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暖白光LED用Mn~(4+)掺杂氟化物窄带红色荧光粉的绿色合成

【摘要】:白光发光二极管(white light emitting diodes,WLEDs)相较于传统灯具具有能耗低、使用寿命长以及环境友好等优点,己在家庭照明、液晶背光源、汽车大灯等领域得到广泛的应用。目前常用的WLEDs主要是由蓝光芯片激发Y3A15012:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉,通过蓝光与黄光的组合得到冷白光。此方案虽然可以实现白光,但由于组分中红光的缺失,白光的相对色温偏高(CCT4500)且显色指数较低(Ra80),限制了其在室内照明中的广泛应用。为了改善这些性能,红色荧光粉不可或缺。现有商用红色荧光粉主要是稀土掺杂氮化物荧光粉,如:(Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+和(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+。这类荧光粉虽可大幅度改善现有WLEDs的光学品质,但因其合成条件苛刻、价格昂贵,且红光光谱大部分位于人眼不敏感的近红外区域,一定程度上阻碍了其规模化应用。为此,开发出制备工艺简单、高效窄带发射的红色荧光粉对于制造暖色调和高显色的WLEDs器件尤为重要。近年来,以Mn4+为发光中心的氟化物荧光粉因能被紫外和蓝光有效激发,且在红光区域呈窄带发射以及高量子效率等优异特性,己成为暖白光LEDs用最重要的红色荧光粉候选材料。很遗憾的是,在氟化物红色荧光粉的合成过程中,几乎所有的方法都不可避免的使用到了高浓度的HF溶液。HF具有剧毒性和强腐蚀性,且极易挥发,在操作过程中极易对操作人员或实验仪器造成损害,带来了严重的安全问题,阻碍了它的进一步发展。为此,发明一种绿色的无HF法合成Mn4+掺杂氟化物荧光粉就十分必要和迫切。基于上述研究背景,本文提出了一种新型绿色合成法,成功合成了高效Mn4+掺杂氟化物荧光粉。本论文对该合成方法的反应机理,及合成样品的光学性能、形貌特征、热稳定性做了深入探究。最后,将合成的窄带红色荧光粉应用于LED器件,封装的暖WLEDs显示出高显指、高光效特性,证明此方法合成的荧光粉具有很大的应用潜能。

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