辦法。目前將能夠有效激發(fā)黃色熒光粉(YAG:Ce3+)的藍光芯片與黃色熒光粉組合而成的LED已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，但是這種LED所產(chǎn)生的白光由于缺少長波長的紅光而使其顯色指數(shù)不是很高，限制了其在室內(nèi)照明、醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。綠色/紅色熒光粉的添加可以使顯色

3、指數(shù)達到80以上，對改善LED的顯色指數(shù)有顯著作用。因此解決有機基質(zhì)老化問題并提高LED的顯色指數(shù)對于LED技術(shù)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。
　　針對上述問題，本課題提出了SPS固相燒結(jié)制備LED用高顯指熒光玻璃的研究思路，具體研究工作如下：
　?。?）利用綠色熒光粉(LuAG:Ce3+)與合成的介孔二氧化硅粉體(SBA-15)為原料，采用放電等離子體(SPS)燒結(jié)技術(shù)，以100℃/min的升溫速率升溫到1050℃并保溫3mi

4、n的最佳燒結(jié)制度制備出高度透明的綠色熒光玻璃材料，并對其進行了燒結(jié)工藝、物相結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性能研究。XRD、ESEM結(jié)果表明其主體相是玻璃相，熒光粉在玻璃基質(zhì)中均勻分布，無其他雜相。光學(xué)性能表明，在470nm有強吸收峰，在此波長激發(fā)下發(fā)出520nm的綠光，相對量子產(chǎn)率高達83％。
　?。?）利用不同波長范圍的紅色熒光粉(CaAlSiN3:Eu2+)與SBA-15粉體，采用放電等離子體(SPS)燒結(jié)技術(shù)，以100℃/min的升溫速率升

5、溫到1050℃并保溫3min的最佳燒結(jié)制度制備出紅色熒光玻璃材料，并對其進行了燒結(jié)工藝、物相結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性能分析。通過XRD、ESEM結(jié)果分析，紅色熒光粉能夠均勻分布在玻璃基質(zhì)中，但是與介孔二氧化硅發(fā)生了一定程度的界面反應(yīng)，以致于發(fā)生部分結(jié)晶。光學(xué)性能表明，其在470nm仍然有較強的吸收峰，并發(fā)射出相對應(yīng)的紅光，保留了紅色熒光粉的光學(xué)性質(zhì)。
　　（3）在上述研究的基礎(chǔ)上，將不同比例的各種顏色熒光粉與SBA-15粉體混合，燒結(jié)制備出

6、復(fù)合熒光玻璃，并對其進行了物相結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性能分析。不同比例的復(fù)合熒光玻璃在470nm激發(fā)下，發(fā)射出不同波長范圍的熒光，且半高寬相對于單一熒光粉增寬，光區(qū)域覆蓋范圍增廣。以一定比例的復(fù)合熒光玻璃為樣品，對其進行COB封裝，制備出LED器件，進行光譜性能測試。HSP光譜分析結(jié)果表明，黃色、綠色、紅色熒光粉以一定比例混合制備出的復(fù)合熒光玻璃，在藍光LED芯片激發(fā)下，發(fā)射出顯色指數(shù)(CRI)高達88.2的暖白光，獲得了高顯指LED用熒光玻璃材